技术资料

Cavity Ring-Down Spectroscopy

光腔衰荡光谱(CRDS)技术介绍

光腔衰荡光谱（Cavity Ring-Down Spectroscopy）技术是一种基于光腔中循环光的吸收率的高灵敏度的吸收光谱检测技术。该技术可应用于物理、大气、环境和分析化学，也可应用于燃烧科学、物理学、医学诊断和生物学。 光学谐振腔是光腔衰荡光谱（CRDS）检测技术中最为核心的构成部件，它主要采用两片具有超高反射率（≥99.99%）的腔镜构成激光往复反射的衰荡光路，在大大提升了光腔内反射次数的同时，也可形成极长的吸收光程，从而实现超高精度的气体吸收光谱监测功能。

一、光腔衰荡光谱(CRDS)技术简介

二、光腔衰荡光谱(CRDS)技术原理

光腔衰荡光谱技术与其他直接吸收光谱法不同的是，后者是通过测量对比光通过样气前后的能量变化来得到光的吸收强度从而推算出气体浓度，而光腔衰荡根据光在样品腔内的衰荡时间来得出能量衰减率从而推算出腔内待测气体的浓度。光的衰减时间被称为腔衰荡时间，与腔内的所有损耗成反比。因此，通过测量样品腔内的光衰减时间（而不是总强度），可以确定吸收率，直接提供绝对尺度上的损耗。在样品腔不通入任何气体的情况下，损耗仅由空腔反射镜的反射率决定，而在空腔内通入样气候会导致更大的光损耗，从而缩衰荡时间。

光腔衰荡光谱(CRDS)技术主要应用于环境监测、分子光谱、大气传感、呼气诊断、等离子体诊断、动力学研究以及气溶胶消光和吸收监测等领域光谱检测，更多详细的应用可以参考应用领域部分。 以上是光腔衰荡光谱(CRDS)技术非常浅显简单的初步介绍，具体应用时会涉及到非常多的问题，如：光路的结构、应用环境的影响、检测信号的处理、谱图的分析处理等等，每一步展开都是比较繁杂的技术，如需了解更多，请与我们联系。

光腔衰荡光谱技术能量衰减示意图（1. without sample）

应用领域

光腔衰荡光谱技术能量衰减示意图（2. with sample）

在空腔，无样品气的情况下，光衰减的时间常数T0依赖于镜子的反射损耗，可表示为：

其中，C是真空中的光速，L是光腔的长度，R是腔镜反射率。 当样品气充满腔体中时，这种指数衰减光强的1/e衰减时间称为衰减时间T1，可表示为:

其中d为样品的长度，a为样品的吸收系数。

得到T0和T1的数据，即可推算出吸收系数a，结合比尔朗伯定律，即可得出痕量气体的浓度。 光腔衰荡光谱技术中使用的气池，其有效光程通常长达数千米，不同于赫里奥特池和怀特池, 激光在进入光腔衰荡光谱专用的光腔前, 需完成激光模式与光腔模式的匹配。比尔朗伯推出的CRDS激光腔衰荡气池，集成了的腔模匹配光学系统和光电探测器，无需用户参与内部光机结构的调节。支持以蝶形结构的分布反馈(DFB)激光器作为光源，只需要将激光器通过光纤接口接入本产品，并完成电气连接配置，即可获得高质量的腔衰荡信号，给用户带来极大的便利。

比尔朗伯定律

CRDS激光腔衰荡气池

CRDS激光腔衰荡气池结构图

光腔衰荡（CRDS）系统通过测量分析激光衰荡信号时间，实现痕量气体的高精度检测。这其中，需要对激光器、衰荡腔、探测器进行一系列的控制、信号采集和数据分析，主要功能包括：腔模调制、共振信号强度过阈判断、激光高速关断、衰荡信号采集、衰荡时间拟合等。CRDS系统的控制过程大多用分离的电学仪器进行搭建，这里面包括示波器、信号源、时序发生器等一系列设备，体积庞大，不利于小型化CRDS系统的构建。基于此，我们推出了具有高度集成度的CRDS主控单元，将以上功能集成为一个单独的模块，体积小巧，功能强大，方便用户快速搭建小型化CRDS测量系统。

CRDS气池原始衰荡信号

CRDS主控单元

CRDS光腔衰荡主控电路工作原理图

实现高速激光关断是获得高品质衰荡信号的关键，我们推出了一款新型的CRDS专用高性能激光开关，无需单独的直流外部供电，可直接通过激光关断信号进行驱动，功耗极低无发热，体积小巧，连接简单。可做到速度快，无延迟，实际激光关断行为和电控信号边沿几乎重合。CRDS高性能激光开关为全光纤结构设计，无横模匹配问题，腔模幅值衰减只取决于插入损耗。

CRDS专用高性能激光开关

CRDS系统结构图

WeChat

About us

Profile

Corporate Culture

Join us

Contact us

Sales : jenny.zheng@lambert-cn.com

Cooperation : info@lambert-cn.com

Tel: +86-18681481654

Beer Lambert Science and Technology Co., Ltd. ShenZhen

深圳市比尔朗伯科技有限公司

© 2023

版权所有.

|

粤ICP备17060160号