Автоматизированная система для детектирования атмосферных газов CO, CO2 и CH4 на основе параметрических генераторов света

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Многокомпонентный газоанализатор имеет широкий спектр применений, таких как наблюдение за окружающей средой, контроль химических реакций и промышленных процессов, обеспечение безопасности, разведка в нефтяной и газовой отраслях, а также применяется в биомедицине. Лазерная оптико-акустическая спектроскопия является наиболее универсальным методом анализа газовых примесей благодаря своей высокой селективности, чувствительности и быстрому отклику. В данной работе представлена автоматизированная система газового анализа, основанная на комбинированных параметрических генераторах света, с диапазоном перестройки длины волны от 2.5 до 10.8 мкм. Полуширина спектральной линии составляет около 5.5 ± 0.5 см–1 в диапазоне от 2.5 до 4.5 мкм и около 2 ± 0.5 см–1 в диапазоне от 4.5 до 10.8 мкм. С помощью программного обеспечения, установленного на управляющем компьютере, контроллер выполняет все необходимые операции, включая откачку, анализ и удаление газовых проб в измерительном комплексе. В работе представлены экспериментально записанные спектры поглощения газовых смесей CO, CO2 и CH4, полученные с использованием дифференциального оптико-акустического детектора.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Е. Ерушин

Новосибирский государственный технический университет; Новосибирский государственный университет; Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: render2012@yandex.ru
Ресей, 630073, Новосибирск, просп. Карла Маркса, 20; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1; 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 15Б

Н. Костюкова

Новосибирский государственный технический университет; Новосибирский государственный университет; Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: n.duhovnikova@gmail.com
Ресей, 630073, Новосибирск, просп. Карла Маркса, 20; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1; 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 15Б

А. Бойко

Новосибирский государственный технический университет; Новосибирский государственный университет

Email: baa.nsk@gmail.com
Ресей, 630073, Новосибирск, просп. Карла Маркса, 20; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

И. Мирошниченко

Новосибирский государственный технический университет; Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук

Email: baa.nsk@gmail.com
Ресей, 630073, Новосибирск, просп. Карла Маркса, 20; 630090, Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 15Б

Әдебиет тізімі

  1. Kreuzern L.B., Kenyonand N.D., Patel C.K. // Science 1972. V. 177. P. 347. https://doi.org/10.1126/science.177.4046.347
  2. Tongyu Liu // Measument. 2018. № 8. P. 211. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2018.03.046
  3. Pereira J., Porto-Figueira P., Cavaco C., Taunk K., Rapole S., Dhakne R., Nagarajaram H., Câmara J.S. // Metabolites. 2015. V. 5. P. 3. https://doi.org/10.3390/metabo5010003
  4. Zhou D. K., Smith W. L., Xu Liu, Jun Li, Larar A. M., Mango S. A. // Appl. Opt. 2005. V. 44. P. 3032. https://doi.org/10.1364/AO.44.003032
  5. Logan J.A., Prather M.J., Wofsy S.C., McElroy M.B. // J. Geophys. Res. Atmos. 1981. V. 86. P. 7210. https://doi.org/10.1029/JC086iC08p07210
  6. Ren W., Farooq A., Davidson D.F., Hanson R.K. // Appl. Phys. B. 2012. V. 107. P. 849. https://doi.org/10.1007/s00340-012-5046-1
  7. Meyer P.L., Sigrist M.W. // Rev. Sci. Instrum. 1990. V. 61. P. 1779. https://doi.org/10.1063/1.1141097
  8. Zanzottera E. // Crit. Rev. Anal. Chem. 1990. V. 21. P. 279. https://doi.org/10.1080/10408349008051632
  9. Harren F., Mandon J., Cristescu S.M. Encyclopedia of Analytical Chemistry. John Wiley & Sons, Ltd, 2012. https://doi.org/10.1002/9780470027318.a0718.pub3
  10. Haisch C. // Meas. Sci. Technol. 2011. V. 23. P. 012001. http://iopscience.iop.org/0957-0233/23/1/012001
  11. Grant W.B. // Appl. Opt. 1986. V. 25 P. 709. https://doi.org/10.1364/AO.25.000709
  12. Reyes-Reyes A., Hou Z., van Mastrigt E., Horsten R.C., de Jongste J.C., Pijnenburg M.W., Urbach H.P., Bhattacharya N. // Opt. Express. 2014. V. 22. P. 18299. https://doi.org/10.1364/OE.22.018299
  13. Vedenyapin V., Boyko A., Kolker D., Isaenko L., Lobanov S., Kostyukova N., Yelisseyev A., Zondy J-J., Petrov V. // Laser Phys. Lett. 2016. V. 13. P. 115401. http://dx.doi.org/10.1088/1612-2011/13/11/115401
  14. Vodopyanov K.L., Maffetone J.P., Zwieback I., Ruderman W. // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 75. P. 1204. https://doi.org/10.1063/1.124642
  15. Sherstov I.V., Vasiliev V.A., Karapuzikov A.I., Zenov K.G. // Infrared Phys. Technol. 2020. V. 105. P. 103170. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2019.103170
  16. Kolker D.B., Boyko A.A., Dukhovnikova N.Yu., Zenov K.G., Sherstov I.V., Starikova M.K., Miroshnichenko I.B., Miroshnichenko M.B., Kashtanov D.A., Kuznetsova I.B., Shtyrov M.Yu., Zachariadis S., Karapuzikov A.I., Karapuzikov A.A., Lokonov V.N. // Instrum. Exp. Techn. 2014. V. 57. P. 50. https://doi.org/10.1134/S0020441214010217
  17. Kolker D.B., Sherstov I.V., Kostyukova N.Yu., Boyko A.A., Zenov K.G., Pustovalova R.V. // Quantum Electronics. 2017. V. 47. P. 14. http://dx.doi.org/10.1070/QEL16238
  18. Kostyukova N.Yu., Kolker D.B., Zenov K.G., Boyko A.A., Starikova M.K., Sherstov I.V., Karapuzikov A.A. // Laser Phys. Lett. 2015. V. 12. P. 095401. http://dx.doi.org/10.1088/1612-2011/12/9/095401
  19. Bednyakova A., Erushin E., Miroshnichenko I., Kostyukova N., Boyko A., Redyuk A. // Infrared Phys. Technol. 2023. V. 133. P. 104821. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2023.104821
  20. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov Y. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2013. V. 130. P. 4 https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2013.07.002
  21. Wallace W.E. // NIST Standard Reference Database Number 69, 2023. https://doi.org/10.18434/T4D303

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Experimental setup of the gas analysis system: FOI – Faraday optical isolator, λ/2 – half-wave plate, POL – polarizer, OAD – optical-acoustic detector, PPLN – periodically polarized lithium niobate crystal with fan structure, HGS – HgGa2S4 crystal, PC – personal computer.

Жүктеу (134KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Structural diagram of the PGS controller.

Жүктеу (125KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Experimentally measured absorption spectrum of a gas mixture based on nitrogen with an admixture of methane (N2 + 954 ppm CH4) (red curve) in comparison with the data from the HITRAN database (black curve).

Жүктеу (104KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Experimentally measured absorption spectrum of a gas mixture based on nitrogen with carbon dioxide (N2 + 1000 ppm CO2) (red curve) in comparison with the HITRAN database data (black curve) and the spectrum obtained using mass spectrometry (blue curve).

Жүктеу (184KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Experimentally measured absorption spectrum of a gas mixture based on nitrogen with an admixture of carbon monoxide (N2 + 152 ppm CO) (red curve) in comparison with the data from the HITRAN database (black curve).

Жүктеу (166KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024