近日，中科院合肥物質(zhì)院安光所高曉明研究員團(tuán)隊(duì)在靜磁場(chǎng)法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x雙組分同步探測(cè)方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以《基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的雙中紅外波長(zhǎng)法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x傳感器》為題發(fā)表在國(guó)際TOP期刊Sensors and Actuators： B． Chemical上。

氮氧化物（NO_x＝NO＋NO₂）處于大氣化學(xué)反應(yīng)的中心，影響著臭氧、羥基和過(guò)氧自由基的濃度，是形成光化學(xué)煙霧、酸雨和灰霾污染的重要前體物。同時(shí)農(nóng)田、濕地等生態(tài)系統(tǒng)釋放的NO_x在全球氮循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。

針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)光法在檢測(cè)NO_x時(shí)存在的測(cè)量速率慢，對(duì)NO和NO₂缺乏選擇性等問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)劉錕研究員，曹淵特任副研究員等人提出了一種基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的靜磁場(chǎng)法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x雙組分同步探測(cè)裝置。通過(guò)設(shè)計(jì)單腔雙光路的氣體吸收池并將其與釹鐵硼環(huán)磁陣列同軸耦合，從而促進(jìn)兩束不同波段的線偏振光與NO_x分子在靜磁場(chǎng)下的相互作用。同時(shí)，針對(duì)釹鐵硼環(huán)磁陣列左右兩側(cè)與內(nèi)部軸向磁場(chǎng)方向相反，導(dǎo)致部分抵消內(nèi)部軸向磁場(chǎng)所激發(fā)的磁光信號(hào)的問(wèn)題，提出吸收池的長(zhǎng)度應(yīng)小于或等于永磁體陣列的長(zhǎng)度。通過(guò)將波長(zhǎng)調(diào)制光譜與靜磁場(chǎng)相結(jié)合產(chǎn)生了檢測(cè)到的激光偏振狀態(tài)的調(diào)制，在23．7m光程、100s的積分時(shí)間下實(shí)現(xiàn)了0．58ppb NO₂和0．95ppb NO檢測(cè)靈敏度。這項(xiàng)工作為研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步基于渦度相關(guān)法開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)土壤－植物－大氣NO_x界面通量的研究奠定了基礎(chǔ)。

本研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院科研裝備研制項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、先進(jìn)激光技術(shù)安徽省實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金、合肥物質(zhì)院院長(zhǎng)基金、以及中國(guó)博士后面上基金等項(xiàng)目的資助。

單腔雙光路氣體池與釹鐵硼環(huán)磁陣列空間磁場(chǎng)強(qiáng)度分布

法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x雙組分同步探測(cè)裝置

法拉第旋轉(zhuǎn)光譜信號(hào)、噪聲及信噪比與分析儀偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系