近日，中科院合肥物質院安光所高曉明研究員團隊在靜磁場法拉第旋轉光譜NO_x雙組分同步探測方面取得新進展，相關研究成果以《基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的雙中紅外波長法拉第旋轉光譜NO_x傳感器》為題發(fā)表在國際TOP期刊Sensors and Actuators： B． Chemical上。

氮氧化物（NO_x＝NO＋NO₂）處于大氣化學反應的中心，影響著臭氧、羥基和過氧自由基的濃度，是形成光化學煙霧、酸雨和灰霾污染的重要前體物。同時農田、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。

針對傳統(tǒng)化學發(fā)光法在檢測NO_x時存在的測量速率慢，對NO和NO₂缺乏選擇性等問題，團隊劉錕研究員，曹淵特任副研究員等人提出了一種基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的靜磁場法拉第旋轉光譜NO_x雙組分同步探測裝置。通過設計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，從而促進兩束不同波段的線偏振光與NO_x分子在靜磁場下的相互作用。同時，針對釹鐵硼環(huán)磁陣列左右兩側與內部軸向磁場方向相反，導致部分抵消內部軸向磁場所激發(fā)的磁光信號的問題，提出吸收池的長度應小于或等于永磁體陣列的長度。通過將波長調制光譜與靜磁場相結合產生了檢測到的激光偏振狀態(tài)的調制，在23．7m光程、100s的積分時間下實現(xiàn)了0．58ppb NO₂和0．95ppb NO檢測靈敏度。這項工作為研究團隊進一步基于渦度相關法開展生態(tài)系統(tǒng)土壤－植物－大氣NO_x界面通量的研究奠定了基礎。

本研究工作得到了中國科學院科研裝備研制項目、國家自然科學基金、先進激光技術安徽省實驗室開放基金、合肥物質院院長基金、以及中國博士后面上基金等項目的資助。

單腔雙光路氣體池與釹鐵硼環(huán)磁陣列空間磁場強度分布

法拉第旋轉光譜NO_x雙組分同步探測裝置

法拉第旋轉光譜信號、噪聲及信噪比與分析儀偏轉角度的關系