行业资讯

nanoplus带间级联ICL激光器开启中红外气体传感新应用

发布时间:2015-11-20 【 收藏此页 】 【 打印此页 】 【 关闭 】

【导读】

nanoplus作为一家致力于可调谐激光器研发和生产的德国企业,最新推出3-6μm中红外波段范围内的带间级联激光器(Interband Cascade Lasers, ICLs),把激光气体分析推向了一个更高灵敏度,更广泛的应用。

【正文】

吸收光谱的研究和工业应用已经持续发展了几十年,如今,吸收光谱应用也变得越来越重要,特别是基于可调谐激光吸收光谱(TLAS)技术在工业过程控制,有毒有害易燃易爆气体监测,大气环境跟踪监测等领域的应用。近红外激光吸收光谱技术是检测许多工业气体的优秀解决方案,但是对于某些目标气体,他们相比中红外的吸收峰还是比较弱,甚至没有吸收峰,因此发展中红外激光气体分析成为一个趋势和补充。

利用中红外ICL激光器分析气体的优势主要在两个方面,一个是具有强吸收峰,另一个方面是ICL激光器具有卓越性能。关于吸收峰,大部分气体在3-6μm范围内具有非常强的吸收峰(如左下图),比如用5.2μm ICL激光器测NO(NO在1.8μm吸收峰相对比较弱,5.2μm吸收强度就能够增加几个数量级),又比如我们要测碳氢化合物如甲醛,在近红外都没有吸收峰,但我们可以从3.5μm附近找到,并轻松地测出甲醛浓度。关于ICL激光器的性能,通过比较其与3-6μm区域DFB和QCL,即可得出ICL激光器具有明显的优势,在这个区域DFB或者QCL激光器的功耗非常高,需要注入比较大的电流,同时产生了非常多的热量,这样对激光器特别是在工业恶劣环境下的稳定性造成非常大的影响,极其不稳定,但ICL在这个区域内工作电流相对较低,功耗低,工作稳定性好(如右下图):

ICL pic1

这里,我们可以举一些具体的应用案例,比如汽车尾气检测,汽车尾气需要检测组分气体CO,CO2,NO,和C3H8,传统方法是选择1-2μm区域的吸收峰,但这个区域吸收强度不够,检测精度不高,而我们现在把这个组分气体的吸收峰改成选择中心波长2330nm,2004nm,5.2μm,和3.3μm,即能大幅度地提高气体的吸收强度,实现低浓度检测。

ICL pic2

又如,通过3.5μm ICL激光器测木制品的甲醛含量,甲醛为致癌物质,在传统检测方法中,采用化学萃取方法,检测速度慢,过程繁琐,而如果采用红外检测方法,灵敏度不高,而且存在交叉干扰,而现在,我们采用ICL激光器用TDLS的分析方法,即能实时监测甲醛浓度,而且精度高,检测下限低,能有效避免甲醛挥发对人体造成的危害。

ICL pic3

大量的研究和案例说明(哈佛大学Hitran数据库已经发表了越来越多这方面的研究案例),ICL激光器在高灵敏度气体分析上面最具有发展前景,而且由于ICL激光器具有低功耗的优势,未来发展成紧凑轻巧的手持设备也将很快得到实现。

上一篇: 下一篇: