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腔衰荡光谱学

作者:不详来源:网络浏览:2012-3-25 17:16:19

腔衰荡光谱学(cavity ring down)

腔衰荡光谱学(CRDS)是一个高敏感度的光学光谱技术,通过散射和吸收光的样本使光完全消失进行测量。它已被广泛用来研究能吸收特定波长光的气态样品,从而测定浓度低至万亿分之一的水平。该技术也被称为腔衰荡激光吸收光谱法(CRLAS) 。

一个典型的CRDS装置包括一个用来照亮高技巧的光腔的激光,其中光腔最简单的形式就是由两个高反射率的反射镜组成。当激光在谐振腔内,由于相长干涉从而在腔内使得光强度逐渐增强。然后关闭激光,以便测量从腔内泄漏出来的呈指数衰减的光强度。在这个衰减过程中,光在镜子之间来回反射几千次后消失相当于经过有效路径长度大约为几公里。

如果将能吸收光谱的物质放在腔内,光量减少的就会更快——在光消失之前产生的振荡更少。一个CRDS装置测量的是光衰减到初始光强的1/e时需要经过多长的时间,并且该“振荡时间”可用于计算腔内混合气体中吸收光谱的物质的浓度。

CRDS 的优势

与其他吸收方法相比CRDS有两个主要的优势:

第一,它不会受到激光强度波动的影响。在大多数吸收测量法中,光源必须假定在空的(无分析物时)、基准(已知分析物的量)和样品(数量不明的分析物)之间保持不变。测量中任何漂移(光源的改变)的出现将产生误差。采用CRDS,该振荡时间并不取决于激光的强度,所以这种类型的波动不是一个问题。

第二,它是非常敏感的,因为它光程长度长。在吸收测量法中,可以被探测的最小数量与光一个样本中走过的长度成正比。由于光在镜子之间反射很多次,到光消失已经走过很长的路途。例如,一个激光脉冲在一个1米长的腔内往返500次等于是在样本中已经走过了1公里的有效长度。

因此,优势包括:

灵敏度高,由于探测单元的多行程的特点(即长光程长度)。

不受激光强度变化的影响,由于测量的速率常数。

给定一套镜子可以广泛使用,通常为中心波长的±5%。

高吞吐量,单个振荡衰减事件的发生在毫秒时间范围内。

不需要荧光,对于一些(如快速预解离)系统,这使得它比荧光或REMPI更具吸引力。

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