新型法拉第旋转光谱传感器可同时检测氮氧化物的双组分

中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所高晓明教授课题组 近日提出新的双波长法拉第旋转光谱法(FRS)传感器中二组分氮氧化物的同时检测。

相关研究成果发表在 Sensors and Actuators: B. Chemical。

氮氧化物处于大气化学反应的中心，影响臭氧、羟基和过氧自由基的浓度，是形成光化学烟雾、酸雨和雾霾污染的重要前体。同时，农田、湿地等生态系统排放的氮氧化物在全球氮循环中发挥着重要作用。

在这项研究中，刘坤教授和曹原等人。针对传统化学发光法检测氮氧化物存在测量速率慢、对一氧化氮和二氧化氮缺乏选择性等问题，提出了一种基于钕铁硼环形磁体阵列的静磁场FRS双组分同时检测氮氧化物传感器。

通过设计单腔、双光路气体吸收池并将其同轴耦合到 NdFeB 环形磁体阵列，促进了静态磁场中两束不同波长的线性偏振光与氮氧化物之间的相互作用。

除此之外，他们建议吸收单元应小于或等于永磁环阵列的长度。这是为了解决NdFeB环形磁阵左右两侧与内部轴向磁场方向相反，导致内部轴向磁场激发的磁光信号部分抵消的问题。

通过将波长调制光谱与静磁场相结合，FRS NOx 传感器 在 23.7 m 的光程和 100s 的积分时间内实现了 0.58 ppb NO 2和 0.95 ppb NO 的检测灵敏度。

该工作为进一步开展基于涡度协方差法的生态系统土壤-植物-大气 NOx 界面通量研究奠定了基础。

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