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2017.11.15学术报告:多光程紫外差分吸收光谱技术在痕量气体检测中的研究

时间:2017-11-13  来源:文本大小:【 |  | 】  【打印

  报告题目: 

  多光程紫外差分吸收光谱技术在痕量气体检测中的研究 

  汇报人:郭崟 

  报告时间20171115 9:00-11:00 

  报告地点:光谱室二楼大会议室 

  个人简介: 

  郭崟,19913月生于武汉市,2009 ~2013年就读武汉大学光信息科学与技术专业,获得理学学士学位。2013 ~2018年就读于清华大学精密仪器系(推免直博),攻读光学工程博士学位(导师:孙利群教授),研究方向是多光程紫外差分吸收光谱技术在痕量大气污染物实时检测的研究。20168~201710月,受DAAD研修奖学金和CSC联合培养博士研究生项目资助,在德国联邦物理技术研究院(PTB)的3.22大气光谱计量实验室做访问学者(合作导师Prof. Volker Ebert),为高分辨率傅里叶红外可溯源精密标准气体线型测量系统提供光机优化和改进方案。参与2个国家重大科学仪器设备开发专项项目,已发表3SCI1EI学术论文(均第一作者),3项中国发明专利(已公开)。    

  报告摘要: 

  大区域精细化大气污染物分析仪器为我国环境保护事业提供技术保障,尤其是对SO2,NOx,O3污染物分子以及苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物(VOC)大气成分的精确计量对污染源控制和大气污染衍化预测具有十分重要的意义。将紫外差分吸收光谱技术(DOAS)与多光程(Multi-pass)技术相结合的多光程DOAS测量系统,能够在小体积内实现大气中多种痕量组分的同时测量。现今的宽带光源耦合的多光程气体吸收腔还存在光程不够长(<40m),导致检出限不够低的问题,因此大部分结合FTIR技术进行实验室内气体线型和计量分析研究,无法满足大气痕量(ppbV)监测的需求。 

  本报告将介绍多光程DOAS系统小型化的关键问题的解决方案,具体内容包括:新型多光程光路的系统设计和像差分析,光机结构和光学真空设计,系统装调与实验这三方面。过程中提出基于倾斜光线矢量追迹模型进行精确像散计算方法,并由此设计了基于自由曲面(BiconicSlicer mirrors)的低像差,高光程体积比的多光程光路结构。通过5×5光线传输矩阵模型分析系统在扰动和加工误差情况下,计算输出光线的偏差灵敏度,建立这一类光学系统容差计算模型。已研制250~400nm400~600nm两套多组分痕量气体在线检测平台,自主设计的核心部件,多光程气体吸收腔(改进型Chernin结构),分别在20L36L密封气体池内,实现0.6m基本光程下,108次反射,吸收光程达~64.8m。已实现能对SO2实时检测,响应时间1s,检出限5.6ppb,零漂46.9ppb(200min),零点噪声21.1ppb。最后介绍该系统未来的改进和发展方向。