Neuartiger Faraday-Rotationsspektroskopie-Sensor ermöglicht gleichzeitige zwei

4. Mai 2023

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von Hefei Institutes of Physical Science, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Gao Xiaoming vom Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics (AIOFM), Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) der Chinese Academy of Sciences (CAS) hat kürzlich eine neue Dual-Wellenlängen-Faraday-Rotationsspektroskopie (FRS) vorgeschlagen ) Sensor in der Zweikomponenten-Simultandetektion von Stickoxiden.

Zugehörige Forschungsergebnisse wurden in Sensors and Actuators: B. Chemical veröffentlicht.

Stickoxide stehen im Zentrum atmosphärischer chemischer Reaktionen und beeinflussen die Konzentration von Ozon-, Hydroxyl- und Peroxyradikalen, die wichtige Vorläufer für die Entstehung von photochemischem Smog, saurem Regen und Dunstverschmutzung sind. Gleichzeitig spielen Stickoxide, die von landwirtschaftlichen Feldern, Feuchtgebieten und anderen Ökosystemen emittiert werden, eine wichtige Rolle im globalen Stickstoffkreislauf.

In dieser Forschung haben Prof. Liu Kun und Cao Yuan et al. schlug einen Zweikomponenten-Simultandetektionssensor für Stickoxide mit statischem Magnetfeld FRS basierend auf einer NdFeB-Ringmagnetanordnung als Reaktion auf die Probleme der langsamen Messrate und mangelnden Selektivität für Stickoxid und Stickstoffdioxid bei der herkömmlichen Chemilumineszenzdetektion von Stickoxiden vor.

Die Wechselwirkung zwischen zwei Strahlen linear polarisierten Lichts unterschiedlicher Wellenlänge und Stickoxiden in einem statischen Magnetfeld wurde durch die Entwicklung einer Gasabsorptionszelle mit einem Hohlraum und zwei optischen Pfaden und deren koaxiale Kopplung mit einer NdFeB-Ringmagnetanordnung erleichtert.

Darüber hinaus empfahlen sie, dass die Absorptionszelle kleiner oder gleich der Länge der Permanentmagnet-Ringanordnung sein sollte. Damit soll das Problem behoben werden, dass die linke und rechte Seite der NdFeB-Ringmagnetanordnung entgegengesetzt zur Richtung des internen axialen Magnetfelds waren, was zu einer teilweisen Aufhebung des magnetooptischen Signals führte, das durch das interne axiale Magnetfeld angeregt wurde.

Durch die Kombination von Wellenlängenmodulationsspektroskopie mit einem statischen Magnetfeld erreichte der FRS NOx-Sensor eine Nachweisempfindlichkeit von 0,58 ppb NO2 und 0,95 ppb NO über eine optische Länge von 23,7 m und eine Integrationszeit von 100 s.

Diese Arbeit legt den Grundstein für die Weiterentwicklung von auf der Eddy-Kovarianz-Methode basierenden Studien der NOx-Grenzflächenflüsse Boden-Pflanze-Atmosphäre in Ökosystemen.

Mehr Informationen: Yuan Cao et al, Dualer NOx-Sensor mit Faraday-Rotationsspektroskopie im mittleren Infrarotbereich basierend auf einem NdFeB-Ringmagnetarray, Sensoren und Aktoren B: Chemical (2023). DOI: 10.1016/j.snb.2023.133805

Bereitgestellt von den Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften