基于中红外QCL的痕量CO气体传感器.pdfVIP

60 传感器与微系统 (TransducerandMicrosystemTechnologies) 2014年 第33卷 第 7期 基于中红外 QCL的痕量 CO气体传感器 杨立华 (长春工业大学 人文信息学院，吉林 长春 130000) 摘 要：为了减少CO爆炸给国民经济造成的巨大损伤，提出了一种能够快速地监测环境空气中痕量CO 的气体传感器。由于CO分子基频吸收谱带的吸收线强要比泛频带和组合频带的吸收线强高出2—3个数 量级，选择激射中心波长为4．65 m中红外量子级联激光器 (QCL)作为光源，同时再配合长光程Herriott 气室提高了CO体积分数检测下限。同时，该传感器采用单光源双探测器差分光学结构 ，消除了电调制光 源所带来的不稳定性。实验表明：该传感器c0体积分数检测下限为2×10一，并且操作人员可以通过替 换在不同波长下运行的中红外 QCL来测量其它气体。 关键词：一氧化碳；中红外；量子级联激光器 ；Herriott吸收气室；痕量气体测量 中图分类号：O657．3 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2014)07--0060-03 TraceCOgassensorbasedonmid—infraredQCL YANG Li．hua (CollegeofHumanitiesandInformation，ChangchunUniversityofTechnology，Changchun130000，China) Abstract：Inordertodecreaselossofnationaleconomycausingbycarbonmonoxide(CO)，presentagassensor forrapidmonitoringoftraceCO inair．BecauseCO absorption intensityinfundamental rfequencyabsoprtionband is2—3ordersofmagnitudestrongerthan indoublerfequencyand combinationrfequencyband，soaquantum cascadelaser(QCL)withacenterwavelengthat4．65I．Lmcombingwithlongopticalpathherriottcellareutilized， which canenhancetheCOlowdetectionleve1．Meanwhile，singlelightsourceandtwodetectorsdifferentialoptical structureisdesigned，whichcaneliminateinstabilitycausedbyelectricalmodulatedlightsource．Theexperimental resultsshowthattheCOvolumefractionlowdetection1eveliS2 ×10_。。．andoperatorcansubstituteaQCL operatingatadifferentwavelengthtomeasureothergases． Keywords：CO；mid—infrared；quantumcascadedlaser(QCL)；herroittabsoprtioncell；measurementsoftrace gases 0 引 言 本传感器基于差分吸收光谱检测原理，采用了已集成 中红外量子级联激光器 (QCL)的光谱范围几乎覆盖大 热电制冷器激射波长为4．65 m的QCL在室温脉冲工作 气透射的3个重要红外窗口，具有其它激光器无法替代的 模式下的半导体最新技术。