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近日，中科院合肥物質(zhì)院安光所高曉明研究員團(tuán)隊在靜磁場法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x雙組分同步探測方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以《基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的雙中紅外波長法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x傳感器》為題發(fā)表在國際TOP期刊Sensors and Actuators： B． Chemical上。

氮氧化物（NO_x＝NO＋NO₂）處于大氣化學(xué)反應(yīng)的中心，影響著臭氧、羥基和過氧自由基的濃度，是形成光化學(xué)煙霧、酸雨和灰霾污染的重要前體物。同時農(nóng)田、濕地等生態(tài)系統(tǒng)釋放的NO_x在全球氮循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。

針對傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)光法在檢測NO_x時存在的測量速率慢，對NO和NO₂缺乏選擇性等問題，團(tuán)隊劉錕研究員，曹淵特任副研究員等人提出了一種基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的靜磁場法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x雙組分同步探測裝置。通過設(shè)計單腔雙光路的氣體吸收池并將其與釹鐵硼環(huán)磁陣列同軸耦合，從而促進(jìn)兩束不同波段的線偏振光與NO_x分子在靜磁場下的相互作用。同時，針對釹鐵硼環(huán)磁陣列左右兩側(cè)與內(nèi)部軸向磁場方向相反，導(dǎo)致部分抵消內(nèi)部軸向磁場所激發(fā)的磁光信號的問題，提出吸收池的長度應(yīng)小于或等于永磁體陣列的長度。通過將波長調(diào)制光譜與靜磁場相結(jié)合產(chǎn)生了檢測到的激光偏振狀態(tài)的調(diào)制，在23．7m光程、100s的積分時間下實現(xiàn)了0．58ppb NO₂和0．95ppb NO檢測靈敏度。這項工作為研究團(tuán)隊進(jìn)一步基于渦度相關(guān)法開展生態(tài)系統(tǒng)土壤－植物－大氣NO_x界面通量的研究奠定了基礎(chǔ)。

本研究工作得到了中國科學(xué)院科研裝備研制項目、國家自然科學(xué)基金、先進(jìn)激光技術(shù)安徽省實驗室開放基金、合肥物質(zhì)院院長基金、以及中國博士后面上基金等項目的資助。

單腔雙光路氣體池與釹鐵硼環(huán)磁陣列空間磁場強度分布

法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO_x雙組分同步探測裝置

法拉第旋轉(zhuǎn)光譜信號、噪聲及信噪比與分析儀偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系