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激光氣體分析儀的原理

日期：2023/3/20 16:22:04

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摘要：

1.朗伯-比爾定律
因此，TDLAS技術(shù)是一種高分辨率的光譜吸收技術(shù)，半導(dǎo)體激光穿過被測氣體的光強(qiáng)衰減可用朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律表述式中，IV，0和IV 分別表示頻率V的激光入射時(shí)和經(jīng)過壓力P，濃度X和光程L的氣體后的光強(qiáng)；S（T）表示氣體吸收譜線的強(qiáng)度；線性函數(shù)g（v-v0）表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小，可用式（4-2）來近似表達(dá)氣體的吸收。這些關(guān)系式表明氣體濃度越高，對光的衰減也越大。
因此，可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。
2.光譜線的線強(qiáng)
氣體分子的吸收總是和分子內(nèi)部從低能態(tài)到高能態(tài)的能級(jí)躍遷相聯(lián)系的。線強(qiáng)S（T）反映了躍遷過程中受激吸收、受激輻射和自發(fā)輻射之間強(qiáng)度的凈效果，是吸收光譜譜線*基本的屬性，由能級(jí)間躍遷概率經(jīng)及處于上下能級(jí)的分子數(shù)目決定。分子在不同能級(jí)之間的分布受溫度的影響，因此光譜線的線強(qiáng)也與溫度相關(guān)。
如果知道參考線強(qiáng)S（T0），其他溫度下的線強(qiáng)可以由下式求出式中，Q（T）為分子的配分函數(shù)；h為普朗克常數(shù)；c為光速；k為波爾茲曼常數(shù)；En為下能級(jí)能量。各種氣體的吸收譜線的線強(qiáng)S（T0）可以查閱相關(guān)的光譜數(shù)據(jù)庫。
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