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English| 發(fā)布日期：2023-07-28 |
氣態(tài)亞硝酸（Nitrous Acid, HONO），HONO光解是城市大氣中OH自由基的主要來源之一，OH自由基會(huì)提供大氣氧化性，進(jìn)而促進(jìn)大氣中形成各種污染物，如氣溶膠、PM2.5等。研究大氣中的氣態(tài)亞硝酸濃度對(duì)促進(jìn)理解大氣化學(xué)有著重要的意義。
非相干寬帶腔增強(qiáng)吸收光譜技術(shù)（IBBCEAS），其原理是基于Lambert-Beer定律，光對(duì)氣體物質(zhì)的吸收與氣體物質(zhì)的濃度成正比。由寬帶光源發(fā)出的非相干光在諧振腔內(nèi)來回多次反射，從而提高了有效光程，在減少裝置所占空間的同時(shí)大大提高了裝置的檢測下限。一束寬帶光源發(fā)出的光進(jìn)入由兩面反射率為R的高反鏡組成的光學(xué)諧振腔，光在每次反射以后都會(huì)從高反鏡透射出一部分光，投射出的光經(jīng)透鏡匯聚后被光譜儀（XS11639）接收，由于光每次反射的時(shí)間遠(yuǎn)小于光譜儀的信號(hào)采集時(shí)間，所以光譜儀接受到的是光強(qiáng)的疊加信號(hào)其根據(jù)物質(zhì)在不同波段的吸收特性不同來對(duì)待測物質(zhì)濃度進(jìn)行直接測量。該裝置使用非相干寬帶（LED）光源，在紫外波段選取了368nm處的HONO的顯著吸收峰作為特征峰，該波段只有HONO和NO2有明顯的吸收截面，在測量HONO的同時(shí)也可以得到NO2的濃度。
圖1 IBBCEAS測量HONO的原理圖
圖2 HONO和NO2的吸收截面
圖3 IBBCEAS腔的實(shí)物圖
HONO-IBBCEAS裝置與NOX分析儀進(jìn)行了比對(duì)實(shí)驗(yàn)， Ecophysics nCLD的NOx分析儀采用了化學(xué)熒光法原理測量NO，NO2則由內(nèi)置的鉬轉(zhuǎn)化爐還原成NO進(jìn)行測量。該儀器量程為0-1000ppb，檢測限為100ppt，最低時(shí)間分辨率為1s。兩臺(tái)裝置測量的NO2濃度范圍為10-120ppb，NOX分析儀在測量峰值時(shí)略高于HONO-IBBCEAS裝置。兩組測量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)較好的一致性，斜率為0.98，R2為0.99。
圖4 IBBCEAS裝置測量NO2的比對(duì)圖
參考文獻(xiàn)：[1]劉文洋,王孟,黃聰艷,馬東翔,吳宇航,周文鑫,朱雯斐,楊薈楠,黃成,樓晟榮,陳軍.腔增強(qiáng)吸收光譜測量大氣亞硝酸的車載走航觀測應(yīng)用[J/OL].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào):1-11[2023-05-14].DOI:10.13671/j.hjkxxb.2023.0084.
XS11639是一款基礎(chǔ)款光纖光譜儀，采用交叉CT結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，NA 0.11數(shù)值孔徑，入射焦距42mm，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊。采用紫外增強(qiáng)CMOS檢測器，優(yōu)化了紫外段響應(yīng)。配置帶key的可更換狹縫機(jī)構(gòu)件，優(yōu)化的狹縫高度設(shè)計(jì)， 滿足高靈敏度采樣需求。配置24PIN控制交互接口，滿足顏色測量、輻射測量、吸收測量、熒光光譜、拉曼光譜等多種測量場景。采用特殊的鏡片固定工藝和光電分離結(jié)構(gòu)， 具備良好的溫度穩(wěn)定性和可靠性。
a. 采用N.A 0.11數(shù)值孔徑、交叉CT結(jié)構(gòu)、入射焦距42mm
b. 平臺(tái)化設(shè)計(jì)，可以配置500g/l-2400g/l多種規(guī)格光柵，實(shí)現(xiàn)190nm-1100nm可配置光譜范圍。
c . key-SMA905設(shè)計(jì)，可適配如海具有固定銷的多芯密排光纖， 光纖插拔強(qiáng)度一致性≦7%。
d. 配置紫外增強(qiáng)線陣2048pixel CMOS檢測器，紫外光譜響應(yīng)強(qiáng)。
e. 高性能AD量化采樣電路，CCD量化背景噪聲≦30RMS（100ms積分時(shí)間）。
f. 配置USB、串口多種通訊接口， 配置24PIN交互接口，配置專有DAC和ADC，可實(shí)現(xiàn)配套光源的使能、強(qiáng)度控制和功率反饋。
