[技术汇]:安徽大学研究组利用QCL实现6.2um附近NO2谱线强度的高精度测量

安徽大学周胜老师以d《使用量子级联激光光谱仪测量6.2μm附近NO₂的线强度》。海尔欣公司参与了此次实验，并为其提供了用于实验的量子级联激光器及驱动控制系列产品。

图1.论文首页截图，海尔欣科技作为合作者参与此项工作

二氧化氮（NO₂）是一种常见的污染物，主要来自于化石燃烧的燃料，闪电和土壤中微生物生命活动。NO2可造成光化学烟雾，导致雨水的酸度增加。持续接触高浓度的二氧化氮可能会对人类和动物的呼吸系统造成短期和长期的各种不良影响。因此，开发一种具有成本效益的用于二氧化氮监测的强大的传感器系统是至关重要的。因此，开发一种低成本的稳定传感器系统对NO₂监测至关重要。

目前已发展出了许多用于NO₂检测的技术方案。其中，化学发光和湿化学分析是最常见的检测方法。然而，这些方法响应时间较慢，并且无法精确分辨NO和NO₂，因此限制了其应用。以吸收光谱为基础的光学方法为痕量气体分析提供了强大的分析手段，具有极高的灵敏度、选择性和快速反应能力。。NO₂在紫外-可见光（UV-VIS）和红外（IR）波段都有特征光谱。而IR波段的振转光谱比比UV-VIS波段的电子光谱更简单并且没有混叠，因此更适合于NO₂的检测。因为大多数大气分子的基频吸收位于中红外波段，因此基于中红外波段的激光吸收光谱技术是分析痕量气体的理想选择。商用的连续波量子级联激光器已被广泛用于NO₂的定量光谱分析。这些激光器具有高输出功率、室温（RT）工作、极窄的线宽和宽谱可调谐等优点。

图2.基于CW-QCL激光光谱仪的实验装置

绿色框中为海尔欣产品

图3.海尔欣产品应用于此项目

安徽大学研究组在实验室搭建了基于中红外CW-QCL的激光吸收光谱装置，并对NO₂分子在1629 cm^-1到1632 cm^-1的光谱参数进行了细致研究基于定制化的激光准直和散热封装，激光光束经过了极少的光学器件，极大地降低了功率损失和和光学干涉。利用该装置安徽大学研究组研究了NO₂分子在ν3谱带的数条吸收谱线强度。该结果与HITRAN数据库中的NO₂谱线强度在±3%地范围内吻合，这对完善NO₂光谱数据库具有很大的价值。

海尔欣小编特别提示：海尔欣公司针对周老师及其研究组的需求，提供了符合要求的QC750-Touch™ 量子级联激光屏显驱动器，QC-Qube™ 全功能迷你量子和带间级联激光器(QCL和ICL)发射头，HPPD-M-B 前置放大制冷一体型碲镉汞红外探测器。下面跟着小编一起去看看吧：

海尔欣推出新一代QCL驱动整合了全新设计的触摸屏UI界面，大大的方便了用户的操作、使用及测量。自主研发的电路具有极低的电流噪声与极低的温度漂移。驱动器包含散热单元，TEC温度控制电路和低噪声电流驱动，支持外部模拟信号调制，并将状态监控实时显示于驱动器触摸屏上。考虑到QCL芯片的昂贵成本，海尔欣特殊设计的zui大电流软钳制功能，可避免突发情况下大电流对激光管造成损伤。该驱动同时具备多种QCL芯片保护机制，很大限度保证芯片的安全。该产品可被广泛使用在基于实验室和现场部署的多种QCL系统，集成度高，稳定可靠。

图4.QC750-Touch™ 量子级联激光屏显驱动器

海尔欣光电推出了全新设计的覆盖3~12μm波长的 QC-Qube^TM迷你全功能量子和带间级联激光封装，这种紧凑的 70×70×70mm³的激光铝合金屏蔽散热模组中，集成了高质量进口 QCL 和 ICL 激光芯片、珀耳帖冷却器、低噪声风扇和输出光束准直透镜组。配合海尔欣的 QC750-Touch^TM 驱动器，可以快速搭建一套基于 QCL 和 ICL 的激光发射光源，开箱即用，上手方便。同时，我们也可为用户指定的 QCL 和 ICL 芯片定制配套兼容的 QC-Qube^TM量子和带间级联激光模组。

图5.QC-Qube™ 全功能迷你量子和带间级联激光器(QCL和ICL)发射头

 MCT 红外探测器是一种HgCdTe（碲镉汞，MCT）材料制备的高灵敏度光电探测器，这种材料对2~12um的中红外光谱波段光波最敏感。

该探测器可以是直流或交流耦合输出。探测器与前置放大电路，半导体热电冷却（TEC）控制器高度集成，通过反馈电路将探测器元件的温度控制在负四十摄氏度，从而将热噪声对输出信号的影响最小化。探测器外壳采用全铝合金材料，即可起到屏蔽环境电磁干扰，也具备良好的散热性能。

图6.HPPD-M-B 前置放大制冷一体型碲镉汞红外探测器