光学气体

根据应用场景选择合适传感器光学气体传感器是多种分析设备的核心部件，直接决定了仪器的性能指标和功能，仪器设计之初，传感器选型非常重要。市面上各种原理、各个厂家的光学气体传感器琳琅满目，指标参数参差不齐，要如何选择最合适、性价比最高的传感器呢？实际上每款传感器都有其优缺点和适用范围，要么性能指标有优势，要么可靠性更值得信赖，要么价格便宜等等。要根据具体需求和应用场景选择合适传感器，比如经常要测量组分繁杂、湿度高的气体，最好选择UVDOAS、FTIR这类色散分光原理的气体传感器。关于传感器的性能、体积、功耗、扩展性、价格等要综合权衡。 传感器性能指标权衡选择光学气体传感器，首先传感器的关键指标参数要优于预研仪器的设计参数，除体积重量外，一般要考虑以下几点要素，（每个要素都很复杂，本期先简单描述，后面几期再根据反馈详细分析）：1. 测量气体种类和干扰。前者好理解，要和仪器的目标气体一致，比如开发环境空气CO2分析仪器选择低量程LY-NDIR双通道CO2模块就完全能满足要求，但在背景气中有干扰组分的就要同时考虑干扰组分的同时测量，这是很多仪器开发者经常忽略的问题。比如开发污染源SO2分析仪选择NDIR原理就要考虑烟气常见组分CH4的干扰，因为红外波段CH4在SO2吸收峰处同样有吸收，会带来正干扰，当然选择紫外差分原理的如LY-UVDOAS系列的传感器就不用考虑CH4干扰。2. 量程、检出限和线性误差。分别代表了传感器的实际测量范围、最低响应浓度和结果正确度，其中量程和检出限指标是一对有点矛盾的参数，一般长光程设计的传感器，会有低的检出限和量程指标，反之亦然，当然，也有少数高端的传感器可以两者都兼顾，比如崂应的UVDOAS系列传感器，通过自适应调整光谱波段算法，测超低浓度时选择强吸收谱段反演计算测，超高浓度时选择弱吸收谱段反演计算，这样两个参数都能获得很优秀的指标。3. 响应时间、重复性和稳定性响应时间一般是T90、T10，表征了传感器的响应速度，跟气室体积、气体流速和平滑算法都有关系，因此也与精度、检出限指标有点负相关。关于重复性和稳定性，一般是在环境条件稳定的情况下，反复多次测量结果的一致性程度。4. 漂移（零漂、量漂）和适用温度范围漂移指标分为不同时间的漂移，常见的有1h/4h/8h/24h/月/年漂移，便携式仪器，小时漂移更重要，在线运行仪器月漂移也很重要，这关系到仪器设计或运行时的调零周期，有些仪器还需要设计自动调零气路。适用温度范围，在本文中不仅指传感器可工作的温度范围，还代表确保传感器精度/线性误差满足指标的温度范围，温度对光学气体传感器的影响非常大，所以需要确定精度是在什么温度范围内能满足。有些传感器比如崂应UVDOAS/NDIR/NDUV系列，采取了大量的措施确保了温度适用性，指标表里的误差均是指在工作温度范围内都能满足的误差；也有很多传感器指标误差中仅仅在室温条件满足（有些在指标表中看不出，有些会用温度漂移1℃示值漂移不超过满量程的多少来描述），这样就意味着仪器设计中要考虑增加对气体传感器应用环境的恒温设计或温度补偿算法，以满足仪器的高低温性能指标要求，据了解在多个领域的标准中都有仪器高低温适用性指标要求，毕竟仪器的客户群体大多分布在全国各地，四季温差、昼夜温差跨度非常大。5. 考虑升级和可扩展性，在仪器整个生命周期中，满足当前设计指标就可以？还是会根据市场需求而扩展升级（这种情况在快速发展的行业中是经常出现的，污染源监测行业指标就一直随着环保需求而不断收紧）？如果是后者，在核心传感器选型时就要考虑传感器的指标可扩展性，市面有少数高端传感器具备扩展空间，比如崂应的大部分UVDOAS传感器和NDIR传感器可以在硬件不变的情况下升级扩展量程，LY-UVDOAS更是可以在原基础上扩展测量气体的种类，然而这些扩展功能是基于深厚的技术水平的，能做到、做好的不多，有仪器扩展升级考量的要仔细甄别，选择对的传感器，有利于仪器的快速升级、缩减研发时间和成本。关于光学气体传感器的价格和价值这是个有意思的话题，本文简单一说。市面上不同传感器价格差异很大，这跟很多因素有关，最关键的还是指标。有些传感器是半定量的，有个不离谱的示值就可以，仅作为一个参考，这种很便宜；有些较准确，可以作为阈值判断用，价格一般；有些给出精确示值，比如误差在±5%以内，属于工业级的，价格较高；有些更高端的传感器给出更精确示值、表现非常好的环境使用性，比如误差在±2%甚至±1%以内，价格很高。不同等级的传感器，价格差异是数量级的，毕竟气体传感器做到一定精度指标之后，每一点小的提升，都会需要付出很高的成本代价去实现。所以，要根据预研仪器的要求和定位选择最合适的传感器。另外，传感器的附加值差异也很大，比如价格对比时，不要单独看一个传感器的价格，要看测一种气体的价格，比如多通道LYNDIR传感器一种气体的价格就明显低于多个单一气体传感器，同时去除了相互间的干扰，节省了体积，对仪器设计而言，增加功能同时省时、实力、省空间，性价比自然高很多。关于传感器之外的隐形附加价值也要权衡。比如购买崂应的传感器，就附加了定制化的解决方案，协助根据应用场景选择最佳好传感器、设计时用好，高质量的售后服务和可能的升级空间。最后，传感器基本选好了后，还要实测，尤其上文中提到的几个关键指标，毕竟光学气体传感器良莠不齐，自己测过才知道。欢迎致电崂应咨询交流。

相信菲粉们都知道，FLIR光学气体成像热像仪（OGI）能够帮助您在无需关闭系统的情况下快速、准确、安全地检测出甲烷、六氟化硫等数百种工业气体。它是如何做到的呢？今天就来给大家详细述说下~可视化“隐藏”气体，避免千万损失大型装置拥有数以千计的接头和配件需要定期检查，但事实上只有很小一部分组件会发生泄漏。使用传统的“嗅探器”进行测试需耗费大量的时间和精力，并且可能将检测人员置于危险的环境中。光学气体成像热像仪给予您发现不可见气体逃逸问题的超凡能力，因此您能够比使用嗅探器更快速、更可靠地发现气体泄漏。借助GF系列热像仪，您能够发现并记录导致产量和收入损失、罚款和安全风险的气体泄漏。从天然气开采到石油化工作业和发电，各公司通过在其泄漏检测和维修(LDAR)计划中使用FLIR光学气体成像技术，每年节约价值超过1000万美元的产量损失。追本溯源，杜绝泄漏FLIR GF系列光学气体成像热像仪能够快速、精确、安全地检测天然气、VOCs、SF6 、制冷剂、氨气和CO2等泄漏，无需关闭系统或接触部件。肉眼不可见的气体泄漏在透过光学气体热像仪观察时呈烟雾状，可从较远距离发现，及时修补泄漏。借助FLIR GF系列光学气体成像热像仪，您可以从安全距离处快速扫描大片区域、检测难以接触的接头和组件、检查油罐的泄漏情况和液位、利用温度测量功能检查机电系统的故障、以及进行环境监察，督促企业遵守环境法规。OGI产品大全，pick你的爱FLIR光学气体热像仪包括FLIR GF77、G300a、GFx320、GF620、GF320、GF300、GF306、GF304、 GF343、 GF346等，不同型号侧重检测不同气体，今天小菲就带大家通过气体梳理一下FLIR GF系列光学气体成像热像仪吧~想要了解产品详细信息，请点击产品名称甲烷和碳氢化合物FLIR GF77：它是FLIR推出的非制冷型红外热像仪，可实时显示甲烷排放，实现更快、更高效的气体泄漏检测。GF77热像仪完美适用于：• 油气田、炼油厂、石化厂• 燃气公司• 天然气发电厂• 天然气供应链沿线的企业FLIR G300a ：它是一款制冷型固定式热像仪，可检测对环境有害的甲烷和挥发性有机化合物(VOC)泄漏。它使用户能够连续监测难以进入的偏僻或危险区域中的装置，因此检测人员可以立即采取措施修复危险或代价高昂的泄漏问题。G300a热像仪完美适用于：• 炼油厂• 天然气处理厂• 海上平台• 化学/石油化工联合装置• 生物气发电厂• 石化厂FLIR GFx320、FLIR GF620、FLIR GF320、FLIR GF300：它们是制冷型OGI热像仪，经滤波后可检测石油和天然气石化炼油、化工生产、运输和处理设施中的甲烷和碳氢化合物泄漏。经验证，它们符合美国环保局的OOOOa甲烷法规中定义的灵敏度标准，并且因每幅记录的热图像都标注GPS数据而符合报告要求。GFx320和GF620完美适用于：• 海上平台• 液化天然气运输码头• 炼油厂• 天然气井口和天然气处理厂• 压缩机站• 生物气发电厂六氟化硫与氨FLIR GF306：它可用于检测高压断路器绝缘的六氟化硫(SF6)以及有毒气体和肥料的无水氨(NH3)。通过检测和维修SF6泄漏，能源生产商能够有效避免代价高昂的断路器损坏，同时还能保护环境。GF306热像仪完美适用于：• 公用事业• 氨厂• 工业制冷系统• 化工厂轻松发现SF6泄漏制冷剂FLIR GF304：它可在无需中断运营的情况下检测制冷剂气体泄漏。大部分现代制冷剂都是含氟有机化合物，虽然它们不会消耗臭氧层，但是一些混合物中含有挥发性有机化合物(VOC)。GF304热像仪完美适用于：• 食品生产、存储和零售行业• 汽车生产及维修行业• 空调系统• 医药生产、运输和存储行业二氧化碳FLIR GF343：它让您快速、准确地发现CO2泄漏，无论该气体是生产工艺的副产物，或者是提高石油采收率项目的一部分，还是用作氢气的示踪气体。可靠的非接触式CO2检测使工厂能够在设备仍联网正常运行的情况下对其进行检测，避免非计划停机。该方法既能确保安全运营，同时还可向碳中和捕捉以及存储方向发展。GF343热像仪完美适用于：• 提高石油采收率项目• 氢冷发电机• 碳捕集系统• 乙醇生产商• 工业气密性测试一氧化碳FLIR GF346：它可以从安全距离处可视化无色无味一氧化碳(CO)的泄漏。从排泄烟道和通风管道泄漏的一氧化碳有致命危险，特别是如果泄漏发生在密闭区域中。GF346能够快速扫描大片区域，从数米之外准确检测到极微小的泄漏，从而提升工作人员的安全性，保护环境。GF346热像仪完美适用于：• 钢铁工业• 大宗化学品制造• 包装系统• 石油化学工业FLIR Systems不仅设计了各种类型的产品，还提供了品类齐全的附件，用以定制适合各种成像和测量应用的热像仪。从一系列型号齐全的镜头、液晶显示屏到远程控制装置，皆可用于定制热像仪，以更好适合您的具体应用。FLIR光学气体成像热像仪（OGI）帮助您检测各种泄漏的气体FLIR还将不断设计新的产品和附件满足您更多的需求各位菲粉们可留言告知#你最想要的OGI产品#小菲没准帮你实现愿望哦~

光学气体成像热像仪使用中波红外直冷式红外热成像技术，可视化各种气体，如甲烷（ch4）、有机挥发气体（vocs）、六氟化硫（sf6），二氧化碳（co2）和制冷剂。flir制造了多款热像仪，可视化检测各种气体的泄漏。通过光学气体成像技术，石化及环保行业可更安全、更高效地开展“智能ldar（气体泄漏检测与修复）”检测服务。检测人员可以更快地检测气体泄漏，并立即找到泄漏源，帮助快速修复问题，减少气体泄漏，更好地满足管理要求。此外，光学气体成像节省成本，不仅在于效率提高，更重要的是提高了公司人员和资产安全。下面是光学气体成像热像仪的十大使用技巧：一、明白应用场景和需求热像仪检测压缩机阀门等天然气泄漏不同的气体泄漏需要不同的热像仪检测。换言之：一台热像仪可能无法看到所有的气体，所以检测者必须清楚要检测的是什么气体。例如，检测vocs的光学气体成像热像仪无法看到sf6，而检测co的热像仪则看不到制冷剂。二、考虑环境因素热成像检测管道或断路器的sf6泄漏气体。光学气体成像的成功来自于环境条件。背景能量差别越大，热像仪越容易检测到泄漏的气体，找到泄漏点。主动式光学气体成像（使用激光型逆散射法）取决于背景。当检测高空化合物和指向天空时，这个问题尤其突出。还要考虑雨水和强风。三、光学气体成像是一种定性而不是定量方法flir gfx320光学气体成像红外热像仪能够可视化油气工业中大多数碳氢化合物，承担本质安全使命。因为环境不同，背景能量差异，光学气体成像热像仪自身无法确定泄漏气体种类和泄漏量。四、发挥光学气体成像热像仪的全部功能化工厂的压力表泄漏气体掌握光学气体成像热像仪的每一项功能如何工作，如自动增加gps信息或使用图像增强功能。有时即使使用光学气体成像热像仪，也很难发现低浓度气体。高灵敏模式（hsm）可增强图像，即使低浓度气体也能发现。gps功能十分重要，可定位气体泄漏检测的地点。五、测量温度高灵敏模式（hsm）下汽车空调制冷剂泄漏许多光学气体成像热像仪使用者工作中都需要测量工厂装置的问题。它们可用于工业维护检测，因为它们可以测量和记录现场温度，并将数据保存为jpeg或视频。可以使用热像仪在高低压电气设备或机械设备中检测热点或电气问题，或在管道、锅炉等寻找密封故障。光学气体成像热像仪的热成像功能也可以帮助提高气体云与背景之间的视觉对比度。不同于其他热成像应用，检测对象（气体）没有身影。只有在气体云和背景之间渲染辐射对比，才能看到气体云。云本身几乎没有任何辐射。要让气体云可见的关键是提高气体云和背景温差（δt）。六、充分发挥热像仪功能确保安全气体成像热像仪是一种快速、可视化气体泄漏检测方法，可用于危险或难以作业的区域。它们可在几米之外灵敏地检测到细微泄漏，在几百米之外检测到大型泄漏。许多提供高灵敏度增强功能，如hsm，可改善细微或低浓度泄漏检测。因为光学气体成像可在安全距离之外检测气体泄漏，可以充分保护自己。首先在主工作区域之外，初步扫描，确定是否存在任何大型气体泄漏。然后逐步靠近，进行更多定向扫描。务必穿戴正确的安全保护装置，在附带的包装盒内保存和运送光学气体成像热像仪。还有，热像仪的定期维护可确保其本身不会成为安全隐患。七、持证上岗光学气体成像热像是本质安全的，可在石化厂等需要防爆的区域使用。切记，任何顶级光学气体成像热像仪均可从安全区域，即使在设施外围之外，发现大量危险的泄漏。八、保持投资回报在许多情况下，光学气体成像热像仪自购买日起就会有回报。调查表明光学气体成像热像仪一般比传统泄漏检测技术快9倍，而且可以帮助检测嗅探器可能遗漏的泄漏。光学气体成像还是一种非接触式方法，可在不间断工作下进行，因而公司不会因为停机而损失收益。而且，早期发现泄漏并快速修复，公司可避免罚款，保留可赢利出售的气体。九、考虑未来的工业排放法规逃逸气体泄漏会造成全球变暖，并可能对靠近这些设施的人员造成致命的风险。因为flir光学气体成像热像仪可检测数十种挥发性有机化合物，如苯，如果公司遵守现有的工业排放法规，可促进环境改善。这些法规并非一成不变：政府监管机构，如美国环境保护署或欧盟工业排放指令，总是会对逃逸排放采取更严格的规定。运用正确的工具满足这些发挥，可让你公司先人一步。十、正确培训向资深合格的光学气体成像用户学习如何使用热像仪。必须通过正规机构提供的培训课程，如itc红外培训中心。itc红外培训中心为期三天的光学气体成像认证课程覆盖flir gf系列热像仪设置和操作，这些热像仪可以检测的气体种类，环境条件如何影响气体泄漏检测。培训包括教室上课和实验室练习，并获得itc光学气体成像国际认证证书。

近日，国内高精度光学气体传感器及系统解决方案提供商武汉敢为科技宣布完成新一轮数千万融资，本轮融资由上海锦冠投资、山西永昌盛、武汉达益能和泉州申远川共同投资完成。　　据了解，敢为科技成立于2013年，是一家以高精度光学气体传感器为核心的面向碳监测、能源安全监测等领域提供数字化系统解决方案的国家级高新技术企业。　　作为一家高精度光学气体传感器及系统解决方案提供商，敢为科技主要产品包括针对碳监测领域的污染源/环境空气温室气体监测系统、能源安全监测领域的变压器油中溶解气体监测系统、绝缘开关柜分解产物监测系统等，以及智能化、数字化系统软件平台。主要应用于环保、煤炭开采、油气勘探以及能源安全等领域。公司研发团队主要由国内顶尖的光学工程、计算机等专业的博士、硕士组成。　　在过去的三年，敢为科技凭借在高精度光学气体传感器及系统方面的领先优势，实现连续三年营收成倍增长 并进一步加大了高精度光学气体传感器的核心关键器件的研发，使高精度光学气体传感器的国产化程度达到90%以上 同时面向终端客户提供整体解决方案，尤其是在碳排放监测、能源安全监测等领域逐步实现“硬件+软件平台+数据服务”的新发展模式。　　在产能方面，公司的全资子公司---敢为科技(江苏)有限公司以及武汉东湖高新科创中心生产基地，总生产面积4000余平米先后投入生产运营。新的生产线更加标准化、规范化、智能化及数字化，从工艺升级、成品率提升等方面保障产品的规模化生产，年产值将突破1亿元。　　据敢为科技创始人，华中科技大学光电信息工程张俊龙博士介绍，新一轮融资完成之后，敢为科技会将本轮融资主要用于公司自动化产线的扩建、关键光学器件的持续研发，以及公司在数字化能源安全监测、碳排放监测等领域市场的拓展，为各个领域提供高精度气体检测解决方案。

FLIR光学气体热像仪（OGI），其灵敏度极高，能在数米以外的距离检测细微气体泄漏，从数百米以外的距离检测较大泄漏。还可检测炼、石化、制药、天然气等行业的气体泄漏。它们具体有多厉害呢？用事实说话吧~01高灵敏度模式：蒸汽可视化利用高灵敏度模式（HSM），操作员甚至能发现微小泄漏。高灵敏度模式是一种能够提高红外热像仪热灵敏度的图像相减视频处理技术。HSM功能从后续帧的视频流帧中减去一定百分比的单像素信号（增强了帧之间的差异），使泄漏在最终图像上更清晰突出地显示出来。02“看见”牛呼气拍摄到的热量是来自奶牛呼出的水蒸气吗？NONONO！实际上，我们看到的是呼出的二氧化碳。 光学气体热像仪通过对某一特定波段中的红外吸收进行光谱滤波可视化气体。在4.3μm波长下，水蒸气吸收的能量不如二氧化碳多。例如，当我们（或奶牛）呼气时，滤除4.3um波长的光学气体热像仪所检测到呼出的二氧化碳远多于水蒸气。03特定气体的多方位应用FLIR高分辨率中波段红外热像仪中有冷滤镜，是专门用于观测二氧化碳吸收红外能量。通过下面视频中的实验，可以想象用FLIR光学气体热像仪进行漏点检修，比如用二氧化碳作为追踪气体来检测发电站内的氢气泄漏，或用在氢冷涡轮发电机内，当然也可以给这些热像仪加滤镜来观察其他气体。光学气体（OGI）热像仪利用光谱波长过滤和斯特林冷却器冷温过滤技术可视化甲烷（CH4）、六氟化硫（SF6）、二氧化碳（CO2）等气体和制冷剂的红外吸收。因此，石油和天然气行业有能力建立更安全、更高效的“智能型LDAR”（泄漏检测和维修）计划，让检查人员能更快速地检测瞬时排放和泄漏，立即查明泄漏源并实施修复，从而降低工业排放，更符合法律规定。

引言化石燃料的排放正在上升，环境监管机构的任务是执行旨在限制这些排放的法律。这一日益严重的全球性问题受到广泛关注，其结果之一是促使制定加强了法律，要求世界各地的加油站在汽油泵上使用蒸汽回收装置。这些装置应该回收在每次泵送过程中泄漏到空气中的昂贵产品，并阻止有毒和潜在的爆炸性烟雾和污染进入环境。当运行正常时，这些回收装置的一些型号已经被发现可以减少在加油过程中泄漏的游离碳氢化合物的数量，多可减少85%，甚至更多。在以色列，海法的监管官员需要知道当地加油站的蒸汽回收装置是否运行正常。如果回收装置正常，将回收大部分在加油时逸散的蒸汽，否则，加油站将面临产品的损耗和污染罚款两方面的损失。“在使用EyeCGas两周后，我们的投资就得到了回报。EyeCGas OGI红外气体相机更容易在加油站定位泄漏源并协助满足监管排放的合规要求。”——Dr. Ofer Dressler, Dir. 德雷斯勒博士, 海法湾市环保协会会长01应用场景在本案例中，海法湾市环境保护协会的Dr. Dressler博士必须确定安装在一些当地加油站的蒸汽回收装置是否运行正常 在补充燃料时，是否回收了从泵中逸散的大部分蒸汽。▼点击观看下方视频苯是汽车燃料的一种成分，它被认为是人类癌症发展的一个潜在因素，尤其值得关注。因此，海法湾市环境保护协会将检测和减少有害气体的排放源放在了最优先的位置，并正在寻找一种既快速又经济的解决方案。02解决方案Opgal EyeCGas光学气体相机成为了满足这个需求的潜在的解决方案, 尤其是因为它已经被城市监管部门用于监视位于海法的100多家加油站 ,并将被用于在未来几年海法湾地区化工厂的排放监测。于是，该组织决定购买了EyeCGas OGI红外气体相机用于该研究。03测试及结果Dressler博士的团队用EyeCGas OGI红外气体相机在安装了蒸汽回收泵的几个地点进行了测试。一旦相机打开，它清楚地显示在某些情况下，大量的气体仍然排放到环境中。这些结果是在安装了蒸汽回收泵的多个加油站观察到的，这表明在燃料输送的各个方面都出现了故障。除了OGI红外气体相机外，还使用其他仪器(如嗅探器)进行了更多的测试，以交叉验证EyeCGas的结果并证实了EyeCGas的发现，即大量的汽油仍在泄漏到大气中。通过这些测试，研究者得出了结论，即，在某些情况下，加油站没有像规定要求的那样充分发挥作用，而现在通过使用EyeCGas可以更容易地定位在加油过程中和之后的确切故障点。Dressler博士说，在使用EyeCGas OGI红外气体相机两周后，考虑到他的团队的研究结果及由此产生的结果，海法湾市政环境保护协会收回了投资。基于海法市的案例表明，Opgal的相机是一个很好的工具，监管者可以很容易地确定排放生产者是否符合州和联邦法规，以及是否需要采取进一步的措施。“海法湾的加油站排放的苯以及其他有毒物质约占该地区的15%，重要的是我们要持续监控他们。” ——Dr. Ofer Dressler, Dir. 德雷斯勒博士, 海法湾市环保协会会长扫描左下方二维码填写问卷即刻获取赛默飞OPGAL EyeCGas红外气体摄像仪应用解决方案赛默飞世尔科技中国简介赛默飞世尔科技进入中国发展已超过35年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、成都、沈阳、西安、南京、武汉、昆明等地设立了分公司，员工人数约为5000名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，现有7家工厂分别在上海、北京、苏州和广州等地运营。我们在全国还设立了8个应用开发中心以及示范实验室，将世界级的前沿技术和产品带给中国客户，并提供应用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心，拥有100多位专业研究人员和工程师及70多项专利。创新中心专注于针对垂直市场的产品研究和开发，结合中国市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成立的中国技术培训团队，在全国有超过2600名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站：www.thermofisher.com

十多年来，FLIR光学气体成像（OGI）热像仪一直用来可视化各种气体泄漏。这些OGI热像仪的开发是为了“看到”各种气体，包括碳氢化合物、二氧化碳、六氟化硫、制冷剂、一氧化碳、氨等。FLIR OGI热像仪被应用于各行各业，包括减少排放、提高生产效率和确保安全的工作环境。与其他检测技术相比，OGI热像仪的一大优势是该技术能够在不中断工业过程的情况下精准定位气体泄漏部件。从历史上看，OGI热像仪一直采用制冷型红外探测器，与非制冷型红外探测器相比具有多个优势，但成本往往更高。非制冷型红外探测器技术的进步使得像FLIR OGI热像仪这样的制造商，能够为相关行业设计和开发成本较低的OGI解决方案。尽管成本较低，但与使用制冷型探测器的热像仪相比，使用非制冷型红外探测器的热像仪存在一定局限性。光学气体成像背后的科学在我们讨论OGI热像仪中制冷或非制冷探测器的问题之前，我们可以先解释这项技术背后的理论。光学气体成像可以比作通过普通的摄像机进行观察，但操作员看到的是一股类似烟雾的气体喷出。如果没有OGI热像仪，这将是肉眼完全看不见的。为了能看到这种气体飘动，OGI热像仪使用了一种独特的光谱(依赖于波长)过滤方法，使它能够检测到特定的气体化合物。在制冷型探测器中，滤波器将允许通过探测器的辐射波长限制在一个非常窄的波段，称为带通，这种技术被称为光谱自适应。光谱自适应OGI热像仪利用某些分子的吸收特性，将它们在原生环境中可视化。热像仪焦平面阵列（FPAs）和光学系统专门调整到非常窄的光谱范围，通常在数百纳米左右，因此具有超选择性。只能检测到由窄带通滤波器分隔的红外区域中的被气体吸收的红外波段。大多数化合物的红外吸收特性取决于波长。氢、氧和氮等惰性气体无法直接成像。黄色区域显示了一个光谱滤波器，设计用于对应大部分背景红外能量将被甲烷吸收的波长范围。（图中横坐标代表波长，纵坐标代表甲烷气体的透射率）如果将OGI热像仪对准没有气体泄漏的场景，视野中的物体将通过热像仪的镜头和滤光片透射和反射红外辐射。如果物体和热像仪之间存在气体云，并且该气体吸收滤波器带通范围内的辐射，那么通过气体云到达探测器的辐射量将减少或增加。具体情况要看气体云与背景的关系，云与背景之间必须有一个辐射的对比。总而言之，让气体可见的关键是：气体必须吸收热像仪看到的波段中的红外辐射；气体云必须与背景形成辐射对比；气体云的表面温度必须与背景不同。此外，运动使气体云更容易可视化。熟悉光学气体成像相关的波长为了解决理解“制冷与非制冷”光学气体成像热像仪的挑战，您需要了解与光学气体成像相关的波长以及这些热像仪中使用的探测器。OGI热像仪的两个主要波长通常被称为中波（3到5微米）和长波（7到12微米）。在气体成像领域，这些区域也可以称为“功能区”和“指纹区”。在功能区，一个热像仪可以看到单一类别的更多气体，而许多单独的气体在指纹区有特定的吸收特征。几乎所有碳氢化合物气体都在FLIR GF320的过滤区域(黄色部分)吸收能量，但在长波或指纹区域(蓝色部分)有不同的吸收特征虽然许多气体在中波和长波区域都有吸收特性，但也有气体仅在一个红外波段发射和吸收。有些气体在中波而非长波光谱中发射和吸收(如一氧化碳/CO)和吸收，另一些仅在长波光谱中发射和吸收（如六氟化硫/SF6）。这些气体不属于指纹或功能区，通常指烃类气体。下面是CO和SF6气体的红外光谱图。制冷与非制冷型探测器制冷型OGI热像仪使用需要冷却到低温（约77K或-321°F）的量子探测器，可以是中波或长波探测器。检测功能区碳氢化合物气体（如甲烷）的中波热像仪通常在3-5μm（微米）范围内工作，并使用锑化铟（InSb）探测器。检测SF6等气体的制冷型长波热像仪在8-12μm范围内工作，可以使用量子阱红外光电探测器（QWIP）。制冷型OGI热像仪有一个集成了低温冷却器的成像传感器，其可以将传感器温度降低到低温。传感器温度的降低对于将探测器噪声降低到低于被成像场景的信号水平是必要的。制冷机运动部件的机械公差非常小，随着时间的推移会磨损，氦气也会慢慢通过气体密封。最终，在运行1万至1.3万小时后，需要对冷却器进行重建。带有制冷探测器的热像仪有一个与探测器连接的滤波器。这种设计可以防止滤波器和探测器之间的任何杂散辐射交换，从而提高图像热灵敏度，进而会使光学气体成像仪更有效地可视化某些气体，甚至使OGI热像仪符合美国环保局的OOOOa或其他要求等监管标准。用制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像用非制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像非制冷OGI热像仪使用微测辐射热计探测器，不需要制冷探测器所需的额外零件。它们通常由氧化钒（VOx）或非晶硅（a-Si）制成，在7-14μm范围内具有响应性。它们比制冷型热像仪更容易制造，但热灵敏度或噪声等效温差（NETD）较差，这使得更难以可视化较小的气体泄漏。NETD是一个指标，表示热像仪可以探测的最小温度差异。上图显示了制冷和非制冷探测器灵敏度的差异。更好的NETD将使制冷型OGI热像仪检测气体的效果至少是非制冷的五倍。用于确定OGI热像仪检测气体效果的类似标准是噪声等效浓度长度（NECL），该标准确定在定义的拍摄距离上可以检测到多少气体。例如，用于甲烷检测的FLIR GF320制冷型OGI热像仪（3-5μm探测器）的NECL小于20 ppm*m，而非制冷型（7-14μm探测器）的NECL大于100 ppm*m。对于非制冷型的OGI热像仪，另一个需要考虑的是滤波器。有些热像仪没有在长波光谱中过滤，这意味着它们只是一个完全开放的探测器，使用独特的分析来可视化气体。FLIR的高灵敏度模式(HSM)是利用软件和分析来增强气体可视化的热像仪示例。有些热像仪内部设置更有针对性的过滤器。这些滤波器可能与镜头有关，在探测器和镜头之间，以多种方式设计。使用非制冷过滤，由于限制到达热像仪探测器的辐射，您会失去热灵敏度。这将导致产生更高的NETD热灵敏度值，但可以提供与气体成像相关的更好图像。随着光谱滤波器宽度变窄以聚焦于特定气体时，来自场景的辐射减少，而探测器的噪声保持不变，来自滤波器的反射辐射增加。这会产生与气体成像相关的更高质量的图像，但会降低热像仪用于温度测量（辐射测量）的热灵敏度。当你使用冷滤镜时，比如制冷型OGI热像仪，这种现象就可以避免，因为反射的辐射量非常小。如何选择制冷与非制冷型OGI热像仪气体显示：在选择OGI热像仪时，首要考虑因素是确保热像仪能够显示气体。之后，再做出综合的考量，而不仅仅基于价格。制冷型的优势：虽然它们的价格可能更高，但制冷型OGI热像仪有相当大的优势。如上所述，这些单元属于烃类气体的功能区域，这意味着只需要一个热像仪就可以看到各种各样的气体。在某些情况下，指纹区域需要多个热像仪才能达到相同的结果。中波热像仪的另一个独特优点是不受水蒸气的干扰。如上图所示，水蒸气在长波或指纹区域有很强的吸收，这可能会导致使用长波热像仪时图像的不确定性。灵敏度和图像质量：在选择OGI热像仪时，提高灵敏度和图像质量也是需要考虑的重要因素。这些不仅影响了对小泄漏的可视化能力，而且在试图满足监管标准时也可能是相当大的因素。FLIR GF320甲烷和VOC检测用红外热像仪非制冷的优势：随着非制冷型OGI热像仪在市场上的推出，这项新技术具有优势。首先，非制冷型OGI热像仪的制造成本大大降低，从而导致市场价格降低。由于设计简单，无需冷却器，因此维护成本也较低，这可能使其更适合连续、24/7全天候运行的应用。无论你是想省钱、满足监管标准、提高工人安全，还是仅仅想成为一名好的环境管理员，如今你的选择比以往任何时候都多，当然有时也可能会让人困惑。选择OGI热像仪的决定有很多因素，而不仅仅是价格。FLIR提供了市场上最广泛的OGI热像仪选择和阵列，可以让您拥有更多选择。

今天七月，Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy (SAA)期刊上发表了一个来自安徽大学周胜副教授课题组的研究成果《Optimized adaptive Savitzky-Golay filtering algorithm based on deep learning network for absorption spectroscopy》。此项工作将深度学习应用在激光光谱气体分析技术上的Savitzky-Golay（简称S-G）滤波抗噪算法，并通过仿真和实验证实该方法能够提升痕量NO2气体分析中光谱信号的信噪比，有助于实现更高灵敏度的气体分析。激光光谱分析是一个很强大的气体分析技术，能够实现非接触式、高精度、高灵敏度、高选择性的痕量气体分析（ppm或ppb量级）。然而，实际操作中所测得的吸收光谱会受到噪声的干扰，导致不准确的测量结果。过去的研究工作中提出了一些抑制噪声的算法，其中S-G滤波算法由于速度快、无需提供过多的参数、且能较好的保留原始光谱的形状和高度，成为近年来较受关注的方法，并且已经在某些应用场景（例如连续血糖监测）证明其面对各类噪声的有效性。S-G滤波算法的性能决定于两个参数：多项式阶数（k）和平均计算的窗口大小（b）。但是，噪声源和吸收光谱在实际应用中是未知的，因此难以获得固定的参数值使得滤波效果达到优。为了解决这个问题，研究人员提出了一种优化的自适应S-G算法，将深度学习网络与传统的S-G 滤波相结合，以提高测量系统的性能。深度学习网路以其非线性映射和建模能力对数据的规律性进行研究，并实现出色的“自我调整”和“跟踪反馈”。相较于传统的S-G算法，经过优化的算法可以调整滤波参数以实现光谱的佳信噪比。图一展示了用于训练S-G滤波算法参数的深度学习网络。这个具有多层感知器的人工智能网络提供了设计上的弹性，可以通过调整层数、神经元数量、和一些优化指标以达到所需的性能。用庞大的数据集进行高效训练后，相应的网络模型将达到最状态。接着，经过训练的网络模型将使用变量数据输入找到好的 k 和 b。 与此同时，输入数据集也将按传统方式计算以获得佳参数k 和 b。通过比较模型预测和人机计算的结果，由人工决定出佳的网络参数。图一 用于计算S-G滤波算法参数的深度学习网络 研究组以NO2为目标气体，选取波数位于1630.1至1630.42 cm-1的吸收谱线，进行了软件仿真和实验测量作为新方法（adaptive S–G filtering, 以下称ASGF）的验证，同时与另一常用的multi-signal averaging filtering（MAF）方法作比较。MAF计算时间长且主要用于白噪声的抑制。仿真结果显示在白噪声干扰的条件下（图二），MAF将信噪比从原始的6.58 dB提升至12.62 dB，新的ASGF算法则能提升至15.51 dB。图三则显示了非白噪声的背景噪声干扰，MAF方法将信噪比从原始的7.14 dB提升至13.22 dB，新的ASGF算法则提升至了更高的17.37dB。 图二 仿真验证ASFG算法在白噪声干扰下的性能表现 图三 仿真验证ASFG算法在其他背景噪声干扰下的性能表现 图四展示了实际实验的设置，它由一个光源、一个带压强控制器的多通气体吸收池、一系列反射镜、一个碲镉汞光电探测器和一台计算机组成。昕虹光电为此项研究工作提供的激光源为Q-Qube型量子级联激光发射头，这是一款热电冷却，空气制冷型，内准直输出的连续波CW室温分布反馈型量子级联激光（DFB-QCL）源，最峰值输出功率为 30 mW，由QC750-Touch型一体化激光驱动器，集温度控制器和低噪声恒流电流控制器驱动于一身，使光源系统发出6.2 μm波长的激光。极低的光学噪声和驱动器稳定性为此实验奠定了高质量信号基础。激光通过多通池由热电致冷型的碲镉汞光电探测器接收，信号传输至电脑后进行数据处理与分析。 图四 用于验证ASGF算法用于痕量NO2气体分析的实验设置 实验设置在压力0.1 atm和温度296 K的氮气中对4 ppm NO2的测量。其测量和过滤后的吸收光谱如图五(a)所示，原始数据测吸收特性淹没在噪声中，而经ASGF算法过滤后的频谱已显着平滑，使识别更容易。研究组对吸收光谱数据与理论Voigt 函数拟合，图五(b)结果表明拟合的R平方值高达0.99934，表明滤波后的吸收光谱与理论形状吻合良好。 图五 实测NO2的吸收光谱和经ASFG算法后的吸收光谱，可以看到滤波后的吸收光谱与理论形状吻合良好 结合了深度学习的神经网络技术，研究组提出的自适应S-G滤波算法表现出显着的滤波效果，在激光光谱气体分析领域中能够大幅改善光谱信号的信噪比。面对大气环境中具有挑战性的痕量气体分子检测，将能提供更优异的灵敏度和可靠性。

EXPEC 1950开放光程红外气体分析仪红外光学围栏全天候全自动检测发现异常可自动报警可监测TIC、VOC等560多种气体仪器简介EXPEC 1950开放光程红外气体分析仪，基于开放光路傅里叶红外光谱遥测技术，可对多种面源有毒有害气体，进行远距离、非接触式、智能持续监测，实时输出定性定量分析结果。仪器分发射端、接收端两部分。发射端发出扩束准直红外光束，经过被测区域后，被接收端探测器接收，根据气体红外指纹特征谱，通过专利深度神经网路算法处理，实现气体定性定量分析。广泛应用于化工、环保、交通、工业制造等领域的有毒有害气体泄露、弥散等监测。仪器特征01 结构精巧对射式分体设计，无需反射镜阵列；背掀机体构架，维护简单方便；探测器多点限位，保证重复拆装后的测量精度。02 适应性强机体密闭防护，不受外气干扰，适应不同污染环境；提供多种检测器、望远镜等配件，适应不同监测需求；可单独使用，可分段式组网，形成光学围栏。03 检测智能化通过指纹光谱识别，可实现多种混合气体的同时报警；系统智能判断测量方案，自动背景校正。04 检测功能强系统内置多种环境监测模型和专家谱图库，可监测＞560种常规气体、工业有毒有害物质（TIC）、有机挥发物（VOC）等；支持监测模型和谱图库在线升级。05 检测精度高采用斯特林深冷MCT探测器，基于深度神经网络分析算法，实现ppb-百分级监测。软件系统♦ 专家库包含VOC、TIC等560多种有毒有害气体的光谱图库；包含多个应用场景分析模型，支持定制分析模型。♦ 智能监测系统智能判断测量方案，自动选择背景校正方式，通过多种专利算法，对比专家谱图库，自动得出气体组分和含量，生成谱图和报表。♦ 智能预警检测到气体浓度达到危险值时触发警报，进行光声预警并汇报控制中心；警报级别可多级自定义设置。♦ 数据存储监测数据实时显示于本地和控制中心，本地保存并上传服务器，可随时进行调取和分析。应用场景EXPEC 1950开放光程红外气体分析仪可为环保、石化、气象、交通、工业制造等提供有效的技术和数据支持，为生态环境安全保驾护航。厂区无组织排放实时预警性监测城市交通、高速公路周边环境空气监测厂区无组织排放实时预警性监测工业生产车间有毒有害气体预警性监测应用案例近日，安装在某化工园区厂界预警检测站的仪器，在有毒有害气体泄露排放监测中发挥了重要作用。根据该园区的具体需要，仪器主要检测包括了氨气、氯化氢、硫化氢、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、庚烷、氯乙烯、乙炔在内的污染气体，并可定制化选择和扩展检测物质种类。EXPEC 1950开放光程红外气体分析仪保障了园区内的全天候在线检测需求，可实现秒级响应速率，即时发现危险有毒有害气体泄露和排放，监测数据根据环境检测标准协议同步上传到园区数据管理信心化平台，实现实时监控、预警提示。

近日，来自安徽科技理工大学、安徽西部大学皖西学院、复旦大学大气与海洋科学学院、上海期智研究院的联合研究团队发表了《通过实施光学条纹噪声抑制方法的激光波长调制光谱技术实现气体测量的高精度和高灵敏度检测》论文。Recently, the joint research team from Anhui University of Science and Technology, West Anhui University, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, Fudan University, Shanghai QiZhi Institute published an academic papers High precision and sensitivity detection of gas measurement by laser wavelength modulation spectroscopy implementing an optical fringe noise suppression method.可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）已被开发用于痕量气体测量，因其高精度、高灵敏度和无需任何样品准备的原位自校准的独特优势。通常，长光程的多次通过腔体（MPC）被应用于增强基于TDLAS的传感器的检测精度和灵敏度。然而，MPC中出现的意外光学干涉纹严重影响了传感器的检测精度和灵敏度。基于MPC的TDLAS传感器的检测精度和灵敏度通常受到光学干涉纹的限制，这些干涉纹由衍射、镜面表面瑕疵的散射、镜面畸变、热膨胀、冷收缩或应力变形引起。因此，MPC中观察到的光学干涉纹由不同的光学干涉纹组成。这些光学干涉纹主要是由于少量的激光以与主激光束相差ΔL的光程到达探测器所致。这些问题对于TDLAS是普遍存在的，尤其是在使用密集重叠斑点模式的MPC时，提出了一些不同的方法来消除光学干涉纹的负面影响。The Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) has been developed for trace gas measurement, as its unique advantages of high precision, high sensitivity and self-calibration in situ qualification with-out any sample preparation. The multi-pass cell (MPC) with a long optical path is usually applied to enhance TDLAS-based sensor’s detection precision and sensitivity. However, the unexpected optical fringes occurring in the MPC often spoil the sensor’s detection precision and sensitivity seriously. The detection precision and sensitivity of the TDLAS-based sensors containing an MPC are often limited by the optical fringes that result from diffraction, scattering on the mirror surface imperfections, mirror aberration, thermal expansion, cold contraction, or stress deformation. Therefore, the complex optical fringe consisting of different optical fringe will be observed in the MPC. These optical fringes are due largely to a small amount of laser reaching the detector with an optical path length differing by ΔL from the main laser beam. Those problems are common for TDLAS, especially using dense overlapped spot pattern MPC and some di&fflig erent methods are proposed to eliminate the negative influence of the optical fringes.研究团队提出了一种抑制可调二极管激光吸收光谱中光学条纹噪声的新方法，并将其应用于由光学条纹扰动的CH4气体传感器，以提高检测精度和灵敏度。所开发的CH4检测仪的示意图如图1所示。宁波海尔欣光电科技有限公司为此项目提供锁相放大器（HPLIA 微型双通道调制解调锁相放大器），从光电探测器输出的信号发送到锁相放大器，锁相放大器相对于同步信号对2f模式进行解调，锁相放大器的时间常数设为1ms。In this work, a novel method to suppress optical fringe noise in the tunable diode laser absorption spectroscopy is proposed and applied to the CH4 gas sensor perturbed by optical fringes for higher detection precision and sensitivity.The schematic diagram of the developed CH4 detection instrument is shown in Fig. 1 . HealthyPhoton Co.,Ltd provided a HPLIA Miniature dual-channel modulated demodulation lock-in amplifier for this project. The lock-in amplifier demodulates the signal in the 2f mode with respect to the sync signal. The time constant of the lock-in amplifier is set to 1 ms.Fig.1. Schematic diagram of the developed CH 4 detection systemlock-in amplifier (Healthy Photon, HPLIA)对于被光学条纹和随机噪声干扰的20 ppm CH4的二次谐波(2 f)信号，通过该新方法，2f信号的信噪比(SNR)从17提高到182，优化平均光谱范围Δ𝜆 。与未经处理的原始信号相比，CH4测量精度改善了约1.5倍。相应的最小可检测浓度可从3 ppb改善到0.78 ppb。系统的相应噪声当量吸收灵敏度(NNEA)和噪声当量浓度(NEC)分别为6.13 ×10-11 cm&minus 1 W Hz&minus 1/2 and 0.181 ppm。For the 2nd harmonic(2f) signal of 20 ppm CH4 spoiled by optical fringes and random noise, by the novel method, the signal-to-noise ratio (SNR) of the 2f signal is improved about 6.5 times from 17 to 182 with an optimal averaging spectral range Δ𝜆 . A &sim 1.5 times improvement in the measurement precision of CH4 is achieved compared to unprocessed raw signal. The corresponding minimum detectable concentration can be improved from 3 ppb down to 0.78 ppb. The corresponding noise equivalent absorption sensitivity (NNEA) and the noise equivalent concentration (NEC) of the system is 6.13 ×10-11cmW-1Hz-1/2 and 0.181 ppm, respectively.Violet line from traditional averaging method and magenta line from the novel optical fringe noise suppression method.Histogram plot of the 20 ppm CH 4 deviation.20 ppm CH 4 Allan-deviation stability of developed overlapped spot pattern MPC.参考文献：Reference:Yanan Cao, Xin Cheng, Zong Xu, Xing Tian, Gang Cheng, Feiyan Peng, Jingjing WangHigh precision and sensitivity detection of gas measurement by laser wavelength modulation spectroscopy implementing an optical fringe noise suppression method, Optics and Lasers in Engineering 166 (2023) 107570www.elsevier.com/locate/optlaseng

2023年4月13日，由生态环境部和北京市人民政府主导，国家发展改革委、工信部、科技部、商务部等政府部门指导，有关行业组织和境外有关机构支持，中国环境保护产业协会主办的第二十一届中国国际环保展览会（CIEPEC2023）盛大开幕。环保展期间，众多环境领域热门产品一一亮相。而作为环境领域的热点，“双碳”成为本次环保展的热点方向之一。2021年9月，生态环境部发布《碳监测评估试点工作方案》，聚焦重点行业、城市和区域开展碳监测评估试点。国家号召，为取得更精确的碳排放数据，二氧化碳等温室气体也要像PM2.5等污染物一样被精准监控。相关信息显示，随着全国碳市场的一步步建立，截至2023年1月，我国已建成116个温室气体监测站点，其中26个高精度、90个中精度监测站点。温室气体监测，无疑会在接下来继续占据环境市场热点的位置。基于此，仪器信息网现独家策划“直击环保展！热门展品盘点”系列，今天带来的是温室气体篇（排名不分先后）。本次环保展，“高精度温室气体分析仪”似乎是各仪器企业不约而同关注到的商机。据了解，目前各大厂商推出的相关产品大体可分为高精度、中精度、低精度。其中，高精度温室气体分析仪主要是基于光腔衰荡光谱技术（CRDS）和离轴积分腔输出光谱检测技术，尤其以前者为主。据不完全统计，环保展上这几款高精度温室气体分析引人注目——海兰达尔 高精度温室气体监测系统海兰达尔是美国Picarro公司在国内的授权销售和售后服务商。据了解，Picarro的所有产品均基于其核心技术-光腔衰荡光谱（CRDS）技术，拥有超过45个光腔衰荡光谱专利。该高精度温室气体分析仪会自动进行水汽校正，排除掉水汽对CO2，CH4浓度测量的影响，这也是其如此高精度的最重要保证和Picarro产品区别于同类产品的最大特点。ABB LGR-ICOSTM GLA133无人机载高精度温室气体分析仪ABB展台上方悬挂着一台无人机，据了解，这台无人机为ABB LGR-ICOSTM GLA133无人机载高精度温室气体分析仪。该系列为基于无人机的微型便携式温室气体分析仪，重量轻便，适合安装在中型无人机（UAV）下面，仅需不到35w的电源，可同时测量并报告甲烷、二氧化碳和水蒸气浓度。并适合进行大面积的区域或难以进入的区域的温室气体排放通量测量。灵析光电 HGA-331高精度温室气体分析仪灵析光电推出的HGA-331高精度温室气体分析仪于聚光科技展台亮相。该分析仪由灵析光电自主研发，利用光腔衰荡光谱（CRDS）技术，可同时测量CO2、CH4、H2O三种气体浓度。分析仪独有的内部控温、控压算法，让分析仪具备了优异的精度、准确度、低漂移性能，可提供稳定到极致的测量。测量性能满足WMO标准，测量灵敏度达到十亿分之一(ppb)，在数月运行中的漂移可以忽略不计。分析仪测量水汽，采用专有算法来校正样气中水汽的稀释效应，并输出CO2、CH4的干摩尔分数。岑锋科技高精度温室气体光腔衰荡光谱监测仪岑锋科技由中科院环境光学专业博士团队于2022年5月创立。该监测仪采用多波长-光腔衰荡光谱技术(CRDS)，多组分同步探测等效吸收光程超60km，可达到ppb级灵敏度。精心设计的小型光学腔室、精确的温度和压强控制，让监测仪具备了一流的精度、准确度、低漂移和易用性。监测仪采用多波长CRDS技术，可实现多组分CO2/CO/CH4/H2O同步探测稳定的温度和压力控制，确保在外界环境条件变化的情况下进行准确测量。先河环保 XHCRDS100P高精度温室气体监测系统高精度监测领域，先河环保同样有展品展出。XHCRDS100P高精度温室气体监测系统包括XHCRDS100P监测仪、XHZDJY3000自动进样处理与控制系统等，可以对大气环境中的温室气体(CO2，CO，H2O，CH4)进行精准实时监测，具有已操作、稳定性高、维护量小等优点，适合各监测站点长期在线无人值守运行。河北子曰 高精度温室气体监测仪-ZYGHG201河北子曰的高精度温室气体监测仪-ZYGHG201同样采用光腔衰荡技术（CRDS），利用自主知识产权的光学测量结构及数据处理算法，测量光程可达30km，满足大气痕量气体的监测要求，可实现CO2，CH4，H20的连续在线监测。本次展会上的高精度温室气体分析仪远不止上述几款，中精度和低精度的产品也是厂商重点发展的对象，其中以固定源温室气体排放连续监测系统最多。谱育科技 EXPEC 2000 温室气体气相色谱在线连续监测系统谱育科技EXPEC 2000 温室气体气相色谱在线连续监测系统可配备温室气体专用型FID或ECD检测器，检测环境空气中CO2、CH4、CO、N2O和SF6等因子。样气先通过定量环，然后被温室气体专用色谱柱分离，CH4进入FID检测，CO和CO2先后进入甲烷转化炉，在镍催化剂作用下高温加氢还原为CH4后再被送入FID检测；NO和SF6被色谱柱分离后通过ECD检测。雪迪龙 AQMS-900GHG大气温室气体在线监测系统雪迪龙整合在气体分析领域的丰富经验，同样在本次展会上提供了碳监测解决方案。该系统依托比利时ORTHODYNE S.A.的GC-FID技术，采用FID检测器，灵敏度高，可同时分析环境空气中CO2、CH4、CO、NMHC；该系统分析周期≤10min，并采用高转换效率的甲烷转换装置，保证CO2、CO检出限。可适用于气象局、生态环境等部门对环境空气温室气体背景浓度监测、碳达峰、碳中和绩效评估、区域间温室气体浓度比较等。明华电子 MH3203 气体分析仪明华电子推出的MH3203 气体分析仪可实现固定污染源CO2、CO、CH4、N2O等气体检测，同时具备O2及烟温、流速等工况参数的测量功能。针对温室气体，该仪器可完成基于非分散红外（NDIR）、可调谐半导体激光吸收光谱（TD-LAS）、电化学传感器等技术多种气体的测量。锐意自控 温室气体排放分析仪Gasboard-3000GHG锐意自控的温室气体排放分析仪采用自主知识产权的微流红外隔半气室气体传感技术（国际发明专PCT/CN2018100767），可实现同时准确测量CO2、CH4、N2O等温室气体和烟气中的CO气体浓度变化，量程可低至200ppm，精度高达1%F.S.，具备抗气体交叉干扰能力强，漂移量更低等特点。同时针对高浓度CO2以及中高量程的CO测量需求，可选配公司自主知识产权的非分光红外NDIR气体传感器技术的传感器模组进行灵活配置，具备稳定性好、体积小、成本低等特点。皖仪科技 固定源二氧化碳排放连续监测系统固定源二氧化碳排放连续监测方面，皖仪科技在温室气体监测展台展出了固定源二氧化碳排放连续监测系统。其采用自主知识产权的非分光红外技术（NDIR），由温室气体监测子系统、温室气体参数监测子系统及数据采集与处理子系统组成，其中温室气体监测子系统的预处理单元、分析单元和数据采集与处理子系统安装在机柜内，可以连续监测二氧化碳浓度、氧含量等参数的湿基值、干基值和折算值以及根据温室气体温度、压力、流速、湿度等多项相关参数统计排放率、排放总量等。

空气可能是我们最熟悉，也被认为是最廉价的东西。但在地球大气层中，有一种气体却被誉为“黄金气体”，在地球大气层中所占的比例只有几百万分之一，这就是氦气。但实际上，氦气深藏于地壳深处，一旦被开采出来，就会像氦气球一样飘散到天空，进入宇宙空间。目前人类主要的氦气来源就是开采石油和天然气中产生的副产品。氦气，英文名为Helium，化学元素符号为He，是种无色无味、低密度、不可燃的惰性气体。它的沸点是零下268.9摄氏度，与人类所说的绝对零度只有一点点距离，所以氦气在低温领域有巨大的应用价值，被广泛应用于军工、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等高科技领域。东京大学物性研究所里面的氦气储存罐图据《日刊工业新闻》在光电子产品领域，搭配氖气的氦氖混合气体是用作原子气体激光发生器的主要工作物质。氦氖激光器（Helium-Neon gas laser）是首先发明的气体激光器，也是目前应用领域很广的一种激光器。氦氖激光器的激光管内的气体在一定高的电压及电流（在电场作用下气体放电）下，管中的电子就会由负极以高速向正极运动。在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞，电子的能量传给原子，促使原子的能量提高，基态原子跃迁到高能级的激发态。因为放电管上所加的电压，电流连续不断供给，原子不断地发生碰撞，产生了激光输出须具备的基本条件。He-Ne气体在发生受激辐射时，分别发出波长3.39μm，632.8nm，1.53μm三种波长激光，除632.8nm为可见光中的红外光外，另二种是红外区的辐射光。通过反射镜的反射率设计，只输出一种632.8nm的激光。内腔式激光器结构图除了宝石晶体激光器，氦氖激光器在光束质量方面则是各种激光器中的翘楚。由于它能输出优质的连续运转可见光，光束方向性和单色性好，光束发散角小，非常接近完美的高斯分布。氦氖激光线宽窄干涉性能优良、稳定性高在诸多激光器中是首屈一指的，这已经是光学界的共识。而且具有结构简单、工作性质稳定、使用寿命比较长等优点，在全息照相、测量、精密计量等方面得到广泛应用，是高精度光学应用领域采用最多的激光器。以其为重要光学元件组成的光学测量仪器——氦氖激光粒度分析仪也成为高性能激光粒度仪的代表。LS-609激光粒度分析仪采用进口He-Ne气体激光光源，光学质量更好，更加稳定可靠，预热时间短，使用寿命更长测量范围：0.1~1000μm珠海欧美克仪器一直采用氦氖激光器作为主光源激光器，大多数仪器均采用JDSU品牌进口产品，不仅光学质量更好，输出单模偏振激光偏振比达500:1以上，光束中TEM00模占比达95%以上，而且更加稳定可靠，5分钟预热即可达到测试稳定性要求，测试周期内功率波动小于0.5%，大大提高了系统对有效信号的分辨能力。同时该He-Ne激光管的硬封装（hard seal）工艺使得工作气体不会散逸，完美的解决了早期He-Ne激光管气体散逸导致的平均寿命较短问题，进而适合于要求更为苛刻的应用。Topsizer Plus激光粒度分析仪采用以长寿命、低噪声、高稳定性著称的进口氦氖激光器及配套电源测量范围：0.01~3600μm（湿法，取决于样品），0.1~3600（干法，取决于样品）Topsizer Plus激光粒度分析仪欧美克仪器于2019年推出的一款高端粒度分析仪器。该仪器引入了先进的光学设计，采用以长寿命、低噪声、高稳定性著称的JDSU品牌进口氦氖激光器及配套激光电源，使激光衍射法的测试范围达0.01~3600um，具有量程宽、重复性好、分辨力高、真实测试性能强等优点，代表了当前国产激光粒度仪的前沿技术水平。Topsizer Plus通过进一步提升光学设计、硬件和反演算法，拓展了其测试范围、自动化水平以及实际测试性能，应用遍及锂离子电池、制药、水文、精细化工、机械、建材、能源、医药等现代工业的各个领域。Topsizer系列产品保证了测试结果和分析能力与国内外、行业上下游黄金标准保持一致，这不仅为用户节省了方法开发和方法转移上的时间和成本，更重要的是可避免粒径检测不准带来的经济损失和风险，无论在研发、过程控制还是质量控制上，都能够为用户带来真正的价值。参考资料：1. 百度文库，《氦-氖激光器简介》

News据澎湃新闻报道，2021年6月13日6时42分许，某社区集贸市场发生燃气爆炸事故，造成26人死亡，138人受伤，已构成重大安全责任事故。事后，34名公职人员被处理。* 新闻图片源自湖北发布经调查，事故产生的原因是天然气泄漏，泄漏的天然气在建筑物下方密闭空间大量聚集，在遭遇火星后发生爆炸。安全事故敲响警钟管道燃气里的甲烷逸散不容忽视天然气本是优质高效、绿色清洁的低碳能源，其主要成分是甲烷（CH4），而管道燃气的普及也给我们的生活带来了极大的便利。但是，随着使用时间的推移、管道的老化、排查整改的缺失等等原因，就有可能会造成天然气泄漏，甚至发生爆炸的危险。因此，为了更加安全的使用天然气，需要我们对天然气加强安全管控。从《全国碳排放权交易管理办法（试行）（征询意见稿）》中可以看到“温室气体”的名词解释是包含甲烷的。为了实现“双碳”目标，中国防治温室气体的聚焦点也覆盖到甲烷等其他气体。而作为一种长期存在于大气中的温室气体，甲烷引起温室效应的能力更强于二氧化碳。控制并减少甲烷的排放或泄漏，对于减少全球的温室气体排放有着重要的意义。天然气泄漏的三大可怕之处1. 无色，不易察觉1）下图为某化工企业天然气泄漏的实际应用案例上图使用的观察设备是OPGAL EyeCGas光学气体相机，可以清楚的发现易燃易爆的天然气从接头处逸散到环境中。2）下图为某天然气站发生泄漏上图使用的观察设备同样是OPGAL EyeCGas光学气体相机，可以清楚的看到该天然气站法兰泄漏，现场无色无味。2. 管道一旦泄漏，爆炸危害大1）下图为燃气泄漏发生的重大安全事故* 图片源自搜狐新闻据搜狐新闻报道，2017年3月25日14时左右，内蒙古一小区居民楼突然发生天然气管道爆炸，其中一个单元整体塌陷。2） 下图为某化工企业有机物管道泄漏上图使用OPGAL EyeCGas光学气体相机，可以看到石化企业生产工艺高温管道中的易燃易爆挥发性物料大量逸散到周边环境中。3）泄漏的位置可能超出一般人的认知范围下图为某化工企业天然气泄漏使用OPGAL EyeCGas光学气体相机，可以清楚的看到天然气从一般人想象不到的压力表的顶端往外泄漏。赛默飞用科技赋能气体泄漏动态监测1. Thermo ScientificTM TVA2020C 有毒挥发气体分析仪TVA2020C有毒挥发气体分析仪是一款同时应用火焰离子化(FID)和光离子化(PID)双检测器技术、本安防爆的便携式现场分析仪。TVA2020C分析仪具备同时检测有机和无机化合物的能力，可应用于包括遵循美国EPA方法21监测的现场修复检测、垃圾填埋环境监测、燃气泄漏检测及常规区域环境调查。TVA2020C配置了高灵敏度的火焰离子化检测器（FID）测量有机化合物浓度。FID具有很宽的动态和线性测量范围，响应稳定，重复性好。此外，TVA2020C配置可同时工作的FID和PID双检测器的分析仪，具有更强的分析能力。相对于单检测器的仪器，双检测器分析仪能同时对几乎所有有机化合物和部分无机化合物快速响应，而和同体积的其他仪器比较，能提供更全面的气体覆盖。2. OPGAL EyeCGas 光学气体相机在做天然气泄漏检测的过程中，需要对潜在的泄漏点进行逐一检测，红外摄像仪是一个非常有效的工具。红外气体摄像仪，用于检测辐射在红外范围内的电磁波谱，它的波长范围接近0.9-200um，在这个波谱的中间部分，即在3-5um之间，对天然气组分很敏感。EyeCGas正是通过这一波段实现对潜在的泄漏或无组织排放进行大范围的检测。我们所提供的红外气体摄像仪获得了欧美防爆认证, 被允许在工厂危险区域进行检测。内置数字视频和音频记录功能，并且能够实现蓝牙连接。应对燃气泄漏的监测难题赛默飞还有专业的LDAR应用解决方案安全，是赛默飞始终坚持的创新方向，减排，是全球未来绿色发展的方向。赛默飞以专业铸就安全防护的屏障，及时扫清泄漏隐患，保护生命，减少碳排放,为地球绿色健康发展保驾护航。互动福利赛默飞世尔科技中国简介赛默飞世尔科技进入中国发展已超过35年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、成都、沈阳、西安、南京、武汉、昆明等地设立了分公司，员工人数约为5000名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，现有7家工厂分别在上海、北京、苏州和广州等地运营。我们在全国还设立了8个应用开发中心以及示范实验室，将世界级的前沿技术和产品带给中国客户，并提供应用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心，拥有100多位专业研究人员和工程师及70多项专利。创新中心专注于针对垂直市场的产品研究和开发，结合中国市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成立的中国技术培训团队，在全国有超过2600名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站：www.thermofisher.com

我们都知道，大多数气体，如甲烷、六氟化硫(SF6)、一氧化碳和其他数以百计的气体，就像我们周围空气中的气体一样，肉眼是看不见的，但是用热成像仪能吗？答案是：某些热像仪能。大多数红外热像仪无法直接检测气体，但光学气体热像仪是一种高度专业化的红外热像仪，能够过滤波段，把某些特定的气体显示出来。光学气体成像技术可以把许多肉眼看不见的气体显示出来01光学气体成像是如何工作的？许多气体化合物能吸收红外能量，但是限于特定的波长范围。大多数碳氢化合物（例如苯、丁烷和甲烷）吸收3.3微米波长附近的辐射，而像SF6这样的化合物吸收10.6微米波长附近的能量。（许多碳氢化合物在红外光谱内有多个吸收峰，如甲烷吸收7.7微米波长附近的能量，但是只有波段滤除式光学气体热像仪才能轻松显示这些气体泄漏。）光学气体热像仪利用安装在探测器前方的独特光谱滤波片，将允许通过的辐射波长限制到极窄波长范围——称作带通滤波。在该极窄波长范围内（针对特定气体），光学气体热像仪能通过阻止能量到达红外探测器，显示存在烟羽的位置（通常看起来像烟云）。烟云所在位置的那一波长的能量被气体吸收。丁烷排放02热像仪能显示所有气体吗？因为光学气体热像仪显示的是气体吸收红外能量的情况，所以如果一种气体不吸收被滤除带通中的红外辐射，光学气体热像仪就无法对该气体直接成像。例如，无法对氦气等惰性气体、氧气和氮气进行直接成像。并且即使一台热像仪能显示某种特定气体，例如烃气，也有可能无法显示拥有极大不同红外吸收特性的另一种气体，如SF6。因此，FLIR推出一系列光学气体热像仪，用于检测各种气体。二氧化碳在气体检测热像仪下变得可见03借助红外成像技术能识别气体吗？光学气体热像仪非常适合检测气体泄漏。但是，该方法不适用于气体识别——要识别气体就得事先了解适用于有关气体特定吸收谱带的光谱滤波片。热像仪也无法从正检测的一系列气体中区分某种气体。例如，用于显示烃气的热像仪无法区分检测到的是哪种烃气。凭借OGI技术，石油和天然气行业有能力建立更安全、更高效的“智能型LDAR”（泄漏检测和维修）计划，让检查人员能更快速地检测瞬时排放和泄漏，立即查明泄漏源并实施修复，从而降低工业排放，更符合法律规定。此外，光学气体成像节省成本，不仅在于效率提高，更重要的是提高了公司人员和资产安全。

在首批上市的28家创业板企业中，汉威电子[40.61 0.27%](300007)是唯一一家主营气体传感器和仪器的企业，而这一领域是感知世界的基础，是信息网络的前沿之一，其技术先进性和行业壁垒受到了市场的广泛关注。为此，本报记者专程探访了位于郑州高新区的汉威电子。　　参观汉威电子产品展示厅里众多的气体传感器门类和各种检测仪器之后，记者被告知，汉威电子目前掌握的最先进的技术是电化学类、红外光学类等气体传感器全系列核心技术，并可以批量生产。由于目前市场上大量使用的电化学、红外气体传感器主要由国外公司生产控制，具有一定垄断性，产品价格高昂，因而汉威电子在这一系列传感器的竞争主要来自国外，国内能够形成产业化技术的企业并不多。据了解，国内红外光学气体检测技术主要用在体积较大的红外线气体分析仪器生产，在电化学、红外气体传感器及其应用技术方面的实验研究也不少。　　对于公司自有关键技术如何不被泄露，公司有关技术负责人介绍说，公司专有技术是多年技术创新、行业经验的凝练和总结，有些属于技术诀窍，核心是产品内在的设计思路及材料技术、生产工艺，被侵权时不易发觉和取证，为避免被模仿，公司以技术秘密的方式予以保护。对于易于使用专利方式保护的专有技术，公司均已申请或准备申请专利。　　在公司众多的气体检测仪表产品中，哪些品种是汉威电子主要销售和利润来源?公司方面表示，气体检测仪表中，民用仪表产销量最大，但工业用仪表对营业的贡献最大，在国内的市场份额都位居前列。公司一直非常重视新产品的开发和新工艺的研究，产品不断升级换代，高附加值产品的产销比例不断增加，为公司带来了较高的毛利率回报。　　气体传感器及仪器仪表行业前景好，也吸引了新的市场进入者，但为何新进入者较难获得快速发展?公司解释主要原因是该行业具备独特的行业壁垒，气体传感器及气体检测仪器仪表涉及化学、物理、材料、机械、电子、计算机等多种学科交叉的边缘应用，企业所需人才培养主要通过企业经营过程中传帮带、经验沉淀来进行，再加上气体检测仪器仪表产品涉及消防、防爆、安全等行业认证，这也使部分准备进入者知难而退。　　临行，记者注意到汉威展厅展示的城市管网安全检测系统和基于化工园区的危化品安全监控系统，已将众多的传感器连成了网络，在大屏幕上集中监视。问及公司未来如何针对物联网发展业务时，汉威董秘刘瑞玲介绍说，公司原来的业务就已经向传感器网络和系统集成发展并取得了初步成效，未来致力于提供完整的气体探测解决方案。

众所周知，FLIR气体检测热像仪可以帮助您快速、安全地“看到”数百种不可见气体，但并非所有类型的气体都可以通过光学气体成像 (OGI) 进行可视化。详细了解使用OGI热像仪可以看到哪些类型的气体，将可以帮助您选择合适的FLIR热像仪，并熟练地掌握它。光学气体成像热像仪（OGI）的原理光学气体成像使用红外光谱过滤的热像仪来可视化原本不可见的气体泄漏。它的工作原理是测量通过一定体积气体的红外辐射。每种气体都有自己的光谱吸收特性，许多气体化合物会吸收一些红外能量，但只能在一定的窄波长范围内吸收。在这个非常狭窄的波长范围内，针对特定气体，OGI热像仪可以被此特定气体阻止的能量到达红外（IR）热像仪，从而来可视化气体羽流（通常看起来像烟云）存在的位置，而这片云就是气体吸收该波长能量的地方。哪些气体“看得见”？由于OGI热像仪将气体可视化为缺乏红外能量，因此它们只能对在滤波带通中吸收红外辐射的气体进行成像：在滤波带通中不吸收红外辐射的气体则不可见。例如，氦气、氧气和氮气等惰性气体无法直接成像。然而，数百种其他工业气体确实能够吸收红外能量，并且可以通过OGI热像仪进行可视化。例如，大多数碳氢化合物（苯、丁烷和甲烷）吸收波长为3.3μm（微米）附近的辐射，并且可以使用FLIR GFx320等热像仪进行可视化。六氟化硫 (SF6)吸收近10.6μm的能量，可以使用FLIR GF306等热像仪进行检测。一台FLIR热像仪能够可视化一种特定的气体，但它无法可视化另一种具有截然不同的红外吸收特性的气体。这就是为什么FLIR拥有一系列用于检测各种气体的OGI热像仪。您可以使用此图表来确定哪种GF型号的FLIR热像仪符合您的应用。仔细查看下面的表格，您就可以找到适合的FLIR OGI热像仪！

所谓气体传感器，是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面，气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否，或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测，测量该气体在传感器附近是否存在，或在传感器附近空气中的含量。因此，在安全系统中，气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术，从所用材料到制造工艺，从检测对象到应用领域，都可以构成独立的分类标准，衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系，尤其在分类标准的问题上目前还没有统一，要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上，通常分为可燃气体传感器（常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式）、有毒气体传感器（一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式）、有害气体传感器（常采用红外、紫外等）、氧气（常采用顺磁式、氧化锆式）等其它类传感器。从使用方法上，通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上，通常分为扩散式气体传感器（即传感器直接安装在被测对象环境中，实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触）、吸入式气体传感器（是指通过使 用吸气泵等手段，将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释，又可细分为完全吸入式和稀释式等）。从分析气体组成上，通常分为单一式气体传感器（仅对特定气体进行检测）和复合式气体传感器（对多种气体成分进行同时检测）。按传感器检测原理，通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性：1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性，取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时，整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化，表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的，因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性，理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时，探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下，传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征，即灵敏度、选择性以及稳定性等，主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料，使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途：一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型（采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件）、表面电位型（采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件）、体积控制型（基于半导体与气体发生反应时体积发生变化，从而产生电导率变化的工作原理） 等。可以检测百分比浓度的可燃气体，也可检测ppm级的有毒有害气体。优点：结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足：测量线性 范围较小，受背景气体干扰较大，易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质，当用作气体传感器时，它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中，可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高，灵敏度和选择性好，几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用，其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间，选择性、灵敏度高于半导体气体传感器，寿命长于电化学气体传感器，因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器，即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层，在一定温度下，可燃气体在表面催化燃烧，因此铂电阻温度升高，导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹，因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体，但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流，得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器，也有称自发电池型气体传感器），他们的原理行同我们用的干电池，只是，电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例，氧在阴极被还原，电子通过电流表流到阳极，在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检测还原性气体非常有效，它的原理与原电池型传感器不一样，它的电化学反应是在电流强制下发生的，是一种真正的库仑分析（根据电解过程中消耗的电量，由法拉第定律来确定被测物质含量）传感器。这种传感器用于：一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中，是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器，具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧，会自发形成浓差电动势，电动势的大小与气体的浓度有关，这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器，有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧（气）浓度传感器，用于汽车的氧气检测，和钢水中氧浓度检测。主要优点：体积小，功耗小，线性和重复性较好，分辨率一般可以达到0.1ppm，寿命较长。主要不足：易受干扰，灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同，只是频率高，能量大。被测气体到达气室后，被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流，气体浓度和电荷流的大小正相关，测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物，PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应（即燃烧），其典型为催化燃烧式气体传感器，其主要工作原理是在一定温度下，一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端，当有气体时，对红外光产生吸收，接收到的红外光就会减少，从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器，使检测更准确、可靠。优点：选择性好，只检测特定波长的气体，可以根据气体定制；采用光学检测方式，不易受有害气体的影响而中毒、老化；响应速度快、稳定性好；利用物理特性，没有化学反应，防爆性好；信噪比高，抗干扰能力强；使用寿命长；测量精度高。缺点：测量范围窄；怕灰尘、潮湿，现场环境要好，需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护；现场有气流时无法检测；价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中，常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器，利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽，是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器（按构成方式不同，又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式）和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途：用于氧气的检测，选择性极好，是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁，废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术，分离并测定气样中各组分浓度，因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中，已有应用。工作时，从进样装置定期采取一定容积的气样，在流量一定的纯净载气（即流动相）携带下，流经色谱柱，色谱柱中装有称为固定相的固体或液体，利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同，使各组分在两相中反复进行分配，从而使各组分分离，并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理，气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化，即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化，即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点：灵敏度高，适合于微量和痕量分析，能分析复杂的多相分气体。不足：定期取样不能实现连续进样分析，系统较为复杂，多用于 试验室分析用，不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊，其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时，就会形成湍流，产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素，超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散，但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象，测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量，只能用于氧气检测，选择性极好。

烟气、尾气等污染气体中所含有的氮氧化物、硫氧化物等成分，对我们的健康有着很大的威胁。需要分辨出它们，监测排放，中红外波段光这时就大有用处了。对3μ m~10μ m波段的中红外光有吸收特性的污染物们，通过光学的方法就能被迅雷不及掩耳盗铃之势地监测到，可谓是中红外光一出手，就知污染有没有。但是，重点来了！完成一套探测系统，光源和探测器都是必要的。在这个如此微妙的波段，要想有一个“两全”的整体配套解决方案，可不是那么容易的事情。虽然不容易，但总还是有的！量子计级联（QCL）× InAsSb光伏探测器这两位就是挑起气体监测大梁的干将了。而关于这个气质独特的中红外气体分析解决方案，有5位滨松工程师表示有话要说一说̷̷Topic 1 “两全”的中红外气体分析解决方案Q：中红外的光学法分析具有什么特征？大石：气体分析包括气体色谱分析、质量分析，而这些都需要采集样本后带到实验室进行分析。如果通过使用激光的中红外光学法，则实现在线监测。更加实时和便捷，应用范围也更广泛。杉山：我们多致力于中红外波段气体的分析，并为这样的应用提供了相应的激光器。在波段3μ m~10μ m间，包括甲烷、二氧化碳、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等许多有害气体都能够通过这种方法被测得。 Q：中红外波段的探测器和光源器件开发是否有难以攻破的课题？杉山：之所以特意选择中红外波段的气体分子为对象，是因为气体分子的吸收具有明显性的优势。从光发射角度来看，对计测也是非常有利的。饭田：一方面，对于探测器来讲，在中红外波段背景光的增强，也就意味着干扰的出现，对探测有着不良的影响。此外，在该波段想要制作理想的探测器非常困难，并且也很难实现高灵敏度的性能。正因如此，同时提高探测器在中红外波长的灵敏度，以及激光光源的性能非常重要。而能就这两方面进行同步开发，也体现了滨松的技术实力吧。（笑）大石：尤其是仪器制造客户开发新产品时，若在开发初期不提高精度，那么开发也毫无意义。为此，核心的探测器和激光器必须保持最好的状态。因为对这一点有深刻的认识，目前我们开发的产品才能够在客户那里稳定地、持续地发挥出良好的作用。 Q：完成探测器和激光光源配套的方案有什么困难？方案对于客户有什么价值？杉山：无论是探测器还是激光光源，都存在很多开发难题，同时挑战两种器件的厂家也鲜有出现。就激光光源来说，因为“1成分=1波长”，故而需要开发与被测对象气体相同数量的激光光源。开发成本大，产品化后的商务风险也很高。大石 ：从客户角度，探测器和光源都来自同一个厂家是具有很大优势的。比如，目前多数的仪器制造商都是从不同厂家分别购买的探测器件和光源。但若开发出来的设备没有达到预期的性能时，由于器件来自不同的地方，就很难知道配合使用过程中的问题所在。落合：若探测器和光源都是由同一厂家生产的，就可以进行相互评估，找出问题所在，从而提高测量设备的性能，缩短开发设备的时间。利用中红外波段QCL（量子级联激光器）的激光吸收分光是非常新的分析计测技术，今后也将以高灵敏度、高分辨率的优势，成为气体分析的选择并得到普及。采用QCL（量子级联激光器）和InAsSb光伏测器的极微量气体分析示意图 Topic 2：单一波长振动量子级联激光器（QCL）和性能稳定的InAsSb光伏光伏探测器Q：滨松分别为光源和探测器部分提供怎么样的产品？杉山：光源器件的代表是量子级联激光器（QCL）。它的开发初衷其实是想用于通过呼吸分析来进行“癌症筛查”的应用，这是有我们前任社长昼马辉夫先生提出的。虽然遗憾的是目前仍没有确立这种技术，但QCL在气体分析领域仍然发挥了独特的作用。饭田 ：光探测部分则是InAsSb（铟砷锑）光伏探测器。目前我们提供2种类型的产品，覆盖2.5μ m~8μ m的波长区域。 量子级联激光器（QCL）InAsSb光伏探测器Q：QCL和InAsSb光伏探测器各自有什么特别的性能吗？杉山：首先说一下QCL。一般的半导体激光器，如果在数百nm中有多个波长发生震动时，光谱带宽变宽，受到多种气体的干扰，测量精度下降。而QCL采用的是DFB（分布式反馈激光器）结构，在内部设置了衍射光栅，可使光谱带宽非常狭小的单一波长振动。但是DFB很难实现产量，在产品化之初，我们为提高产品的合格率投入了非常多的精力。落合 ：在不断提高DFB结构的制造技术同时，我们也推进了内置准直透镜的新产品的开发。新产品从激光芯片射出的光的范围变得更宽，因此与之前的产品相比，客户在设计光学系统时，无需再为激光通过对象物而改变光的形状。 Q：在内部置入准直透镜时，是否也付出了相当的精力？落合：以往没有准直镜的QCL产品需要客户自己调整光轴。中红外光是不可见光，无论是在光学材料还是特殊的光学系统设计上都是相当花时间的。在QCL封装外部设置透镜的话，因为没有大小的要求，所以是比较容易对准的。但是，若是内置透镜，就需要在狭小的封装空间内，与光轴完成高精度的对准以及固定。同时还必须考虑因光学材料的反射产生的噪音的影响。杉山：发射光斑大小只在10μ m*10μ m左右，要将这大约只有头发直径十分之一的光斑与光轴对准，可不是简单的事。而在出货检验时，安装了准直仪的透镜轴如果稍有偏差，都会成为不合格品。内置准直透镜的新型QCL滨松QCL获2016年日本激光学会产业“优秀奖”Q：QCL有什么典型应用？落合：比如说同位素检测。CO2虽是唯一的物质，但它也存在拥有不同质量数的C和O的“兄弟”同位素，其光吸收波长都各不相同。CO 2和13CO 2的吸收波长同是4.329μ m，而12CO 2 的吸收波长是4.328μ m。求出同位素之比，就可以知道排出源（植物、土壤、燃烧等）和形成原因，同位素检测可以说是激光QCL的真正的应用价值所在。Q：探测部分的InAsSb光电探测器又有着什么特点呢？朝仓：InAsSb光电探测器是含有In（铟）、As（砷）、Sb（锑）的化合物半导体。以前，作为3μ m~10μ m的红外探测器而得到广泛使用的是MCT光伏探测器、MCT光导探测器。但MCT中使用了RoHS指令中所禁止的汞、镉，所以我们重新开发了不含这些禁令污染物的器件。饭田：InAsSb光伏探测器的研制，需要同时在晶体生长和制程两个方面进行新的推进。话虽简单，但一方面现有的技术并不适用于新产品，而且还要开发出半导体材料的最佳生长方法和制程。晶体是在作为基板的硅晶片上形成薄膜层来进行生长的，它的品质与器件的特性息息相关，以此，为了得到高品质的晶体必须要不断改良其生长技术。制程则要通过改良设备的结构，来实现产品高灵敏度的性能。不过，最终我们都掌握了两方面的新技术。朝仓：MCT的个体差异性非常明显，而InAsSb光伏探测器不含汞、镉，且具有稳定性高、偏差小的优点，具有更大的优势。若固定产品规格，则会是非常好的量产化产品。 Topic 3 使用分子吸收的计测的应用范围广Q：客户对产品有什么样的反应？大石：有客户对QCL和InAsSb光伏探测器的配套组件进行了评估，显示出的性能渐渐地得到了客户的认可。因为覆盖了气体所含成分所吸收的狭小的波段，恰好显示出了QCL发光波长范围小的优势。我们也可以满足想要生产此类设备的厂家的需求。杉山：采用分子吸收计测是光学法的关键。不仅是气体，液体和固体也可以利用这样的方法进行分析，比如水分和胆固醇。Q：今后有怎样的推进计划？落合：目前的QCL产品覆盖了4μ m~10μ m波段，我们也在扩充能够覆盖更长波长范围的产品。当然，与之对应的是，我们接下来也将涉及10μ m附近的探测器的开发。朝仓：是的，光探测部分的InAsSb光伏探测器目前涵盖了2.5μ m~8μ m。我们打算将其延伸到11μ m、12μ m。大石：今后，无论是光探测器还是激光光源，都将同时覆盖10μ m左右的长波长领域。另外，我们构想着将这两个器件组成一个模块，更加高效地为客户实现气体探测的应用。

如何从大气中精准检测温室气体？这个问题，来到中国环境谷的安徽岑锋科技有限公司就能得到解答。该企业基于激光光谱检测分析技术开发出了不同类型高精度分析仪器，让光谱监测仪像一个个“听诊器”，把大气中蕴含的温室气体数据精确传感，提升监测敏感度、精确度。自主研发 实现“精度”突破10月26日，在安徽岑锋科技有限公司，车间里的工作人员正在加紧组装、测试专门订制的高精度温室气体光腔衰荡光谱监测仪(CRDS)。设备内密密麻麻分布着不同的线路，还未安装的电子屏显示着上一轮测量的数据。这个不到1米长的长方体盒子里有精心设计的光学腔室，在国内率先实现自主设计及产业化推广，解决了高精度温室气体测量领域仪器设备的“卡脖子”问题。“该类自研的光学腔室会‘魔法’，可让光束在光腔内形成共振反射，即在光腔内实现来回振荡传播，在传播的过程中，遇到目标气体分子后会被吸收。简单地说，这种仪器就像光谱‘听诊器’一样，光在设备内传播的过程犹如气体分子的‘诊断’过程，‘听诊时间’越长，‘诊断’结果越精准越细致，所反映的气体浓度检测也越精确。”工作人员崔芳生一边演示设备一边介绍，传统的检测技术在气体浓度低的情况下可能检测不出来，而这个仪器让多种温室气体实现同步测量，等效光程可达60km，具有高精度、高准确度等特点。公司自主研发生产的另一款基于激光吸收光谱技术（TDLAS）的开路式温室气体分析仪，体积小、重量轻，除了高精度还可保证高频响应。“目前国内或者国外的技术测量频率在20赫兹，我们这款产品能达到100赫兹，就是检测频率每秒钟达到100次，能更加精准的捕捉气流在大气环境下的微弱变化。”崔芳生介绍。技术向国际看齐，应用也日益广泛。高精度温室气体监测仪已经实现量产，目前有二十余台应用在我国西北、西南、东南等区域，用于气象环保、环境监测等实际需求。“追光”不止 做光学仪器设备拓荒者前不久，使用了光腔衰荡光谱技术（CRDS）的高精度温室气体监测仪代表安徽岑锋科技有限公司“出战”，获得了第十二届中国创新创业大赛安徽赛区三等奖。产品凝结着研发团队的技术结晶，也代表着企业的技术成果。这个成立一年多的公司已经获得了3项发明专利、1项实用新型专利，1项外观设计专利和多个软件著作权登记证书，发展势头强劲。该企业核心成员是6位来自中国科学院的光学专业博士，在40余名员工中，研发人员占比在50%左右。“公司是由6位博士组成的技术型团队，大家志同道合，有着共同的理想，就是做好国产光学仪器设备，实现相关领域自主知识产权。”总经理何俊峰博士介绍，产业化之所以能顺利实现，来源于团队每个成员深厚的技术沉淀，“我自己从事激光光谱研究十几年，其他老师也都在相关行业工作多年，公司能在研发、生产、销售整个链条上平稳运行离不开大家长期的技术积累。”开拓领域 面向更广市场成熟的产品、领先的技术，需要合适的平台，才能走向更大的舞台。最近，安徽岑锋科技有限公司向蜀山经开区申请了相关场地，准备在园区内搭建温室气体检测系统，等设备齐全后，将试点进行温室气体检测的实际应用。“线上申请后，工作人员就上门帮助我们在辖区范围找各个部门协调，两三天就找到并且批下来了，效率很高。”何俊峰说。中国环境谷现已聚集环境领域重点企业370余家，通过举办相关论坛、沙龙、学术交流会等方式，向政府部门和行业组织推介企业，积极为园区企业寻找应用场景。“政策宣传、用工用人、融资需求等企业需要的各类服务，我们都有配套的制度。”蜀山经开区相关部门的工作人员表示，园区企业还可以在“政企直通车”线上提交诉求，线上派单，线下完成后及时反馈。“我们的产品专业性很强，在市场上是相对被动的。但是蜀山区积极帮助我们对接应用场景，给予我们充分的发挥空间。”何俊峰表示，公司和中国环境谷共生长，看到了环境谷内不断完善的创新创业生态体系，越来越多优质企业、科研平台加速落地集聚，自己和团队对未来发展充满信心。除现有产业布局外，该企业将继续深耕技术创新，深化市场应用，为生态环境监测、工业化工监测、安全预警及医疗诊断等领域贡献技术和方案。何俊峰说，“希望借助‘中国环境谷’这一平台，乘上产业集群的东风，实现公司业务量增长，携手助力环境产业的高质量发展。”

舜宇恒平推出国产全自动在线过程气体质谱分析仪　　日前，由上海舜宇恒平科学仪器有限公司推出了自主创新开发的全自动在线过程气体质谱分析仪——SHP8400 PMS。这是我国首款产业化的宽压力范围取样过程气体质谱分析仪，标志着我国在在线质谱仪的开发和生产制造方面迈出了一大步。该产品主要针对生物制药、石油化工、钢铁冶炼、真空/冷媒检漏等多个生产过程提供实时分析数据，以优化生产工艺，提高生产效率 同时，可以对环境监测中的水污染、空气污染等进行动态、快速分析。　　SHP8400 PMS(Process Mass Spectrometer)系统包含在线气体处理装置、多通道进样装置、质谱分析器和全中文的过程气体分析软件。凭借着在质谱仪设计、生产、调试等方面丰富的人才资源和多年在分析仪器制造行业积攒的经验，该款仪器完全从客户角度出发，无论硬件还是软件方面都充分考虑到了在线分析的具体需求，更提供量身订制服务。多通道在线气体处理装置在保证样气真实和传输快速的基础上具备除尘、除湿、控压控温等功能，确保在线分析系统长期运行的安全性和可靠性。由权威检测机构提供的测试报告显示，SHP8400 PMS的分辨力、检出限、灵敏度等性能指标完全能符合在线分析的苛刻要求。　　SHP8400 PMS的特点包括：　　* 动态、连续取样，实时、在线分析；响应速度快，数据分析功能强大。 　　* 仪器集成化、自动化程度高。可自带工业控制计算机和嵌入式操作系统、使仪器集控制与数据分析软件于一体，体积小，抗干扰能力强。 　　* 有机架式和台式两种机型可选，充分考虑到在线分析的需要。 　　* 快速自动校准，包括背景校准、碎片校准、电离灵敏度校准。 　　* 人性化的任务管理功能，用户可以自定义设置分析任务。 　　* 结果数据输出采用DDE和OPC方式，与其它软件系统完美兼容。 　　* 离子源采用双灯丝，并配有灯丝保护装置，最大程度的延长灯丝的使用寿命。 　　* 采用电磁阀或多通切换阀进行过程中的多气路切换，实现多点、多组分自动监测，结构轻巧，方便快捷。 　　* 可控制温度的进气管道，有效防止过程气体在采样过程中冷凝。 　　* 机身附带两级真空泵，取样压力范围可从5bar到超高真空，根据用户需求组合配置。 　　* 采样和前处理装置可根据需求量身定制，方便实现调压、过滤、除湿、加热等功能。 　　* 具备网络接口，可实现远程控制。 　　上海舜宇恒平科学仪器有限公司，是上海市高新技术企业，教育部创新科学仪器工程研究中心产业化基地，专业致力于各类科学仪器的研发、制造和销售。 舜宇恒平仪器系舜宇光学科技集团旗下的子公司。集团为国内最大的光学器件、光电产品及科学仪器生产厂商之一，已于2007年6月在香港联交所主板成功上市。2008年《福布斯》杂志评选出200家企业入选中国最具潜力企业排行榜，集团荣列第18位。　　公司承诺向顾客提供更合适的产品，更广阔的选择空间。现已形成四大门类，即分析仪器、天平仪器、物性测试仪器和前处理仪器共计一百多个品种的数字化、智能化产品，建立了与顾客零距离的营销网络，客户遍及海内外。

光学频率梳（Optical Frequency Comb，OFC）提供了一把测量频率和时间的标尺，从根本上解决了光频计量问题，极大促进了前沿基础物理研究领域的发展。OFC在频域上表现为一系列相等频率间隔的梳状频谱线，与气体分子作用后进行频域解析，在获得宽光谱覆盖范围的同时亦可获得极高的光谱分辨率，为高精度光谱测量提供了新的技术手段。然而，这种技术往往依赖于高带宽光电探测器和复杂光谱解析技术，而且需要相当长的激光与气体相互作用路径来提高检测灵敏度，严重限制了光频梳光谱在气体传感领域的广泛应用。因此，如何通过原理上的突破，在紧凑结构下便可实现气体传感的宽波段、高分辨、高灵敏探测变得尤为重要。图1 双光梳光热光谱方法概念图近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室王强研究员团队和香港中文大学的任伟教授团队创造性地提出了双光梳光热光谱方法（DC-PTS），首次实现了基于光频梳的气体分子光热光谱测量。DC-PTS的原理如图1所示，采用双光梳光源作为泵浦光源，用其中一列光脉冲在另一列光脉冲的持续时间内等时长移动，周期性调制光脉冲。在频域内，双光梳光源的每一对梳齿的外差拍频可对气体分子吸收实现特定频率的强度调制。由于强度调制引起的光热效应会周期性调制介质折射率，因此当双光梳通过气体介质并被吸收时，介质折射率携有一系列的调制频率。采用光学干涉测量折射率调制并进行傅里叶变换，即可得到对应的宽波段范围内的光谱信息。 在原理验证实验中，研究人员采用电光调制器产生了具有天然内禀互相干的双光梳泵浦激光，用一根7cm的反谐振空芯光纤构建了全光纤Fabry–Pérot干涉仪，仅用mW量级的激光便可实现kWcm-2量级的泵浦光强。在空芯光纤28μm的空间尺度内，该光梳可同时以上百个不同频率对气体折射率进行调制，对0.17μL采样体积的气体实现了ppm级的探测灵敏度和超过1THz谱宽的光热光谱测量（如图2所示）。图2 乙炔气体宽波段双光梳光热光谱 研究人员所提出的双光梳光热光谱方法不仅具备单波长激光光谱测量的高选择性和快速响应特点，同时光频梳和光热光谱技术的融合使得同时具备宽光谱、高分辨率、极低耗气量和高灵敏度成为可能，为分子探测提供丰富的光谱信息，针对大气监测、深空探测、海洋科学、呼气诊断等不同领域对精密气体探测的需求提供多功能的光谱气体传感技术。 该研究成果以Dual-comb Photothermal Spectroscopy为题发表在国际权威期刊Nature Communications，文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-29865-6。其中，中科院长光所的王强研究员与香港中文大学的王震博士为该论文的共同第一作者，香港理工大学靳伟教授团队和暨南大学汪滢莹教授团队提供了关键的反谐振空芯光纤器件。该研究得到了国家自然科学基金委项目（62005267、51776179）等的支持。

美国时间7月5日消息，美国便携式气体分析仪制造商与销售商Los Gatos Research (LGR)于当日宣布，已经扩展了其较低速度(1赫兹)微量气体分析仪系列，包括多达九种不同的超轻便式微量气体分析仪，提供十种不同产品的各种组合。该公司二氧化氮分析仪曾获得了今年的R&D 100 Award大奖，它与1赫兹系列分析仪可用于天然气泄漏、土壤微量气体元素流出、填埋区所产生沼气的监测。该分析仪可以跟踪检测的气体包括二氧化碳、水蒸气、甲烷、氨、二氧化氮、乙炔、硫化氢、氟化氢和氯化氢。最后三种气体是火山地区尤为重要的气体。　　所有这些分析都包括用户清洗的光学期间，可与定制腔或其它制造商的腔一起使用。 LGR同时为客户提供低价的多端进口装置，让用户轻松地将多个腔连接至单一分析仪。　　LGR气体分析仪基于该公司的专利技术——第四代激光腔增强吸收光谱技术。这种独特的方法，比早先的腔增强型技术(如传统的腔衰荡光谱技术)更加坚固、精确，因为LGR的仪器不需要对齐、光学器件的亚纳米稳定性或高度的热控制。这确保了更高的绝对精度，更久的维护间隔时间，更高的可靠性，并降低了成本。

在工业生产中，气体泄漏是危害安全生产的重要隐患。尤其是危险气体泄漏，可能会直接导致中毒、火灾、爆炸等安全事故，造成人员伤亡和财产损失，甚至对环境健康造成极端危害。一般情况下，气体泄漏肉眼无法发现，而且可能发生在管道或其他基础设施沿线的任何地方。因此，选择合适的检测气体泄漏的工具十分重要！检测气体泄漏新选择因为在一个意想不到的地方发生气体泄漏，用诸如气体嗅探器之类的工具很难或几乎不可能检测到，许多公用事业公司正转向光学气体成像（OGI）技术来更好地检测泄漏。一家总部位于捷克共和国布拉格的公用事业公司——?EPS a.s.开始使用光学气体成像（OGI）技术检测气体泄漏。它是捷克的传输系统运营商，负责39个变电站（包括68个变压器）的维护和升级，配电网中几乎所有断路器、电流互感器、电压互感器和气体绝缘变电站都采用六氟化硫(SF6)作为绝缘体。用光学气体成像技术对SF6泄漏进行成像SF6是世界上高压设备中最常用的绝缘气体，但它也是一种非常强的温室气体。因此，设备的任何泄漏都可能危及电力供应的连续性，并对环境造成影响。为了尽可能减少这些负面影响，公用事业公司可以使用FLIR GF306这样的光学气体热像仪来检测SF6泄漏。“在早期检测到SF6的气体泄漏，有助于避免故障，确保配电的连续性，”?EPS a.s.的高压维护部门负责人Milan Sedlá?ek解释说。Sedlá?ek说：“我们在泄漏SF6的电流互感器上使用光学气体热像仪检测，我们深刻体会到了它的潜力。我们曾试图用其他方法来检测泄漏，但没有成功，通过光学气体热像仪，我们设法找到了问题所在！在这次令人惊讶的成功演示之后，我们购买了FLIR红外热像仪，我们并不后悔这个决定。因为在使用了几个月之后，效果是非常好的”。气体嗅探器VS光学气体热像仪SF6无色、无臭、不易燃，用肉眼几乎不可能检测到。检测这种不可见气体的传统常用工具是“嗅探器”（sniffer），它是一种测量某一特定位置的气体浓度并产生以百万分之几(ppm)为单位的浓度读数的设备。Sedlá?ek说，尽管这些工具很有用，但它们的应用范围很局限。“嗅探器只能检测到一个点的气体泄漏。这意味着很容易错过某些泄漏点。我们用来测试光学气体热像仪的电流互感器就是一个很好的例子。我们知道它在泄漏，因为我们需要每隔六到八个月左右的时间，用SF6来补充一次，但我们无法用嗅探器找到泄漏的地方。他解释说：“有了FLIR GF306，我们能够非常迅速地找到泄漏点”。电气设备中的SF6泄漏可能是由于安装错误、计划维护期间的干扰或密封部件由于老化而失效造成的。配电设备上最常见的泄漏点是法兰、衬套、爆破片和阀杆。Sedlá?ek解释说：“只要泄漏点发生在常见之处，嗅探器就非常有用，但气体泄漏往往发生在意想不到的位置”。Sedl?ek继续说：“就我们用来测试光学气体热像仪的电流互感器而言，电流互感器头部的材料发生泄漏，而不是在两个部件连接的地方，在那里你可能会怀疑泄漏。嗅探器只是给你一个点的测量，而光学气体热像仪则给你提供了整个电流互感器或你正在检查的其他设备的全部状况。”光学气体成像(OGI)技术的优势Sedlá?ek认为，与其他方法相比，光学气体成像（OGI）的主要优势在于探测范围。“用嗅探器探测SF6泄漏，必须在泄漏位置的几毫米范围内，但我们发现，光学气体热像仪可以探测到6米处的小泄漏点，因此在设备处于充电状态时可以安全使用。这意味着检查不需要停机，这对我们来说是一个巨大的优势。”Sedlá?ek经常使用热像仪的高灵敏度模式（HSM）：一种FLIR专利型视频处理技术，，可以突出显示烟缕运动，能将泄漏检测能力增加5倍。这样即使很小的气体泄漏也很容易在移动图像中检测到。Sedlá?ek认为，投资光学气体热像仪是一个不错的选择。他说：“它使我们能够迅速发现并修复气体泄漏，这节省了原本用于补充SF6的资金，并且检测泄漏时不需要停机”。随着科学技术的发展光学气体热像仪的出现很好地解决了气体泄漏难发现、不易查全的难题FLIR GF系列光学气体热像仪将会是你工作中气体检测的良好伙伴！

近期，中科院合肥物质院安光所光学遥感研究中心熊伟研究员团队为满足温室气体探测的需求，针对优化设计的大气主要温室气体监测仪（GMI-II），研发了新型干涉数据相位校正算法，相关成果发表在国际知名期刊 Remote Sensing和Optics Express上。目前，利用卫星遥感对全球温室气体排放清单校核是实现国家双碳战略的重要手段之一，其中温室气体含量及其浓度的微量变化对碳监测载荷探测精度提出了极高的要求。针对高灵敏、高稳定、高时效等诸多要求，超分辨光谱技术成为实现温室气体遥感探测的优势途径。熊伟团队在国际上率先提出利用空间外差超分辨光谱技术进行大气温室气体吸收光谱的定量监测，利用该技术研制的大气主要温室气体监测仪（GMI-II）成功应用于高分五号（02）星。针对监测仪的观测数据存在复杂相位畸变的情况，团队从畸变机理出发，利用单色光干涉数据，首先提取出仪器固有的空间相位畸变进行校正，再对仪器中频率相关的相位畸变进行校正，实现目标光谱的高精度复原。利用监测仪的在轨观测数据进行了算法验证，相比于传统的相位校正算法，新型相位校正算法的校正光谱RMS降低了81.37%。相关研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院重点部署等项目资助。GMI-II 探测原理 新型相位校正方法与传统Forman法校正光谱对比：（a）CO2-1通道；（b）CH4通道；（c）CO2-2通道GMI-II反演全球XCO2和XCH4柱浓度数据（2021.11~2021.12）

近期，中科院合肥研究院安光所光学遥感研究中心熊伟研究员团队为满足温室气体探测的需求，针对优化设计的大气主要温室气体监测仪(GMI-II)，研发了新型干涉数据相位校正算法，相关成果发表在国际知名期刊 Remote Sensing和Optics Express上。 　　目前，利用卫星遥感对全球温室气体排放清单校核是实现国家双碳战略的重要手段之一，其中温室气体含量及其浓度的微量变化对碳监测载荷探测精度提出了极高的要求。针对高灵敏、高稳定、高时效等诸多要求，超分辨光谱技术成为实现温室气体遥感探测的优势途径。熊伟团队在国际上率先提出利用空间外差超分辨光谱技术进行大气温室气体吸收光谱的定量监测，利用该技术研制的大气主要温室气体监测仪(GMI-II)成功应用于高分五号(02)星。 　　监测仪的观测数据存在复杂相位畸变，团队从畸变机理出发，利用单色光干涉数据，首先提取出仪器固有的空间相位畸变进行校正，再对仪器中频率相关的相位畸变进行校正，实现目标光谱的高精度复原。利用监测仪的在轨观测数据进行了算法验证，相比于传统的相位校正算法，新型相位校正算法的校正光谱RMS降低了81.37%。 　　相关研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院重点部署等项目资助。GMI-II 探测原理新型相位校正方法与传统Forman法校正光谱对比：(a)CO2-1通道；(b)CH4通道；(c)CO2-2通道GMI-II反演全球XCO2和XCH4柱浓度数据(2021.11~2021.12)

概述通过廉价的移动设备将气体测量降至万亿分之一（ppt）范围——这在几年前是不可想象的，但由于创新的研发，这种测量越来越明显。可靠的、全区域的温室气体测量、城市中的移动NOx测量，甚至通过分析呼出气体进行的医学诊断，都只是光声光谱（PAS）的少数应用。光声光谱学光声光谱（PAS）结合了高选择性、低检测限、快速响应时间、宽测量带宽（ppt–permille）和巨大的小型化潜力。此外，通过使用3D打印部件或手机麦克风等廉价组件，PAS传感器也可以以低成本进入消费者市场。在此基础上，可以开发出适合特定要求的测量设备。本文介绍了环境诊断和呼吸分析领域的应用实例，这些应用正由奥赫雷根斯堡传感器技术应用中心（SappZ）与德国雷根斯堡大学合作进行研究和开发。PAS的功能原理（图1）基于分子的周期性和光学激发。光子的吸收增加了分析物分子的振动能量，从而将其转换为激发态。如果这些分子现在与周围的分子碰撞，振动能可以以动能的形式释放到样品气体中。图1：光声测量池的示意图：调制光源激发分析物分子，分析物分子通过与其他分子的碰撞将其振动能释放到样品气体中（见放大镜，右侧）。产生的声波由声学谐振器放大，并由麦克风检测。这种效应被称为“非辐射弛豫”。因此，样品气体的加热最小，然后返回到其平衡温度。由于光学激励是周期性的，因此热输入也以相同的频率重复。这种循环加热或冷却伴随着压力波动，该压力波动可以被麦克风检测为声波。共振放大，即将光路设计为声谐振器，将产生的声波放大多次，甚至可以检测到最小的浓度。环境中的污染物测量《京都议定书》将甲烷（CH4）指定为除二氧化碳（CO2）、一氧化二氮（N2O）和含氢氢氟碳化合物（HFCs）外的温室气体[1]。除了湿地等自然甲烷来源外，能源部门、垃圾填埋场和农业等人为来源也有助于全球甲烷排放。尽管大部分排放的甲烷通过与羟基自由基（•OH）的反应而降解，但大气中的甲烷浓度仍在稳步增加。由于在这种情况下，即使是浓度的微小变化也可能是显著的，因此对合适的测量系统的要求很高。例如，祖格斯皮茨的一个测量站记录到，1995年至2021期间，大气中甲烷含量增加了0.2 ppm，同时几乎增加了2 ppmV[2]。我们开发了一种检测极限为7 ppb的紧凑型光声CH4传感器，并针对环境条件进行了广泛的表征[3]。Read the full article on page 26 in Wiley Analytical Science Magazine Volume 2 - April/22. References[1] Vereinte Nationen. Das Protokoll von Kyoto zum Rahmenübereinkommen der Vereinten Nationen über Klimaänderungen Einleitung.[2] Umweltbundesamt. Atmosphärische Treibhausgas-Konzentrationen | Umweltbundesamt. https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/atmosphaerisch e-treibhausgas-konzentrationen#beitrag-langlebiger-treibhausgase-zum-treibhauseffekt [3] Pangerl, J. et al. (2022). Characterizing a sensitive compact mid-infrared photoacoustic sensor for methane, ethane and acetylene detection considering changing ambient parameters and bulk composition (N2, O2 and H2O). Sens Actuators B Chem. DOI: 10.1016/J.SNB.2021.130962 .作者简介Jonas PangerlOstbayerische Technische Hochschule (OTH) University of Regensburg, Regensburg, GermanyJonas Pangerl毕业于应用研究项目，于2020年在德国雷根斯堡的Ostbayerische Technische Hochschule（OTH）获得理学硕士学位。目前，他正在与德国雷根斯堡大学分析化学、化学和生物传感器研究所合作，攻读通过光声光谱进行人类呼气分析领域的自然科学博士学位。Max MüllerSensor Application Center East Bavarian Technical University (OTH) University of Regensburg, Regensburg, GermanyMax Müller于2020年在德国雷根斯堡的Ostbayerische Technische Hochschule（OTH）获得了电气和微系统工程硕士学位。目前，他正在与雷根斯堡大学分析化学、化学和生物传感器研究所和德国Sensorik ApplikationsZentrum（SappZ）合作攻读自然科学博士学位。自2018年以来，他一直在光声痕量气体传感领域进行研究，并专注于振动能量传递和经典声学现象。供稿：符 斌，北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司

中科院化学所光化学院重点实验室的科研人员利用有机纳米光子学材料，实现了高效化学气体传感，相关成果发表在近期出版的国际期刊《先进材料》杂志上，并被作为即将出版的《先进光学材料》的内封面文章重点介绍。　　据了解，光波导传感器具有普通传感器无法比拟的灵敏度高、体积小、抗电磁干扰、便于集成等优点，在气体与生物传感中扮演着越来越重要的角色。　　中科院化学所光化学院重点实验室的研究人员近年来一直致力于低维有机光子学方面的研究，围绕光子学集成器件中所需要的光波导、微纳光源、光子路由器等开展了一系列探索工作。　　近来，他们又在有机纳米材料电化学荧光转换方面取得突破，相关工作证实了低维有机材料在纳米光子学领域的巨大潜力，为实现有机纳米光子学传感器件奠定了基础。　　最近，在国家自然科学基金委、科技部和中科院的支持下，科研人员在前期工作的基础上，通过超分子自组装方法制备出二元有机复合纳米带，利用荧光共振能量转移中受体的杠杆效应，制备出高效的酸碱气体传感器。他们进一步将有机金属配合物的单晶纳米线引入电化学发光传感体系，实现了对生物分子多巴胺的高效、灵敏检测，相关工作发表在《先进材料》杂志上。　　在此基础上，研究人员与活体分析化学实验室合作，制备出有机核/壳纳米结构作为光波导传感器，利用核壳之间的消逝波耦合，有效地放大了波导材料对气体的响应，从而实现了对H2O2气体的快速、高灵敏、高选择性的原位检测。

拉曼光谱技术被称为分子指纹谱，可以对目标分子进行准确的定性分析，因而用途广泛。但是其固有的特点，例如拉曼散射信号弱等，限制了其应用范围，尤其是在气体检测领域的应用。气体分子密度低，透光度高，作为激发光源的激光在气体中可以传输较长距离，而拉曼信号作为散射信号散射向四周立体空间，因此不能通过像吸收光谱那样简单的通过增加光程来实现信号的增强。拉曼光谱应用于气体检测具有以下优点：1、准确定性：可以根据特征光谱对除惰性气体外的所有气体进行准确的定性分析；并且气体分子受周围环境影响小，其分子结构均一性较高，因此其特征光谱单色性好；气体分子结构简单，其特征光谱峰较少，不同分子间特征峰重合较少，有利于混合气体的分析。2、准确定量：气体的透明度具有的优点之一是，气体检测过程中不会受到荧光干扰，优点之二即气体分子被激发出的拉曼信号在被收集过程中与其他气体分子发生相互作用的概率极低，所以拉曼光谱强度与分子数量及拉曼散射截面成正比。而拉曼散射截面是固定量，因此拉曼光谱强度的变化量正比于分子数量的变化量，可以用来准确的计算分子数的相对变化。3、无损测量：拉曼散射过程是分子振动-转动能级的跃迁过程，不会破坏分子结构。4、无接触检测：拉曼散射采用光作为信号载体，可以通过透光窗口等对特殊环境例如高压、高温、剧毒等样品进行测试。在气体检测领域，由于气体的流动性，更需要对特殊气体进行密闭处理来保证气体的稳定性，适合对有毒、腐蚀性等的气体进行检测。5、同位素分子的分析：同位素作为标记物而应用广泛，而对同位素分子进行区分往往需要气相色谱和高分辨质谱联用这种昂贵的技术来实现，而作为分子振动-转动谱的拉曼光谱，其同位素的不同质量在其特征峰的频移上表现明显，可以轻松的区分同位素的种类和相对含量。正因为以上原因，在二十世纪六十年代激光出现并且作为拉曼光谱的光源而广泛应用的时候，科学家尝试将拉曼光谱技术应用于气体检测领域。近共焦腔、逆向多重反射池、能量聚集腔、多通道拉曼增益池、改进型多通道拉曼光谱仪、空心光子晶体光纤等多种提高激光功率使用效率或拉曼散射收集效率的极具光学技巧的设计应运而生，提高了拉曼光谱技术对于气体分子的检测限并且取得了显著的效果。拉曼散射的特点，及用于拉曼光谱分析的光谱仪的特点决定了共焦型拉曼光谱仪的高效率、高空间分辨率和高光谱分辨率。光谱仪需要将入光狭缝开到50微米甚至更小来保证光谱分辨率，设计一套光学系统将较大空间的散射信号收集聚焦到狭缝这样的狭窄空间并不现实，因此将激光聚焦到一个微小空间并且将这一微小空间的散射信号收集后聚集到狭缝，成为一种可行性选择，这样既充分利用了激光的激发功率，又实现了散射信号的高效收集。因此共焦型拉曼光谱仪提高了拉曼信号的强度，扩大了拉曼光谱技术的应用范围。同样的设计也可以应用于气体检测当中，不同于固体的拉曼信号散射向空气中的部分会被收集，散射向固体内部的部分会被固体吸收或者漫反射，因此很难充分收集；气体的均一性及其透光性决定了其散射向四周的信号均不会受到较大干扰，因此使信号的更高效的收集成为可能。共焦激发收集系统正是为了解决气体的拉曼散射信号的高效收集而设计，散射向上下、左右、前后的信号被聚焦镜准直后传输向反射镜，最终传输向左方的光谱分析系统。根据光的可逆性原理，进入系统的激光也会被上下、左右、前后的聚焦镜聚焦到焦点，从而同时提高激发光功率的使用效率。此设计的优点是可以增加更多的聚焦镜和反射镜，最终实现焦点散射向四周立体空间的所有信号传输向同一个方向，从而实现球状散射信号的充分收集。激光在气体中的传输距离可以达到几十千米，因此共焦激发收集系统中的数次反射的光程远小于这个距离，很难实现激发光功率的充分利用。互相平行的光可以被聚焦到一个点，而激光光斑毫米级别的直径远小于聚焦镜的直径，因此如果能实现光的多次来回反射并且互相平行，其效果将等同于多台激光器并排放置。直角反射镜可以将光的前进方向偏转180度并且与原方向互相平行，传输方向相反，两个直角反射镜配合使用可以使激光多次来回反射形成一个平面，在外面再放置两个直角反射镜可以实现激光平面的纵向扩展，最终互相平行，方向相反的激光布满立体空间。因此，四个直角反射镜配合使用可以使1毫米直径的激光在1英寸的光学元件间来回反射百次以上，而这些光因为互相平行，因此都会被聚焦镜聚焦到焦点。将四直角反射镜增光程系统与共焦激发收集系统结合，形成的系统既能充分利用激发光的功率，又能充分收集散射信号，其结构类似一个球体，因此被称为“拉曼积分球”。目前该技术已经能实现常压下ppm量级的气体检测，还可以通过增加激光功率、对气体加压以提高气体密度，增加曝光时间等来进一步提高检测限。拉曼积分球适用于透明度高的样品，例如气体，上图为典型的空气的拉曼光谱图，包括氮气，氧气的振动峰、转动峰和振动峰耦合的转动峰，水分子的振动峰等，对其进行局部放大，能看到氧气同位素拉曼峰，氮气同位素拉曼峰，二氧化碳拉曼峰等。目前气体检测应用广泛，例如与碳循环相关的各种气体，在催化剂作用下，碳会转换成各种有机分子，拉曼积分球可以实现对反应物和产物的1秒钟内万分之一的浓度检测，而最小样品量只需要2毫升，完全实现原位监控的作用。即使碳循环成各种液体，根据液体的挥发性，即使不需要加热升华，类似甘油等难以挥发的液体的挥发物依然可以被检测到。而对于一些固体的碳化合物，例如塑胶跑道，其挥发气体的成分和浓度的检测方法正在进一步研究当中。土壤的有机污染检测是拉曼积分球的另一个重要应用方向，将被污染的土壤放到密闭加热腔中，使其中的有机污染物升华成气体，即可实现对有机污染物的定性、定量分析。汽车发动机的状态会通过其尾气的成分反映出来，燃料挥发物和一氧化碳含量高说明进气不畅通，氧气剩余多则说明燃料喷嘴的效率不够；氮氧化物的含量高说明排烟脱氮不彻底。其他方面的应用包括环境气体检测，化工厂废气排放监控等等，作为一种自主研制、具有自主知识产权的气体检测技术，相比于传统气体检测技术具有实时快速、无损、检测限好、能区分同分异构体和同位素取代分子等优点，实现了我国气体检测技术的弯道超车，而其应用场景正进一步拓展。三年来，该技术正从发明一步步走向完善，虽然没能争取到纵向项目的支撑，但是相关的科学家的持续投入和支持保证了拉曼积分球技术研发的顺利进行，检测限已经从最初的勉强万分之一到达目前百万分之一，并且还有进一步提高的空间。随着我国对技术研究的重视和大力支持，该技术将会在我国气体检测领域占有一席之地并将推向国际市场。后记我国的分析仪器，尤其是高端分析仪器主要依赖进口，随着我国科研水平的快速提升，仪器自主研发能力也得到了很大的提高。特别是，实验室具有丰富仪器使用经验，在外企中从事技术服务的科学家和工程师也越来越多，他们对高端分析仪器有自己的认识和见解。而且，部分科学家和工程师已经开始了自主仪器研制并取得了很好的成果。相信随着国家在仪器研制方面的大力支持，成果评价体制的进一步均衡，国产化仪器的提倡作用和科学家、工程师的共同努力下，不久的将来，我国会产生一大批自主设计，具有自主知识产权，具有明确应用领域的先进的分析仪器。作者简介黄保坤：博士，高级工程师，江苏海洋大学教师，huang_baokun@163.com。曾就职于中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室和英国雷尼绍公司，作为技术负责人研制的深海紫外拉曼光谱仪实现下潜作业深度7749米，是目前世界上工作深度最深的拉曼光谱仪。为中科院、中石化、中核、上海市公安局、各大高校研制了拉曼积分球、显微拉曼、台式拉曼、便携式拉曼等多种类型的拉曼光谱仪。

微电子技术研究机构IHP-LeibnizInstitute以及德国航太研究中心(DLR)，合作开发了一种尺寸小巧、具成本效益的气体质谱分析(gasspectroscopy)感测系统，运作于245GHz频率 而该系统也是全球第一套以矽锗(SiGe)晶片制作发送与接收器的系统。　　IHP-Leibniz表示，该机构开发了一种具成本效益的方法来制造所需的SiGe半导体元件──也就是整合了天线的发送器与接收器晶片，运作频率再238GHz~252GHz 由于那些元件是采用标准矽制程技术，可利用现有半导体设备，因此能降低生产成本，并为气体感测器建立一个迄今无法达成的低价格技术基础。　　新研发的气体感测器具备庞大的应用潜力，包括用以侦测有毒气体，或是运用在半导体产业的化学制程控制 此外该类感测器也能应用在医疗保健领域，例如藉由分析病患所呼出的气体来协助侦测肺部疾病。IHP-Leibniz开发小尺寸、低成本的气体质谱分析系统　　毫米波吸收光谱(Millimeterabsorptionspectroscopy)技术是已经存在实验室的技术，应用在分子光谱学(molecularspectroscopy)与无线天文学(radioastronomy)领域，判定分子的浓度 传统上该技术所使用的RF发射源──萧特基二极体与下行频率乘法器(downstreamfrequencymultipliers)──都非常昂贵且笨重，虽然近几年来也有一些商用毫米波频率乘法器可做为RF发射源，体积也很小巧、但价格仍相对较高。　　最近一个美国研究团队也开发出运作频率在210~270GHz的气体质谱分析系统，采用商用化的毫米波元件 不过这类系统的价格目前还是取决于高生产成本的毫米波元件。而理想化的解决方案是能利用以成熟的SiGe或CMOS制程生产的晶片，如此才能大幅降低系统成本。　　IHP-Leibniz的研究人员所开发之SiGe接收器与发送器晶片原型，支援238~252GHz运作频率，范围虽然较窄，但研究人员强调这只是原型晶片，接下来将会有性能更提升的版本。该机构展示的系统利用一个光学试验台(opticalbench)来承载发射与接收模组，有效天线增益是经由一个透镜来放大 进行气体质谱量测时，一个尺寸约0.6m的气体吸收单元(gasabsorptioncell)会被放置在发送器与接收器之间。　　接收器的IF讯号会利用一般商用实验室量测技术，被纪录为发送频率的一个函数 研究人员在发送器与接收器都整合了本地振荡器，其频率藉由外部的PLL电路来稳定。两个PLL单元采用两个具有恒定偏移的参考频率，能在一次完整的扫描后为接收器建立一个恒定的中频频率，因此能根侦测到非常微小的振幅变化做为气体吸收分析结果。

图说：天基碳监测突击队的科研人员利用积分球模拟太阳光谱 新民晚报记者 陶磊 摄（下同）“看清”更多温室气体碳达峰，深入人心。可做得怎么样，得用科学数据来说话。“从天上往地面看气候变化”，上海技术物理研究所走在了前面，从2008年就率先开展天基温室气体监测技术的预先研究。天上飞着的碳卫星，有好几位不同国家的“前辈”了。高光谱温室气体监测仪，又“炼就”了哪些不一样的绝活？以我国2016年12月发射的全球二氧化碳监测科学实验卫星为例，它通过看“颜色”来识别二氧化碳气体。上海技术物理研究所所长、仪器主任设计师丁雷说，温室气体可不止二氧化碳，还有水汽、甲烷、氧化亚氮等。“看”水是“基本功”，“看”二氧化碳是“进阶本领”各有千秋，而“看”甲烷可是“头一遭”，自然难得多。“要利用宽谱段高光谱方式来对地观测，这就要求监测仪能‘看到’的色彩更丰富、有更多细节，同时还要看得更远。”丁雷介绍。国际上同类仪器的视场幅宽普遍为10多公里，天基碳监测突击队却直接添了个零，要“看”100公里，“能有效缩短对全球和敏感地区的探测周期。”看得广还看得远，数据量随之增多，信息处理难度也陡增。记者了解到，全球首台宽幅高精度温室气体监测仪样机已完成研制。相比国际上同类载荷性能指标，其光学总视场角增加7.3倍左右，光谱分辨率提升一倍，光谱采样率提升50%，信噪比提升30%。图说：团队对载荷主光轴进行配准讨论技术迭代 队伍传承和照相机定格山川河流不一样，探测仪“看到”的是“虚”的，太阳高度角、风速、阴天晴天，都会对“所见”造成变化。科研人员获取的数据，得和大气成分做物理上的反演，建立起稳定的数学关系。“我们要把温室气体反演精度提高至1ppm，通俗讲就是，当大气中某一温室气体含量变化超过百万分之一时，监测仪就能发现。”丁雷解释。天基温室气体监测技术，在上海技术物理研究所，接力棒已在四届博士生手中传递过。这支数十人组成的攻关团队，年龄跨度覆盖了“60后”到“00后”，载荷亦不知更新迭代了多少回。光学副主任设计师成龙从攻读博士学位就开始瞄准这项技术，不知不觉已在所里奋斗快十年了，“很幸运参与到国家需要的前沿项目研究中去。”拿探测仪的“体重”来说，为满足科研需求，最初的设计直奔600公斤，可卫星上天也有“承重量”，对探测仪来说是个“既要又要”的难题——得轻些，稳定性还不能降低要求，这可是个无先例可循的创新活儿。机械副主任设计师雷松涛费尽心思，不同零件用上满足各自要求的复合材料，总算“减重”到了300公斤，“不同温度、重力环境下，载荷的结构形变不能超过微米级。”“根据科研任务的安排，研发的温室气体监测仪马上迎来阶段验收。春节期间，恰好是要在真空环境中联合测试。”综合电子学主任设计师张冬冬没觉得假期工作有什么大不了的，“测试需要24小时有人盯着，大家轮流过节，设备不歇。家住甘肃、贵州的科研人员，过了年初三也都陆续回来了。”图说：科研团队在进行真空光校测试准备“小考” “上马”新载荷一边紧锣密鼓地开展宽幅高精度温室气体监测仪的装校和定标实验，为三月到来的“小考”做好准备；另一头，一台新的载荷也在春节期间“上马”。团队也要“两条腿走路”，还得走得快而稳。“甲烷在平流层和对流层，可能会和不同成分发生反应。若将之作为一个科学问题看待，有很多环节缠绕在一起，以目前的技术手段，较难全面探测。”丁雷展望道，“未来天基温室气体监测必然朝着更多要素、更广范围发展。我们现在看到的是柱状浓度，今后希望能像CT一样，得到温室气体在大气中的垂直分布信息。”