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7.4um QCL 結(jié)合空芯光纖氣體吸收池分析系統(tǒng) (實驗分析空氣中 H2O 水)  

7.4um QCL 結(jié)合空芯光纖氣體吸收池分析系統(tǒng) (實驗分析空氣中 H2O 水)
一、理論基礎(chǔ)1、比爾-朗伯定律一束激光穿過濃度為C的被測氣體時,當(dāng)激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時,氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級,表現(xiàn)為氣體吸收波段激光光強的衰減2、波長調(diào)制光譜技術(shù)A) 激光器的調(diào)諧特性DFB激光器 由于具有良好的單色性,窄線寬特性和頻率調(diào)諧特性,DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度,因此被廣泛的用于氣體檢測B) 諧波檢測理論通過對激光器的驅(qū)動電壓加高頻正弦電壓信號,從而改變電流,使輸出頻率也按正弦規(guī)律變化。通過給激光器驅(qū)動加鋸齒波電壓,使其輸出波長在氣體吸收峰兩側(cè)掃描,利用鎖相放大器調(diào)制并解調(diào)出諧波信號,進行氣體濃度的測量。3、吸收譜線選取的原則在進行氣體檢測時,對吸收譜線的選取非常關(guān)鍵,應(yīng)考慮以下幾個方面(1)氣體在選定的……


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產(chǎn)品型號 1
貨號 操作 名稱
H80060042  7.4um QCL 結(jié)合空芯光纖氣體吸收池分析系統(tǒng) (實驗分析空氣中 H2O 一氧化二氫 水)   [PDF] 產(chǎn)品清單 7.4um中紅外量子級聯(lián)激光器 ;中空光纖式氣體吸收池 光程范圍:0.1至5m; 2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器    價格 : ¥0 庫存/貨期:請咨詢客服
總覽

一、理論基礎(chǔ)

1、比爾-朗伯定律

一束激光穿過濃度為C的被測氣體時,當(dāng)激光器的波長和被測氣體某個吸收譜線中心頻率相同時,氣體分子會吸收光子而躍遷到高能級,表現(xiàn)為氣體吸收波段激光光強的衰減

2、波長調(diào)制光譜技術(shù)

A) 激光器的調(diào)諧特性

DFB激光器 由于具有良好的單色性,窄線寬特性和頻率調(diào)諧特性,DFB激光器能夠很好的避免其他背景氣體的交叉干擾,使檢測系統(tǒng)具有較好的測量精度,因此被廣泛的用于氣體檢測

B) 諧波檢測理論

通過對激光器的驅(qū)動電壓加高頻正弦電壓信號,從而改變電流,使輸出頻率也按正弦規(guī)律變化。通過給激光器驅(qū)動加鋸齒波電壓,使其輸出波長在氣體吸收峰兩側(cè)掃描,利用鎖相放大器調(diào)制并解調(diào)出諧波信號,進行氣體濃度的測量。

3、吸收譜線選取的原則

在進行氣體檢測時,對吸收譜線的選取非常關(guān)鍵,應(yīng)考慮以下幾個方面

(1)氣體在選定的譜線處要有較強的吸收峰,

(2)譜線波長對應(yīng)的激光器光源技術(shù)要相對成熟

(3)在選定的吸收譜線處沒有背景氣體吸收的干擾,或吸收相對較弱,可以忽略


通用參數(shù)

   實驗儀器


1、7.4um低功耗臺式DFB-QCL中紅外量子級聯(lián)激光器


QCL7400 - 7.4um低功耗臺式DFB-QCL中紅外量子級聯(lián)激光器是筱曉2018上半年開發(fā)出的國內(nèi)先進低功耗的QCL DFB激光.超過100nm的可調(diào)諧范圍,輸出功率大于25mw滿足客戶測試氣體傳感等工業(yè)需求。

我們的激光器準直輸出輸出功率穩(wěn)定,溫度波長穩(wěn)定性高比傳統(tǒng)大功耗的量子級聯(lián)激光器的穩(wěn)定性高出好幾個數(shù)量級。為我們中紅外測試的客戶提供了最佳的測試光源。



光譜圖




2、中空光纖式氣體吸收池



HC-5-FC-SMA中空光纖式氣體吸收池包括光學(xué)窗口、光纖端口和氣體端口。通過其中兩個模塊,您可以將中空光纖轉(zhuǎn)化為臺式氣體吸收池,用于吸收光譜或基準波長應(yīng)用,只需更換不同路徑長度的光纖即可。


3、2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器,帶放大,帶TEC



MCT-15-4TE放大探測器是一種熱電冷卻光電導(dǎo)HgCdTe(碲鎘汞,MCT)探測器。這種材料對2.0到15 μm的中紅外光譜波段光波敏感。半導(dǎo)體制冷片(TEC)采用一個熱敏電阻反饋電路對探測器元件的溫度控制在-30 °C,從而將熱變化對輸出信號的影響最小化。為了獲得最佳效果,我們推薦將輸出電纜(不附帶)與一個50歐姆的終端連接。由于探測器是AC偶合的,因此它需要一個脈沖或斬波輸入信號。 交流耦合探測器不會看到未斬波的直流信號,因為它們對只對強度變化而不是強度的絕對值敏感。三、實驗測試    本次實驗使用7.4um QCL激光器結(jié)合空心光纖氣體吸收池測試空氣中的H2O氣體。




系統(tǒng)示意圖

操作步驟:

1、安裝7.4umQCL激光器,準直輸出到空芯光纖氣室的一端

2、空芯光纖氣室的另一端接入MCT探測器

3、用BNC轉(zhuǎn)SMA線連接探測器和7.4um QCL激光器的PREAMP前置放大端

4、 用一根BNC-BNC線連接示波器和7.4um QCL激光器的DACOUT模擬輸出端

5、 用一根BNC-BNC線連接示波器和7.4um QCL激光器的TRIG OUT觸發(fā)端

6、 打開激光器和探測器

7、 調(diào)節(jié)軟件參數(shù),在示波器上觀察二次諧波信號波形、幅值等信息


過程分析:

利用電腦端的控制軟件調(diào)節(jié)電流和溫度的大小對波長進行調(diào)諧,使激光器實現(xiàn)一定波長范圍的掃描,使輸出波長覆蓋氣體的吸收峰,鎖相放大器提供高頻正弦調(diào)制信號,使激光器輸出頻率得到正弦調(diào)制,激光器發(fā)出的光經(jīng)過氣體吸收池,通過探測器進入PREAMP端前置放大電路,再經(jīng)過鎖相放大器調(diào)制解調(diào),通過DAC OUT 模擬輸出端到示波器通道2,顯示二次諧波的信號。整個過程中,我們通過調(diào)節(jié)軟件中的各項參數(shù),同時觀察輸出波形,使輸出波形最優(yōu)。


四、實驗結(jié)果


1、二次諧波波形及調(diào)制參數(shù)如下:





2、驗證分析:通過查詢Hitran數(shù)據(jù)庫得到在波數(shù)為1354cm-1到1356cm-1范圍內(nèi)的吸收譜線如下:





吸收峰波長約為7.381um,通過對比二次諧波幅值信息,與數(shù)據(jù)庫相符合,由此驗證是H2O氣體。

3、實驗結(jié)論:通過測試,我們發(fā)現(xiàn)使用這套測試系統(tǒng)分析空氣中的H2O氣體時,二次諧波幅值可達872mV,說明這套測試系統(tǒng)精度很高。 


產(chǎn)品清單:


#

名稱

描述

數(shù)量

1

7.4um中紅外量子級聯(lián)激光器

峰值工作波長7.4um,輸出功率5mW,光譜寬度<1MHz,

輸出隔離度30dB,臺式規(guī)格尺寸340(L)x240(W)x100(H)mm

1

2

中空光纖式氣體吸收池

極其簡單和穩(wěn)固的對齊方式,波長范圍:紫外到長波紅外,

光程范圍:0.1至5m,低樣品量:<10mL,體積小巧;靈活布局

1

3

2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器

響應(yīng)波長范圍2-15um,光敏面大小2x2mm,工作帶寬10Hz-14MHz

1

4

U盤

含操作軟件,產(chǎn)品操作手冊

1


1、7.4um低功耗臺式DFB-QCL中紅外量子級聯(lián)激光器

http://m.mzsyx.com/?a=cp3&id=120

2、中空光纖式氣體吸收池

http://m.mzsyx.com/?a=cp3&id=575

3、2-15um碲鎘汞(MCT)中紅外光電探測器,帶放大,帶TEC

http://m.mzsyx.com/?a=cp3&id=418












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