差分光学吸收光谱

非分光紫外紫外差分吸收光谱区别
《非分光紫外紫外差分吸收光谱的区别》
非分光紫外（UV）和紫外差分吸收光谱是两种常见的光谱技术，它们在分析物质结构和性质时都扮演着重要角色。

虽然它们都属于紫外-可见光光谱领域，但它们在原理和应用上存在一些明显的区别。

非分光紫外光谱是一种用于分析物质中的电子跃迁的技术。

它可以提供有关化学物质中非共价键的信息，因此在化学、生物、制药和环境领域得到广泛应用。

这种技术通过测量吸收或透射光的强度来确定物质的吸收特性。

非分光紫外光谱在确定物质的浓度、纯度和化学反应中的动力学过程方面具有重要意义。

相反，紫外差分吸收光谱是基于原始和参考光谱之间的差异来分析物质的技术。

它通过同时测量样品和参考溶剂的吸收光谱，然后计算两者之间的差异来获取有效的样品信息。

因此，紫外差分吸收光谱通常用于分析混合物、反应溶液和多组分体系，并确定其中各种组分的浓度和成分。

综上所述，非分光紫外和紫外差分吸收光谱在原理和应用上存在显著差异。

前者主要用于分析电子跃迁，后者则用于分析原始光谱和参考光谱之间的差异。

选择适合的光谱技术取决于分析的具体要求和样品的性质。

差分吸收光谱技术测量误差的原因
差分吸收光谱技术是一种用于测量物质溶液或气体中的特定化合物浓度的方法。

测量误差可能源于以下几个方面：
1. 仪器误差：差分吸收光谱技术需要使用光源和光谱仪等设备进行测量，这些设备本身可能存在一定的误差。

例如，光源可能有波长偏移或强度波动，光谱仪可能有波长校准不准确等问题。

2. 样品制备误差：差分吸收光谱技术需要将待测溶液或气体样品与参比样品进行对比测量，样品的制备过程中可能存在误差。

例如，样品的浓度准备不一致、溶解度问题、样品容器对光的吸收等因素都可能导致测量误差。

3. 光路误差：差分吸收光谱技术使用光路进行测量，光路中可能存在光束发散、反射损失、传输损耗等问题，这些会导致光强的损失或变化，进而影响测量结果。

4. 环境因素：环境因素对差分吸收光谱技术测量误差也有一定影响。

例如，温度变化导致光源、光谱仪等设备的性能改变，湿度变化导致样品中的水分含量变化等，这些都可能影响测量误差。

5. 数据处理误差：差分吸收光谱技术需要进行数据处理和分析，数据处理的误差也可能引入测量误差。

例如，峰的分析误差、背景校正不准确等因素都可能导致测量结果的偏差。

综上所述，差分吸收光谱技术测量误差主要包括仪器误差、样品制备误差、光路误差、环境因素和数据处理误差等多个方面。

为了提高测量精度，需要注意这些因素并进行相应的校准和控制。

浅谈差分吸收光谱技术及在大气监测领域中的应用差分吸收光谱技术是近年来应用较为广泛的大气监测方法之一，具有高效率、大范围、便于操作等方面的优势，可以用于大气领域的长期监测工作。

为此，本文针对差分吸收光谱技术的原理与技术要点进行分析，并探讨这门技术在大气监测领域中的应用，希望能够推进这种技术在更加广泛的领域应用。

标签：差分吸收光谱技术；大气监测；比尔-郎博特定律前言：近年来，人们在生产与生活过程中给周边环境造成的影响越来越大，大气污染、臭氧空洞与厄尔尼诺现象逐渐加剧，人们愈发关注环境问题，雾霾及PM2.5对于大气环境的影响也逐渐成为近年来的热门词汇，这种情况下，研究差分吸收光谱技术及其在大气监测中的具体应用，对于探究大气问题具有重要作用。

1.差分吸收光谱技术原理本质上来说，差分吸收光谱技术是利用光谱会被分子所吸收的特性，并根据比尔-郎博特定律中对于不同分子对光辐射区别吸收特点对空气成分与浓度进行判断的一种方法。

当空气或空气池中经过同一束光线时，空气中的不同分子会对光线进行有差别的吸收，会影响光线的波长、强度与光子的组成，被空气分子吸收之后的光谱，同原本的光谱相互对比，即为吸收光谱，此时分析吸收光谱就可以确定空气中某些物质的成分与数量。

一般来说，运用差分吸收光譜技术来监测空气情况，会采用光源、空气池、望远镜设备来进行，由光源发出光束，经过空气池最后通过望远镜来观察，在这一过程中，光线会经过不同的分子吸收与散射作用发生改变。

根据比尔-郎博特定律，光线经过一段分散均衡、厚度（L）一定、密度（C）一定的空气时，透射后的光线强度为I（λ，T，P）和透射前的原光线强度I0（λ）之间的关系为这其中，σ是气体吸收光线谱时的横截面，是一个函数，其种类在于光谱波长、空气温度与压力、空气中分子的种类，其单位为cm2/mole。

空气池中的真实温度与压力，会影响空气吸收光谱的横截面，对光产生散射作用，当空气温度升高18°R，光栅光谱设备就会产生1个像素的位移，当光谱出于室内正常温度或者高温情况下，空气温度与压力对于空气吸收光谱横截面的影响也会对计算带来不利影响，在空气中，光线的强度会随着空气分子的吸收而逐渐衰减，空气内分子对于光子的吸收与散射作用的叠加，其结果如下：这其中，σi是i类型的空气吸收光谱时的横截面；Ci是i类型的空气从空气厚度L中的平均密度；εM是光线的米氏散射系数；εR是光线的瑞利散射系数；A是测量系统与光线波长关系转变较为缓和的结构。

发动机排放气体浓度差分吸收光谱法测量
发动机排放气体浓度差分吸收光谱法是一种常用的测量方法，用于测量发动机排放气体中各种成分的浓度。

该方法基于差分吸收光谱原理，通过将测量光束分为两个通道，一个用于引导样品气体，另一个作为参比通道。

样品通道中的气体与参比通道中的气体进行比较，通过测量两个通道中的光强差异来计算气体的浓度。

具体实施中，首先选择合适的测量波长，通常是待测气体吸收峰的波长。

然后，将光束分为样品通道和参比通道，并通过光学元件引导到对应的检测器中。

在样品通道中，引导发动机排放气体，气体中的吸收组分会吸收特定波长的光线，导致光强减弱。

而在参比通道中，引导一个不含待测气体的气体，作为参照，不会发生吸收。

两个通道中的光强差异就是待测气体的吸收强度。

通过不断扫描选择的测量波长，并记录两个通道接收到的光强，可以得到一个光谱图像。

根据不同气体的吸收特性和已知浓度的参考样品，可以建立浓度与吸收强度之间的关系，从而计算待测气体的浓度。

需要注意的是，发动机排放气体中可能同时存在多个气体成分，需要根据不同的吸收特性选择不同的测量波长，并采用多通道的差分吸收光谱法进行测量和计算。

总的来说，发动机排放气体浓度差分吸收光谱法是一种可靠、准确的测量方法，广泛应用于发动机排放气体分析和环境监测领域。

简答题：1、什么是完全抽取法？它有何优点？答：完全抽取法是采用专用的加热采样探头将烟气从烟道中指取出来，经过伴热传输，使烟气在传输中不发生冷凝，烟气传输到烟气分析机拒后进行除尘、除湿等处理，然后进入分析仪进行分析检测。

完全抽取法也叫直接抽取法。

其优点是：①干基测量，可以直接测得干烟气中污染物含量；②由于烟尘和水蒸汽已经从样品中去除，所以分析仪的测量精度高。

其缺点是：①样品气体需要伴热，保温传送（温度保持在140-160°C之间）；②样品气体需要降温、除水等预处理；③在高硫分场合有酸冷凝的可能，采样和预处理部件需要防腐蚀；④采样流量较大（一般＞2L/min），过滤器易堵塞，需要定期进行反吹。

第一章2、固定污染源连续监测的采样方式主要有哪些？答：采样方式分为抽取采样法和直接测量法两种。

抽取采样法又分为直接抽取法和采样稀释法；直接测量法又分为内置式测量和外置式测量。

3、直接抽取法中的前处理方式和后处理方式的优缺点？答：直接在探头后降低烟气温度低于环境温度并除湿的方式称为前处理方式。

其优点：烟气经处理后能更灵活地选择分析仪；探头后除水，不需要加热采样管。

其缺点：探头后处理烟气对处理系统进行维护时不太方便；可在探头上降温、除湿，使探头变得复杂；传输距离远使样品气体浓度变化，造成测量误差。

在气体进入分析仪之前对烟气进行净化、降温、除湿的处理方式称为后处理方式。

其优点：便于人员检查处理系统。

其缺点：但须使整个采样管保持适当的温度。

4、直接抽取式CEMS中电子制冷器的原理？答：在两个不同导体组成的回路中通电时，一个接头吸热，另一个接头放热，这是珀尔帖效应。

改变输入直流电源的电流强度，就可以调整制冷或制热的功率。

同时通过改变直流电源的极性，就能使热量的移动方向逆转，从而达到任意选择制冷或制热的目的。

5、直接抽取式CEMS中隔膜泵的原理？答：隔膜泵的工作原理是机械冲程活塞或由连续棒移动活塞。

隔膜往复运动，短脉冲方式移动气体，当隔膜上升，气流从下通过吸气阀进入泵的内腔；当隔膜被推下时，吸气阀关闭同时排气阀打开，气体进入采样管。

差分吸收光谱技术中吸收截面的测量Ξ吴　桢　虞启琏　张　帆　姚建铨(天津大学精密仪器与光电子工程学院　天津　300072)摘要　描述了影响差分吸收光谱技术(DOA S)精度的主要因素——吸收截面的测量原理以及自己设计的测量装置,并用此装置测量了SO2、NO2和O3的吸收截面。

根据测量结果分析了应用DOA S技术测量这三种气体时各自适用的波长区间。

关键词　差分吸收光谱　吸收截面　测量M ea surem en t of Absorption Cross Section i n D ifferen ti a l Optica l Absorption Spectrom etryW u Zhen　Yu Q ilian　Zhang Fan　Yao J ianquan (Colleg e of P recision Instrum en t and Op to2electron ics E ng ineering,T ianj ing U n iversity,T ianj ing300072,Ch ina)Abstract　A s the m ain facto r affected the p recisi on of the differential op tical abso rp ti on spectrom etry(DOA S), the abso rp ti on cro ss secti on and its m easurem ent theo ry w as analysed.A new m easurem ent setup w as brough t fo rw ard,and th rogh w h ich the abso rp ti on cro ss secti ons of SO2,NO2and O3w ere m easured.A t last acco rding to the m easurem ent result,the respective app rop riate w avelength ranges of th ree gases m easured by DOA S w ere analysed.Key words　D ifferential op tical abso rp ti on spectro scopy　A bso rp ti on cro ss secti on　M easurem ent1　引 言长光程差分吸收光谱技术,由于其具有高灵敏度、高分辨率、多组分、实时、快速监测的特点,正在成为大气污染监测的理想工具。

光第22卷第8期2002年8月文章编号:025322239(2002)0820957205学学报Vol.22,No.8August,2002差分吸收光谱法测量大气污染的测量误差分析周斌刘文清齐锋李振璧崔延军(中国科学院安徽光学精密机械研究所环境监测研究室,合肥230031)3摘要:差分吸收光谱技术被广泛地应用于测量大气中微量元素的浓度,尽管该技术利用最小二乘法来反演待测气体的浓度,能够得到很高的测量精度。

但是,由于仪器本身的噪声以及测量波段其它气体的干扰等,使得仪器的测量有一定的误差,而且上述因素还决定着仪器的测量下限。

对差分吸收光谱方法的测量误差以及引起误差的原因作了详细的分析。

关键词:差分吸收光谱;误差分析;环境监测;相对测量误差中图分类号:O433.5+1文献标识码:A1引言差分光学吸收光谱(DOAS)方法最初由[1,2][3]Platt和Noxon等人在20世纪70年代提出,该方法是利用光线在大气中传输时,大气中各种气体分子在不同的波段对其有不同的差分吸收的特性来反演这些微量气体在大气中的浓度,经过一段时间的发展,目前已渐渐成为进行大气污染模式研究和大气污染监测的常用方法之一。

差分吸收光谱方法具有一些传统监测方法所无法比拟的优点,一套差分吸收光谱系统的监测范围很广,可直接监测方圆几平方公里的范围,所以测量结果比点测量仪器更具有代表性;该方法采用非接触方式,在测量时不会影响被测气体分子的化学特性,这特别适合于测量一些性质比较活泼的气体分子和离子的质量浓度,比如NO3、BrO和OH等;差分吸收光谱方法的测量周期短、响应快,并且一台装置可同时测量几种不同气体的质量浓度,这对研究大气化学变化和污染物之间相互转化规律有着非常重要的意义。

差分吸收光谱方法有很低的测量下限,但是系统的噪声、测量波段的选择等因素对测量结果会有很大的影响,给仪器测量带来较大的误差,本文就对差分吸收光谱方法的测量误差,以及引起误差的原因做一详细的分析。

差分吸收光谱工作原理一、吸收光谱法的基本原理吸收光谱法就是利用气体的这种特性来测定排放烟气中所含有的气体成分及其浓度，它是进行定量分析的有用工具，可以用于常量和超微量组分的测定，也可以对多组分同时测定。

紫外——可见吸收光谱定量分析的理论依据依然是Lambert-Beer定律。

在某一波长λ下，当一束光强为I(λ)的测量0光照射到被测量区域，被气体分子吸收后，透射光强减弱为I(λ)，如图2-2所示。

根据Lambert-Beer定律，可得:,Lc,(,)(2-9) I(,),I(,)e0图1 Lambert-Beer定律原理示意图I(λ)=I0e-LCσ(λ)式中:C——为被测气体浓度，L为测量光程长度，——σ(λ) ——为气体分子的吸收系数。

二、差分吸收光谱法的基本原理[31~33]自1975年差分吸收光谱法(DOAS)被提出，并于以后用于测量大气中污染气体浓度开始，就逐渐在环境检测领域得到了广泛的应用。

人们使用差分吸收光谱法可以监测到同温层中的HONO、OH、NO、BrO、ClO等这几种重要3的污染气体、也可以利用一些气体如:NO、NO、NH、ClO、23IO、O、SO、CS、HCHO和许322多的芳烃化合物等在紫外和可见光区域的吸收特性来监[24]测它们的浓度、还可以利用吸收光谱结构计算后的残留结构发现新的污染气体。

差分吸收光谱法最主要的优点是可以在不受被测对象化学行为干扰的情况下来测量到它们的绝对浓度。

也正是因为这一点，差分吸收光谱法常用来测量那些化学行为较活泼的气体，例如:OH，NO，BrO等; 3另外差分吸收光谱法还可以图2 DOAS测量污染气体浓度的测量装置图通过分析几种气体在同一波1段的重叠吸收光谱，来同时测定几种气体的浓度。

差分吸收光谱法正是具有这些优点，才实现了多种气体的在线同时测量和监测仪器的在线化。

差分吸收光谱法测量污染气体浓度的典型测量装置如图3-1所示[24]。

由稳定光源I(,)0发出强度为的一束光，经透镜后形成平行光束，平行光束经过含有气体的测量室I(,,L)后，由于各种不同气体的吸收及空气分子和气溶胶粒子的散射作用，强度衰减为，I(,,L)根据Lambert-Beer定律，的大小由(3-1)式给出:LABS,I(,L),,I()exp{,[,,(,p,T)，,(l)],,,(,l),,(,,l)dl}，N(,),jjRM0,0j(3-1)ABS,(,,p,T)jl其中气体j的吸收特性由吸收截面积定义，在光程点的吸收截面积是波长,(l)jλ、压力p 、温度T的函数，它与气体分子数量密度的乘积反映了气体吸收的光,(,,l),(,,l)RM谱特性;气溶胶的米氏散射和瑞利散射分别用和表示，它们也是波长λN(,)I(,,L)l和光程的函数;是光子噪声，它与有关。

简答题：1、什么是完全抽取法？它有何优点？答：完全抽取法是采用专用的加热采样探头将烟气从烟道中指取出来，经过伴热传输，使烟气在传输中不发生冷凝，烟气传输到烟气分析机拒后进行除尘、除湿等处理，然后进入分析仪进行分析检测。

完全抽取法也叫直接抽取法。

其优点是：①干基测量，可以直接测得干烟气中污染物含量；②由于烟尘和水蒸汽已经从样品中去除，所以分析仪的测量精度高。

其缺点是：①样品气体需要伴热，保温传送（温度保持在140-160℃之间）；②样品气体需要降温、除水等预处理；③在高硫分场合有酸冷凝的可能，采样和预处理部件需要防腐蚀；④采样流量较大（一般≥2 L/min），过滤器易堵塞，需要定期进行反吹。

第一章2、固定污染源连续监测的采样方式主要有哪些？答：采样方式分为抽取采样法和直接测量法两种。

抽取采样法又分为直接抽取法和采样稀释法；直接测量法又分为内置式测量和外置式测量。

3、直接抽取法中的前处理方式和后处理方式的优缺点？答：直接在探头后降低烟气温度低于环境温度并除湿的方式称为前处理方式。

其优点：烟气经处理后能更灵活地选择分析仪；探头后除水，不需要加热采样管。

其缺点：探头后处理烟气对处理系统进行维护时不太方便；可在探头上降温、除湿，使探头变得复杂；传输距离远使样品气体浓度变化，造成测量误差。

在气体进入分析仪之前对烟气进行净化、降温、除湿的处理方式称为后处理方式。

其优点：便于人员检查处理系统。

其缺点：但须使整个采样管保持适当的温度。

4、直接抽取式CEMS中电子制冷器的原理？答：在两个不同导体组成的回路中通电时，一个接头吸热，另一个接头放热，这是珀尔帖效应。

改变输入直流电源的电流强度，就可以调整制冷或制热的功率。

同时通过改变直流电源的极性，就能使热量的移动方向逆转，从而达到任意选择制冷或制热的目的。

5、直接抽取式CEMS中隔膜泵的原理？答：隔膜泵的工作原理是机械冲程活塞或由连续棒移动活塞。

隔膜往复运动，短脉冲方式移动气体，当隔膜上升，气流从下通过吸气阀进入泵的内腔；当隔膜被推下时，吸气阀关闭同时排气阀打开，气体进入采样管。