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基于光腔衰荡光谱测定玻尔兹曼常数

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基于光腔衰荡光谱测定玻尔兹曼常数

分子光谱是研究分子结构、内部能量布居、以及分子间相互作用最重要的手段之一。近一个世纪以来,随着激光技术和分子光谱探测技术的发展,光频梳的发明等,使得分子光谱在高精密测量方面具有越来越多的应用:包括验证基本物理定律和对称性,以及测量精密物理常数,比如精细结构常数α、玻尔兹曼常数k_B等等。本论文的主要工作是通过自主发展并搭建的高精密光腔衰荡光谱(Cavity

Ring-Down Spectroscopy)实验装置,利用频率锁定以及温度控制技术,示范进行高精密的分子光谱频率测量,并用于测定玻尔兹曼常数。本论文的主要内容包括以下几部分,第一章简要介绍了测量玻尔兹曼常数k_B的背景,以及目前国际上其他研究组主要采用的一些测量方法,比如声速法、介电常数发、热噪声法和多普勒展宽方法等,特别是本论文将采用的基于光腔衰荡光谱和多普勒展宽方法测定玻尔兹曼常数的原理。

本章还介绍了光腔衰荡光谱方法的原理,以及对k_B测量有影响的各种加宽因素,包括碰撞加宽、渡越时间加宽、饱和加宽等等。第二章详细介绍了实验装置的设计与搭建,包括样品腔的机械设计与温度控制,激光频率的锁定与扫描等等。为了准确测定玻尔兹曼常数,我们不断改进实验方案,并且通过实际饱和吸收光谱的测量验证了实验方案的可行性。最终发展的实验方案不仅可以用于玻尔兹曼常数的测定,可能还可以用于其它高精密分子光谱测量。

第三章介绍利用我们发展的三种实验设计方案所测量的结果与分析,对玻尔兹曼常数进行了初步测量结果与分析;同时发展了可用于分子兰姆凹陷测定的实验方法,并实现了精度达到亚kHz的CO分子饱和吸收光谱频率测定。最后,对于进一步的改进实验方法,实现高精密的k_B测定以及其它相关分子精密测量进行了讨论。

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光腔衰荡光谱(CRDS)技术

光腔衰荡光谱(CRDS)技术

中国地质大学（武汉）

材化学院

课程名称：文件检索

班级：031111

姓名：刘欢

学号：20111000544

题目(4)：光腔衰荡光谱(CRDS)技术

parison of water isotope-ratio determinations using

two cavity ring-down instruments and classical mass

spectrometry in continuous ice-core analysis

作者：Olivia J. Maselli , Diedrich Fritzsche , Lawrence Layman , Joseph R.

McConnell , Hanno Meyer

作者单位：Desert Research Institute;;Alfred-Wegener Institute for Polar and Marine

Research

刊名：Isotopes in Environmental and Health Studies, 2013, Vol.49 (3), pp.387-398

来源数据库：Taylor & Francis期刊

DOI：10.1080/10256016.2013.781598

关键词：cavity ring-down ; hydrogen-2 ; ice-core ; isotope measurements ; methods

and equipment ; oxygen-18 ; paleoclimatology ; water ;

原始语种摘要：We present a detailed comparison between subsequent versions of

commercially available wavelength-scanned cavity ring-down water isotope analysers

光腔衰荡光谱技术及其在痕量气体分析中的应用

光腔衰荡光谱技术及其在痕量气体分析中的应用

第２９卷第１期　２０１１年２月　低温与特气　Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ　Ｇａｓｅｓ　ＶｏＬ　２９，Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．，２０１１　

光腔衰荡光谱技术及其在痕量气体分析中的应用　

林宇巍　

（国家化学工业气体产品质量监督检验中心，福建福州３５００２５）　

摘要：光腔衰荡光谱（ＣＲＤＳ）技术是一种新兴的高灵敏度吸收光谱检测技术。在介绍光腔衰荡光谱检测原理和　痕量气体浓度检测公式的基础上，总结了ＣＲＤＳ技术在痕量气体分析方面的优势。综述了ＣＲＤＳ技术在气体污染　物、超纯气杂质和水分检测方面的应用。　关键词：光腔衰荡光谱；衰荡时间；痕量气体分析　中图分类号：０６５７．３１９　文献标志码：Ａ　文章编号：１００７－７８０４（２０１１）０１—０００５．０３　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－７８０４．２０１　１．０１．００２　

Ｃａｖｉｔｙ　Ｒｉｎｇ　Ｄｏｗｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

ｉｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｔｒａｃｅ　Ｇａｓ　

ＬＩＮ　Ｙｕｗｅｉ　（Ｃｈｉｎａ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｇａｓ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｓｐｅｃｔｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｆｕｚｈｏｕ　３５００２５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｖｉｔｙ　ｒｉｎｇ　ｄｏｗｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＣＲＤＳ）ｉｓ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｌｌｉｇｈ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ＣＲＤＳ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｆｏｒｍｔｄａｅ　ｆｏｒ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｇａｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＣＲＤＳ，ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ＣＲＤＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｒａｃｅ　ｇａｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｉｓ　ｒｅｖｉｅｗ　ｆｏ—　ｃｕｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＲＤＳ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｇａｓｅｏｕｓ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔ，ｉｍｐｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｒａｃｅ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｉｎ　ｕｌｔｒａｐｕｒｅ　ｇａｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｖｉｔｙ　ｒｉｎｇ　ｄｏｗｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＣＲＤＳ）；ｒｉｎｇ　ｄｏｗｎ　ｔｉｍｅ；ｔｒａｃｅ　ｇａｓ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　

光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展

光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展

第28卷第4期　2008年12月物

　理

　学　进　展PROGRESSINPHYSICSVol.28No.4　Dec.2008　

文章编号:100020542(2008)0420401209

收稿日期:2008208228基金项目:国家自然科学基金(10674075,60577018,10774077)、国家863计划项目(2006AA01Z217)、天津市自然科学基金重点项目(06YFJZJC00300)、中国博士后科学基金(20060400687)资助。Email:dreamfly816@;zhangwg@光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展

刘亚萍,张伟刚,姜　萌,张　绮,刘　波,王　志,刘艳格

(光电信息技术教育部重点实验室,南开大学现代光学研究所,天津300071)

摘要:　阐述了腔衰荡光谱技术的基本原理及应用;从结构设计的角度考虑,归纳出光纤衰荡腔的三种基本结构,

并对光纤腔衰荡光谱技术及其最新进展进行了评述;报道了我们采用脉冲光纤环衰荡光谱技术进行液体检测取得

的最新进展;在总结光纤腔衰荡光谱技术优点的基础上,展望了其发展前景。

关键词:腔衰荡光谱;光纤腔衰荡光谱;光纤环;吸收光谱检测

中图分类号:O65713　文献标识码:A

0　引言

腔衰荡光谱(CRDS:cavityring2downspectros2

copy)技术是近20年发展起来的一种新型吸收光谱

检测技术,具有极高的灵敏度和分辨率,且不受光源

光强波动的影响,适用于微弱吸收光谱的测量,因而

得到了广泛的关注和研究。自1984年Anderson

等人[1]首次运用腔衰荡光谱技术成功测量低损耗高

反射膜的反射率之后,国内外研究者进一步发展了

腔衰荡光谱技术,将其应用于原子、分子、团簇等吸

收光谱的测量[2],分子反应动力学的研究[3],大气环

境监测等领域[4],并获得了良好的研究成果。

最初,CRDS建立在两个高反射镜形成的光学

1.6微米附近氮气展宽的一氧化碳分子线形的研究

1.6微米附近氮气展宽的一氧化碳分子线形的研究

1.6微米附近氮气展宽的一氧化碳分子线形的研究

赵欣月;林鸿;杨雷;钱进;李辉;张金涛

【摘 要】基于稳频的光腔衰荡光谱法是近年来发展的一种具有高灵敏度和准确性的测量痕量成分的方法,分子线形是影响光谱法测量成分的关键因素.利用基于稳频的光腔衰荡装置测量了一氧化碳R12(3←0)分子光谱,6种常用的分子线形被用来研究分子吸收光谱参数间的关系,包含压力相关的展宽、吸收峰面积和碰撞变窄效应,以及速度变化压窄和速度相依赖弛豫速率变窄效应的相关联等.研究结果表明pCqSDNGP线形能满足描述CO分子线形的需要.

【期刊名称】《计量学报》

【年(卷),期】2017(038)001

【总页数】6页(P13-18)

【关键词】计量学;一氧化碳;温室气体;光腔衰荡光谱;吸收光谱

【作 者】赵欣月;林鸿;杨雷;钱进;李辉;张金涛

【作者单位】长春理工大学理学院,吉林长春130022;中国计量科学研究院,北京100029;中国计量科学研究院,北京100029;中国计量科学研究院,北京100029;清华大学精密仪器系,北京100084;中国计量科学研究院,北京100029;长春理工大学理学院,吉林长春130022;中国计量科学研究院,北京100029

【正文语种】中 文

【中图分类】TB94;TB99 温室气体是影响和改变全球气候变化的关键因素之一，因此限制和降低温室气体排放量成为人类发展的重要议题。然而，温室气体大多均在10-6级别(每100万个空气分子中含该种气体分子为个位数)甚至在10-9级别，由于其浓度低，气体分子结构差异大，传统方法很难获得较高的精度，需要高信噪比、高灵敏度和高准确度的方法。基于稳频的光腔衰荡光谱法是近年来发展的一种具有高灵敏度和准确性的测量痕量成分的方法，该方法把浓度测量建立在物质的分子吸收谱线上，通过结合分子吸收线形和测量光腔中被吸收光子的衰减速率来获得被测物质的气体分压，进一步结合测量得到总压获得气体浓度。