Laser diode photoacoustic detection in the infrared and near infrared spectral ranges

0001352 - ÚFCH JH 2006 RIV GB eng J - Journal Article
Horká-Zelenková, Veronika - Civiš, Svatopluk - Xu, L. H. - Lees, R. M.
Laser diode photoacoustic detection in the infrared and near infrared spectral ranges.
[Laser-diodová photoakustická detekce v infračervené a blízké infračervené spektrální oblasti.]
Analyst. Roč. 130, č. 8 (2005), s. 1148-1154. ISSN 0003-2654. E-ISSN 1364-5528
R&D Projects: GA AV ČR(CZ) IAA4040104; GA MŠMT(CZ) OC 715.50; GA MŠMT(CZ) OC 723.001
Institutional research plan: CEZ:AV0Z40400503
Keywords : MU-M * spectroscopy * air * ammonia
Subject RIV: CF - Physical ; Theoretical Chemistry
Impact factor: 2.858, year: 2005

A new technique for high resolution photoacoustic detection based on application of laser diodes has been developed. This method was tested and compared using identical photoacoustic instrumentation ( cell and microphone) to study gas absorption in three different spectral regions, namely: the infrared range near 2100 cm^-1, CO and OCS fundamental band absorption; the ranges near 4200 and 4350 cm.(-1), CH4, NH3 and N2O overtone and combination band absorption; the near infrared range near 6500 cm(-1), CO, CO2 and NH3 overtone absorption. Several types of diode laser operating at room temperature or at liquid nitrogen temperature were compared. The optimum gas pressures for the maximum sensitivity of the photoacoustic signals were found and the detection limits were estimated for all of the gases studied. The best sensitivity was achieved for NH3 at 100 ppbv. The sensitivity of the developed system was tested on detection of traces of NH3 and CO2 gases from car exhaust.

Laser-diodová photoakustická detekce byla vyvinuta v oblasti infračerveného spektra. Tato metoda byla testována a porovnána pomoci stejné přistrojové techniky [cela a mikrofon] na vybraných molekulách ve třech rozdílných spektralních oblastech: infračervená oblast okolo 2100 cm-1 - CO a OCS absorpce zakladního pásu; oblast okolo 4200 a 4350 cm-1 - CH4, NH3 a N2O abrorpce vyšších harmonických a kombinačních pásů; blízká infračervená oblast okolo 6500 cm-1 - CO, CO2 a NH3 absorpce vyšších harmonických pásů. Byly porovnány různé typy diodových laserů pracujících za pokojové teploty nebo při teplotě tekutého dusíku. Pro všechny studované plyny byl nalezen optimalní tlak pro dosažení maximalní citlivosti photoakustického signálu a jejich detekční limity. Nejlepší citlivost byla pozorována pro NH3-100 ppbv. Citlivost nově vyvinutého systému byla testována pomocí detekce nízkých koncentrací plynu NH3 a CO2 ve výfukových zplodinách automobilů.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0109697