科学岛团队在法拉第旋转光谱NOx双组分同步探测方面取得新进展

近日，中科院合肥物质院安光所高晓明研究员团队在静磁场法拉第旋转光谱NOx双组分同步探测方面取得新进展，相关研究成果以《基于钕铁硼环磁阵列的双中红外波长法拉第旋转光谱NOx传感器》为题发表在国际TOP期刊Sensors and Actuators: B. Chemical上。
氮氧化物（NOx=NO+NO2）处于大气化学反应的中心，影响着臭氧、羟基和过氧自由基的浓度，是形成光化学烟雾、酸雨和灰霾污染的重要前体物。同时农田、湿地等生态系统释放的NOx在全球氮循环中发挥着重要的作用。
针对传统化学发光法在检测NOx时存在的测量速率慢，对NO和NO2缺乏选择性等问题，团队刘锟研究员，曹渊特任副研究员等人提出了一种基于钕铁硼环磁阵列的静磁场法拉第旋转光谱NOx双组分同步探测装置。通过设计单腔双光路的气体吸收池并将其与钕铁硼环磁阵列同轴耦合，从而促进两束不同波段的线偏振光与NOx分子在静磁场下的相互作用。同时，针对钕铁硼环磁阵列左右两侧与内部轴向磁场方向相反，导致部分抵消内部轴向磁场所激发的磁光信号的问题，提出吸收池的长度应小于或等于永磁体阵列的长度。通过将波长调制光谱与静磁场相结合产生了检测到的激光偏振状态的调制，在23.7m光程、100s的积分时间下实现了0.58ppb NO2和0.95ppb NO检测灵敏度。这项工作为研究团队进一步基于涡度相关法开展生态系统土壤-植物-大气NOx界面通量的研究奠定了基础。
本研究工作得到了中国科学院科研装备研制项目、国家自然科学基金、先进激光技术安徽省实验室开放基金、合肥物质院院长基金、以及中国博士后面上基金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133805

单腔双光路气体池与钕铁硼环磁阵列空间磁场强度分布

法拉第旋转光谱NOx双组分同步探测装置

法拉第旋转光谱信号、噪声及信噪比与分析仪偏转角度的关系