近日，中科院合肥物質(zhì)院安光所高曉明研究員團隊在靜磁場(chǎng)法拉第旋轉光譜NO_x雙組分同步探測方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以《基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的雙中紅外波長(cháng)法拉第旋轉光譜NO_x傳感器》為題發(fā)表在國際TOP期刊Sensors and Actuators: B. Chemical上。

　　氮氧化物（NO_x=NO+NO₂）處于大氣化學(xué)反應的中心，影響著(zhù)臭氧、羥基和過(guò)氧自由基的濃度，是形成光化學(xué)煙霧、酸雨和灰霾污染的重要前體物。同時(shí)農田、濕地等生態(tài)系統釋放的NO_x在全球氮循環(huán)中發(fā)揮著(zhù)重要的作用。

　　針對傳統化學(xué)發(fā)光法在檢測NO_x時(shí)存在的測量速率慢，對NO和NO₂缺乏選擇性等問(wèn)題，團隊劉錕研究員，曹淵特任副研究員等人提出了一種基于釹鐵硼環(huán)磁陣列的靜磁場(chǎng)法拉第旋轉光譜NO_x雙組分同步探測裝置。通過(guò)設計單腔雙光路的氣體吸收池并將其與釹鐵硼環(huán)磁陣列同軸耦合，從而促進(jìn)兩束不同波段的線(xiàn)偏振光與NO_x分子在靜磁場(chǎng)下的相互作用。同時(shí)，針對釹鐵硼環(huán)磁陣列左右兩側與內部軸向磁場(chǎng)方向相反，導致部分抵消內部軸向磁場(chǎng)所激發(fā)的磁光信號的問(wèn)題，提出吸收池的長(cháng)度應小于或等于永磁體陣列的長(cháng)度。通過(guò)將波長(cháng)調制光譜與靜磁場(chǎng)相結合產(chǎn)生了檢測到的激光偏振狀態(tài)的調制，在23.7m光程、100s的積分時(shí)間下實(shí)現了0.58ppb NO₂和0.95ppb NO檢測靈敏度。這項工作為研究團隊進(jìn)一步基于渦度相關(guān)法開(kāi)展生態(tài)系統土壤-植物-大氣NO_x界面通量的研究奠定了基礎。

　　本研究工作得到了中國科學(xué)院科研裝備研制項目、國家自然科學(xué)基金、先進(jìn)激光技術(shù)安徽省實(shí)驗室開(kāi)放基金、合肥物質(zhì)院院長(cháng)基金、以及中國博士后面上基金等項目的資助。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133805

　　

　　單腔雙光路氣體池與釹鐵硼環(huán)磁陣列空間磁場(chǎng)強度分布

　　

　　法拉第旋轉光譜NO_x雙組分同步探測裝置

　　

　　法拉第旋轉光譜信號、噪聲及信噪比與分析儀偏轉角度的關(guān)系