Skip to content
Home » Onderzoekers ontwerpen nieuwe dubbelresonante fotoakoestische gassensor

Onderzoekers ontwerpen nieuwe dubbelresonante fotoakoestische gassensor

    Onderzoekers ontwerpen nieuwe dubbelresonante fotoakoestische gassensor
    Onderzoekers ontwerpen nieuwe dubbelresonante fotoakoestische gassensor

    Werkingsprincipe van dubbel resonerende PAS. ASW: akoestische staande golf; OSW: optische staande golf; QTF: quartz stemvork. De amplitude van de OSW wordt gemoduleerd op de resonantiefrequentie van de QTF. De geometrie van de akoestische resonator is ontworpen volgens de akoestische frequentie. Credit: Fotoakoestiek (2022). DOI: 10.1016/j.pacs.2022.100387

    Gassensoren op basis van fotoakoestische spectroscopie (PAS) hebben voordelen van afstembare diodelaserabsorptiespectroscopie (TDLAS), zoals een hoge gevoeligheid, hoge selectiviteit en een groot dynamisch bereik. De vereiste sensorprestaties zijn steeds hoger in praktische toepassingen.


    Talrijke werken hebben zich gericht op ofwel akoestische resonator om akoestische golf te verbeteren of optische resonator om optische golf te verbeteren. De gevoeligheid en het dynamisch bereik kunnen echter niet tegelijkertijd worden verbeterd.

    In een recente studie gepubliceerd in Fotoakoestiek, dr WANG Zhen en prof. WANG Qiang van het Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) van de Chinese Academy of Sciences (CAS) ontwikkelden een nieuwe gassensor op basis van dubbel resonerende PAS, die optische en akoestische resonatoren in een centimeter- lange configuratie en maakt gebruik van een dubbel staande golfeffect. Zowel akoestische als optische golven worden aanzienlijk versterkt door verschillende ordes van grootte.

    Met de resonantie tussen de invallende laserfrequentie en de longitudinale holtemodus van een optische resonator, vormt een paar resonatorspiegels een staande optische golf. Een aanzienlijk opgebouwd laservermogen kan worden verwacht van de high-finesse optische resonator, die het foto-akoestische signaal direct versterkt. De intensiteitsmodulatie van de invallende laser heeft dezelfde resonantiefrequentie als de transducer. De gegenereerde akoestische golf wordt versterkt met twee orden van grootte in een speciaal ontworpen eendimensionale akoestische resonator.

    Het PAS-1f-signaal van de C2H2 lijn bij 1531,6 nm in drie verschillende configuraties werd gemeten onder dezelfde experimentele omstandigheden. De gecombineerde opto-akoestische versterking zorgde voor een versterkingsfactor van 105. De lineaire respons van de sensor is getest met verschillende C2H2/N2 mengsels, en de sensor vertoonde een zeer goede lineaire respons van 1 ppb tot 50 ppm. De Allan-Werle-afwijkingsanalyse werd uitgevoerd om de stabiliteit op lange termijn en de minimale detectielimiet te evalueren. De ruisequivalentconcentratie (NEC) kan worden verbeterd tot 0,5 ppt bij een gemiddelde tijd van 300 s, wat leidt tot een NEA-coëfficiënt van 5,7×10-13 cm-1. Als gevolg hiervan bereikt de voorgestelde fotoakoestische gassensor een dynamisch bereik van 1,0 × 108ste.

    Vergeleken met de state-of-the-art PAS-gassensoren, bereikt de ontwikkelde sensor een recordgevoeligheid en dynamisch bereik, wat een krachtig hulpmiddel is voor wetenschappelijke verkenningen.


    Gelijktijdige detectie van meerdere gassen vereist alleen sub-μL analyten


    Informatie:
    Zhen Wang et al, Dubbel resonante sub-ppt fotoakoestische gasdetectie met een dynamisch bereik van acht decennia, Fotoakoestiek (2022). DOI: 10.1016/j.pacs.2022.100387

    Geleverd door de Chinese Academie van Wetenschappen

    citaten: Onderzoekers ontwerpen nieuwe dubbel resonerende foto-akoestische gassensor (2022, 12 oktober) opgehaald op 12 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-doubly-resonant-photoacoustic-gas-sensor.html

    Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.