差分吸收光谱技术中吸收截面的测量
差分吸收光谱技术中吸收截面的测量Ξ
吴 桢 虞启琏 张 帆 姚建铨
(天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300072)
摘要 描述了影响差分吸收光谱技术(DOA S)精度的主要因素——吸收截面的测量原理以及自己设计的测量装置,并用此装置测量了SO2、NO2和O3的吸收截面。根据测量结果分析了应用DOA S技术测量这三种气体时各自适用的波长区间。关键词 差分吸收光谱 吸收截面 测量
M ea surem en t of Absorption Cross Section i n D ifferen ti a l Optica l Absorption Spectrom etry
W u Zhen Yu Q ilian Zhang Fan Yao J ianquan (Colleg e of P recision Instrum en t and Op to2electron ics E ng ineering,T ianj ing U n iversity,T ianj ing300072,Ch ina)
Abstract A s the m ain facto r affected the p recisi on of the differential op tical abso rp ti on spectrom etry(DOA S), the abso rp ti on cro ss secti on and its m easurem ent theo ry w as analysed.A new m easurem ent setup w as brough t fo rw ard,and th rogh w h ich the abso rp ti on cro ss secti ons of SO2,NO2and O3w ere m easured.A t last acco rding to the m easurem ent result,the respective app rop riate w avelength ranges of th ree gases m easured by DOA S w ere analysed.
Key words D ifferential op tical abso rp ti on spectro scopy A bso rp ti on cro ss secti on M easurem ent
1 引 言
长光程差分吸收光谱技术,由于其具有高灵敏度、高分辨率、多组分、实时、快速监测的特点,正在成为大气污染监测的理想工具。目前,我们正在开发紫外2可见长光程差分吸收光谱系统,该技术主要是以大气中的痕量污染气体对紫外和可见波段的特征吸收为基础,通过特征光谱鉴别大气中污染气体的类型和浓度。差分吸收光谱技术的精度取决于被测物质差分吸收截面的准确测量;为确保测量的最大灵敏度,选择最佳波长区间也是重要的。实际上也就是选择具有最大差分吸收截面、最小大气衰减以及其他物质对被测物质干扰最小的波长区间。气体的差分吸收截面由吸收截面经过高频滤波得到;因此,应首先知道被研究气体的准确吸收截面,进而计算差分吸收截面。虽然与我们测量相关的某些气体的吸收截面与差分吸收截面在有些文献[1～3]上已经给出,但是由于以下原因:(1)文献给出的波长区间与我们使用的波长区间可能不符;(2)相当一部分被研究的气体的吸收截面与差分吸收截面无法通过文献获得;(3)为了确保计算精度,应该使用与实际大气吸收光谱测量具有相同光学性质的光谱仪进行吸收截面的测量[4];我们仍然在实验室对在紫外2可见区间有吸收的主要大气污染气体的吸收截面进行了测量。
2 测量原理
吸收一个辐射光子相当于分子两个能级间的内状态发生了变化。能量的变化取决于两个分离的能级。吸收截面与两个能级间的吸收(或辐射)强度成正比。通常,光的吸收由Beer2L am bert吸收定律描述,如下式所示:
I(Κ)=I0(Κ)exp(-Ρ(Κ)cL)(1)
第25卷第4期 仪 器 仪 表 学 报 2004年8月Ξ本文于2002年10月收到。
式中I、I0分别为入射光强和出射光强,Κ为波长,单位nm,Ρ为吸收截面,单位为cm2 mo lecule,c为单位体积内吸收物质的分子数密度,单位为mo lecules cm3,L 为光通过吸收物质的长度,单位为cm。Beer2L am bert 吸收定律是所有在实验室测量吸收截面的依据。由(1)式可以得到被测气体的吸收截面为:
Ρ(Κ)=ln I0(Κ)
I(Κ)
cL(2)由理想气体的状态方程:
PV=nR T(3)式中P为压强,V为体积,n为摩尔数,R为普适气体常数,T为温度。在标准状况下,P0=1101333×105pa, V0=1cm3,R=8131434J mo l?K,T0=273116K,根据(3)式可计算出标准状态下单位体积内吸收气体的分子数密度n0=21687×1019mo lecules cm3,它被称为L o schm idt数。因此根据(3)式,得到:
c=n0T0Θ
Θ0T(4)
代入(2)式得:
Ρ(Κ)=
Θ0T
n0ΘT0L ln
I0(Κ)
I(Κ)
(5)
测出被测气体在吸收池中的分压力p,绝对温度T,发射光强I0和接收到的光强I,吸收光程L,根据上式计算被测气体的吸收截面Ρ。
3 测量装置
一个典型的用于在实验室测量吸收截面的装置包括光源、配气系统、接收系统以及控制系统。我们使用的实验装置如图1所示。光源为连续氙灯,它在我们所用的紫外—可见区间本质上具有较平滑的辐射光谱,除了在450nm附近有一些尖锐的辐射线外。配气系统由气体池、配气台以及真空泵组成。配气台连接待测样品气体(SO2、NO2等)和填充气体(N2),并配有气压计,以测量气体池中不同成分的分压强。准直透镜、会聚透镜以及气体池两个端面均为对紫外有很好透过率的石英玻璃制成。接收系统包括一个W GD—8型组合式多功能光栅光谱仪、一个光电倍增管和一个12bit的A D转换器。光谱仪的波长范围在200nm～900nm;分辨率<011nm。光源发出的光到达准直透镜,准直后的平行光通过装有被测量气体的气体池后,出射光经会聚透镜会聚到传输光纤上,经光纤传输到达光谱仪,光谱仪利用光栅将接收到的光展开成光谱带,带有狭缝的扫描装置对光谱进行快速扫描。扫描后的光谱进入探测器由光电倍增管将光信号转换为电信号,经A D转换卡数字化后送入计算机存储或处理。整个系统由计算机控制。采用
N I 公司的L abV IEW的软件平台,使用图形化编程语言——G语言实现数据的自动采集、处理,以及整个操作过程的自动化。
图1 实验装置示意图
4 标准气体的配制
将需要测量的纯净气体(如SO2等)充入气体池,根据需要充入气体池的气压为几百帕,然后再充入氮气到近一个大气压,经充分混合再进行测量。测量时的环境温度介于22～30℃。
5 测量过程
具体测量步骤如下:
(1)使用汞—氩灯对光谱仪波长进行校准。
(2)考虑到探测器暗电流的影响,关掉光源或封锁光路,记录探测器暗电流强度。
(3)打开光源,气体池中未装任何气体,记录参考光强。
(4)在气体池中装入被测气体以及填充气体,同时记录装入的被测气体的分压强、温度,记录通过气体池后的采样光强。
(5)从参考光强中减去暗电流得到入射光强I0,从采样光强中减去暗电流得到出射光强I,将所需数据代入(5)式,计算被测气体的吸收截面。
6 测量结果
6.1 S O2的标准吸收截面
SO2可利用的吸收光谱带,主要位于紫外波段
174
第4期差分吸收光谱技术中吸收截面的测量
图2 SO 2吸收截面图
290nm ～320nm 。SO 2吸收光谱带具有明显的峰谷结
构,峰谷间距平均为1nm 左右,SO 2的这一吸收光谱特征较适合于差分吸收原理。但波长小于290nm 时,
SO 2吸收光谱带与O 3吸收光谱带重叠。SO 2在300nm
附近的吸收截面值达到10
-18
,如图2所示。DOA S 就
是利用这个特征吸收结构来判断和确定SO 2的含量。
6.2 NO 2的标准吸收截面
对于NO 2,其吸收光谱带的波长范围约从紫外
200nm 直至整个可见光波段,并具有与SO 2类似的峰
谷结构。其中400nm ～500nm 波段,NO 2的吸收截面峰谷值之差较明显,一般可达3×10-19
cm 2
。峰谷间距
平均为2nm 左右,如图3所示。NO 2的这一吸收光谱
特征也较适合于差分吸收原理。
图3 NO 2吸收截面图
6.3 O 3的标准吸收截面
对于O 3,在紫外和可见光波段的吸收光谱带,主要有波长为220nm ～300nm 的哈特莱吸收光谱带,其他还有赫金斯吸收光谱带和卡普斯吸收光谱带,但其强度比哈特莱吸收光谱带弱得多,因此利用价值较小。如图4所示。
图4表明,O 3吸收光谱带缺乏明显的峰谷结构,其峰值位于250nm 附近。为提高差分吸收原理的探测精度,要求选取双波长时所对应O 3的吸收截面之差较大。实际探测时,如果所选双波长位于275nm 附近,则波长间距以10nm 左右为宜。由于大气中O 2等吸收光谱带的干扰,O 3吸收光谱带中可利用的波段仅限于
250nm ～300nm 左右。然而,即使这一有限波段,也与SO 2吸收光谱带重叠。不过,O 3的吸收截面通常明显
大于SO 2的相应值,干扰并不严重。
至于在紫外及可见光谱段有强烈吸收的其他气体污染物(如苯、甲苯、甲醛等)
正在测量中。
图4 O 3吸收截面图
参考文献
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～2743.274仪 器 仪 表 学 报 第25卷
差分吸收光谱技术DOAS
差分吸收光谱技术(DOAS:Differential Optical Absorption Spectroscopy)是一种光谱监测技术,其基本原理就是利用空气中的气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分,并根据窄带吸收强度来推演出微量气体的浓度.凭借其低廉且简单的设备装置和出色的监测能力,DOAS技术在大气监测领域内在国外已经被广泛应用.鉴于国内的污染形势的日益严峻及对此新兴技术知识的匮乏,对于DOAS技术的工作原理、浓度反演方法及其在大气研究领域内的应用与发展前景做了较为详细的介绍,为今后在大气监测领域里研究和应用DOAS技术提供了必要的理论知识. DOAS技术主要是以大气中的痕量污染气体对紫外和可见光波段的特征吸收光谱为基础，通过特征吸收光谱鉴别大气污染气体的类型和浓度，因此适用于在该波段有特征吸收的气体分子。 D0As是基于痕量气体分子的窄带吸收特征的检测。吸收的光强度遵守Lambert-Beer吸收定律，同时要考虑散射对测量的影响，如考虑瑞利散射(Rayleigh)、米散射(Mie）的影响。 为了消除Rayleigh散射和Mie散射等的影响，在数学上通常采用滤波技术，将包含在大气吸收光谱中由分子吸收引起的光谱变化分离出来。这种数学上的处理是基于：由Rayleigh散射和Mie散射等引起的光学厚度的变化随波长缓慢变化，而由分子吸收特性引起的光学厚度的变化随波长快速变化。为此将散射引起的光谱变化称为“宽带”光谱(低频部分)，将分子吸收引起的光谱变化称为“窄带”光谱(高频部分)。计算过程中使用高通滤波器将随波长快速变化的“窄带”光谱分离出来，被分离出来的分子吸收光谱用参考光谱进行拟合，来计算出存在于被测大气中的光吸收物质的浓度。这就是差分吸收光谱法的基本思想。 图所示δ0为随波长缓慢变化的“宽带”光谱部分，δ…随波长快速变化的“窄带”光谱部 分，即差分吸收截面 总的吸收截面δ减去数字平滑计算得到的δ…就是差分吸收截面
GPS测量基本原理
1> 概述 测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似，无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统，其定位原理也是利用测距交会的原理定位。 就无线电导航定位来说，设想在地面上有三个无线电发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1，d2，d3。只需以三个发射台为球心，以d1，d2，d3为半径作出三个定位球面，即可交会出用户接收机的空间位置。如果只有两个无线电发射台的话，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种无线电导航定位系统是迄今为止仍在使用的飞机船舶的的中导航定位方法。 近代卫星大地测量中的卫星激光测距定位也是应用了测距交会定位的原理和方法。虽然用于测距的卫星（表面安装有激光反射镜）是在不停的运动中，但总可以利用固定于地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的距离d1，d2，d3，应用测距交会的原理便可确定该时刻卫星的空间位置。如此，可以确定三可以上卫星的空间位置。如果第四个地面点上（坐标未知）也有一台卫星测距仪同时参与了测定改点到三颗卫星的空间距离，则利用所测定的三个空间距离可交会出该地面点的空间位置。 将无线电信号发射台从地面搬到卫星上，组成一颗卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可利用三个以上地面已知点（控制站）交会处卫星的位置，反之利用三颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。 GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收三个以上的GPS卫星信号，测量出测站点（接收机天线中心）P至三颗以上GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间位置坐标，据此利用距离交会法解算出测站P的位置坐标，如下图所示，设在时刻t i在在测站P用GPS接收机同时测出P点至三颗GPS卫星的距离ρ1，ρ2，ρ3，通过GPS电文解释出该时刻三颗GPS卫星的三维坐标分别为（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ），ｊ＝１，２，３。用距离交会的方法求解出Ｐ点的三维坐标（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的观测方程为
紫外差分吸收法原理
3.1 DOAS 测量原理 从稳定光源发出的光I o (λ，L)，通过气室后，由透镜收集光会聚进入光谱仪。由于沿光程的气体分子的吸收、分子散射，导致了接收光强减弱。在光通过距离L 的光程后，接收光I （λ，L ）可以由Lambert-Beer 定律来表示： 00 (,)(,)exp[((,,)()(,)(,))]()l L j j R M j l I L I L p T c l l l dl N λλσλελελλ===?-?+++∑? (3.1) 对于每一种气体， (,,)j p T σλ是在波长λ，压力p 和温度为T 时的吸收截面。 ()j c l 是沿光程在距离l 处的密度。 M ε和R ε分别表示瑞利散射、Mie 散射的消光系数。 N (λ)是光强I （λ，L ）上的光子噪声。 在图3.1a 中，I （λ，L ）为通过大气的后光谱(为了简化说明，假设其中只含有甲醛的吸收)。 在大多数的DOAS 系统中，回来的光被聚焦到光谱仪的入射狭缝上，经光谱仪分光，光谱由探测器记录。由于光谱仪有限的分辨率，光谱I （λ，L ）的形状发生了变化，这个过程的数学描述是大气光谱I （λ，L ）与光谱仪的仪器函数H 进行卷积，图3.1b 表示与典型的仪器函数H 卷积后，投影在探测器上的光谱I*（λ，L ）。在探测器记录光谱的过程中，光谱范围被映射为n 个离散的像元（PDA 或CCD 探测器），用i 来表记，每个像元表示从λ(i)到λ(i+1)的间隔积分。这个间隔可以根据波长－像元映射ΓI 计算得到。对于线性色散（:()(0)I i i λλγΓ=+?）, 像元的光谱宽度为常数（0()(1)()i i i λλλγ?=+-=）。像元i 上的光强'()I i 表示为（忽略任何的仪器因子，如不同像元的响应不一样）， (1) () '()(',)'i i I i I L d λλλλ+*= ? （3.2） 一般而言，波长－像元映射ΓI 可以用多项式来表示： 0:()q k I k k i i λγ=Γ=?∑ （3.3）
差分吸收光谱技术中吸收截面的测量
差分吸收光谱技术中吸收截面的测量Ξ 吴 桢 虞启琏 张 帆 姚建铨 (天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津 300072) 摘要 描述了影响差分吸收光谱技术(DOA S)精度的主要因素——吸收截面的测量原理以及自己设计的测量装置,并用此装置测量了SO2、NO2和O3的吸收截面。根据测量结果分析了应用DOA S技术测量这三种气体时各自适用的波长区间。关键词 差分吸收光谱 吸收截面 测量 M ea surem en t of Absorption Cross Section i n D ifferen ti a l Optica l Absorption Spectrom etry W u Zhen Yu Q ilian Zhang Fan Yao J ianquan (Colleg e of P recision Instrum en t and Op to2electron ics E ng ineering,T ianj ing U n iversity,T ianj ing300072,Ch ina) Abstract A s the m ain facto r affected the p recisi on of the differential op tical abso rp ti on spectrom etry(DOA S), the abso rp ti on cro ss secti on and its m easurem ent theo ry w as analysed.A new m easurem ent setup w as brough t fo rw ard,and th rogh w h ich the abso rp ti on cro ss secti ons of SO2,NO2and O3w ere m easured.A t last acco rding to the m easurem ent result,the respective app rop riate w avelength ranges of th ree gases m easured by DOA S w ere analysed. Key words D ifferential op tical abso rp ti on spectro scopy A bso rp ti on cro ss secti on M easurem ent 1 引 言 长光程差分吸收光谱技术,由于其具有高灵敏度、高分辨率、多组分、实时、快速监测的特点,正在成为大气污染监测的理想工具。目前,我们正在开发紫外2可见长光程差分吸收光谱系统,该技术主要是以大气中的痕量污染气体对紫外和可见波段的特征吸收为基础,通过特征光谱鉴别大气中污染气体的类型和浓度。差分吸收光谱技术的精度取决于被测物质差分吸收截面的准确测量;为确保测量的最大灵敏度,选择最佳波长区间也是重要的。实际上也就是选择具有最大差分吸收截面、最小大气衰减以及其他物质对被测物质干扰最小的波长区间。气体的差分吸收截面由吸收截面经过高频滤波得到;因此,应首先知道被研究气体的准确吸收截面,进而计算差分吸收截面。虽然与我们测量相关的某些气体的吸收截面与差分吸收截面在有些文献[1～3]上已经给出,但是由于以下原因:(1)文献给出的波长区间与我们使用的波长区间可能不符;(2)相当一部分被研究的气体的吸收截面与差分吸收截面无法通过文献获得;(3)为了确保计算精度,应该使用与实际大气吸收光谱测量具有相同光学性质的光谱仪进行吸收截面的测量[4];我们仍然在实验室对在紫外2可见区间有吸收的主要大气污染气体的吸收截面进行了测量。 2 测量原理 吸收一个辐射光子相当于分子两个能级间的内状态发生了变化。能量的变化取决于两个分离的能级。吸收截面与两个能级间的吸收(或辐射)强度成正比。通常,光的吸收由Beer2L am bert吸收定律描述,如下式所示: I(Κ)=I0(Κ)exp(-Ρ(Κ)cL)(1) 第25卷第4期 仪 器 仪 表 学 报 2004年8月Ξ本文于2002年10月收到。
附红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用
附红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用 一、红外吸收光谱的历史 太阳光透过三棱镜时，能够分解成红、橙、黄、绿、蓝、紫的光谱带；1800年，发现在红光的外面，温度会升高。这样就发现了具有热效应的红外线。红外线和可见光一样，具有反射、色散、衍射、干涉、偏振等性质；它的传播速度和可见光一样，只是波长不同，是电磁波总谱中的一部分。（图一）、波长范围在0.7微米到大约1000微米左右。红外区又可以进一步划分为近红外区＜0.7到2微米，基频红外区（也称指纹区，2至25微米）和远红外区（25微米至1000微米）三个部分。 1881年以后，人们发现了物质对不同波长的红外线具有不同程度的吸收，二十世纪初，测量了各种无机物和有机物对红外辐射的吸收情况，并提出了物质吸收的辐射波长与化学结构的关系，逐渐积累了大量的资料；与此同时，分子的振动――转动光谱的研究逐步深入，确立了物质分子对红外光吸收的基本理论，为红外光谱学奠定了基础。1940年以后，红外光谱成为化学和物理研究的重要工具。今年来，干涉仪、计算机和激光光源和红外光谱相结合，诞生了计算机－红外分光光度计、傅立叶红外光谱仪和激光红外光谱仪，开创了崭新的红外光谱领域，促进了红外理论的发展和红外光谱的应用。 二、红外吸收的本质 物质处于不停的运动状态之中，分子经光照射后，就吸收了光能，运动状态从基态跃迁到高能态的激发态。分子的运动能量是量子化的，它不能占有任意的能量，被分子吸收的光子，其能量等于分子动能的两种能量级之差，否则不能被吸收。 分子所吸收的能量可由下式表示： E＝hυ＝hc/λ 式中，E为光子的能量，h为普朗克常数，υ为光子的频率，c为光速，λ为波长。由此可见，光子的能量与频率成正比，与波长成反比。 分子吸收光子以后，依光子能量的大小，可以引起转动、振动和电子能阶的跃迁，红外光谱就是由于分子的振动和转动引起的，又称振－转光谱。
pH测量的基本原理
pH测量的基本原理： 用于确定化学反应过程的最熟悉最古老的零电流测量方法恐怕就是PH测量。 什么是pH，对于PH测量应该知道些什么？ 一般来讲，pH测量就是用来确定某种溶液的酸碱度。 在水中加入酸，水的酸度便会提高，而PH值降低。在水中加入碱，水的碱度便会提高，而PH值是用来表示酸碱度的单位。 当我们讲牛奶是“凉”的或酸是“弱”的时，并不是确定表示事物的状况，这是因为我们没有说出测量单位和测量值。而当我们讲牛奶的温度是10℃，则是一个确切的概念。同样的当我们讲弱酸的pH值为5.2，这也是一个确切的概念。 世界上有各种各样具有不同酸碱强度的酸和碱。例如：盐酸就是一种很强的酸，而硼酸则很弱（可以用来冲洗眼睛和伤口）。 决定酸的强弱程度，主要看氢离子在溶液中离解的多少。强酸中氢离子离解的很广泛，弱酸中则离解的很少。盐酸之所以成为强酸，是因为氯使氢离子几乎完全离解了出来。硼酸之所以是弱酸，是因为只有很少氢离子离解出来。即使化学纯水也有微量被离解：严格地讲，只有在与水分子水合作以前，氢核不是以自由态存在。 H2O+H2O=H3O－+OH－ 由于水合氢离子（H3O）的浓度可与氢离子（H）浓度等同看待，上式可以简化成下述常用的形式： H2O=H++OH－ 此处正的氢离子人们在化学中表示为“H+离子”或“氢核”。水合氢核表示为“水合氢离子”。负的氢氧根离子称为“氢氧化物离子”。利用质量作用定律，对于纯水的离解可以找到一平衡常数加以表示： K= H3O+·ＯＨ－ H2O 由于水只有极少量被离解，因此水的克分子浓度实际上为一常数，并且有平衡常数K可求出水的离子积KW。 KW=K×H2O KW = H3O+·ＯＨ－=10－7·10－7=10mol/l(25℃) 也就是说，对于一升纯水在25℃时存在10－7摩尔H3O－离子和10－7摩尔ＯＨ－离子。为了免于用此克分子浓度负冥指数进行运算，生物学家泽伦森（Soernsen）在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替，并定义为“ pH值”。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数的负值。即： pH=－logH+ 严格地讲,此公式忽略了氢离子(H+)和氢氧根离子(ＯＨ－)的交互作用,因为在离子
光谱技术的简介、应用与发展
光谱技术的简介、应用与发展 光波是由原子内部中运动的电子产生的。由于每种物质的原子内部电子的运动情况都不同，所以它们发射的光波也不同。研究不同物质的发光以及吸收光的情况，有很重要的理论和实际意义，现在已成为一门专业的学科光谱学。 发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱有两种类型，连续光谱和明线光谱。 连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫做谱线，各条谱线对应于不同波长的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱。观察气体的原子光谱，可以使用光谱管，它是一支中间比较细的封闭的玻璃管，里面装有低压气体，管的两端有两个电极。把两个电极接到高压电源上，管里稀薄气体发生辉光放电，产生一定颜色的光。 观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱。 实验证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种元素的原子都有一定的明线光谱。每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线。利用原子的特征谱线可以鉴别物质和研究原子的结构。 吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。例如，让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产生钠气），然后用分光镜来观察，就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线，这就是钠原子的吸收光谱。值得注意的是，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应．这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此，吸收光谱中的谱线（暗线），也是原子的特征谱线，只是通常在吸收光谱中看到的特征谱
吸收光谱测量基本原理
吸收光谱简介 纯白光为一连续的从红色到紫色的光谱，但当白光穿过一个有色宝石，一定颜色或波长可被宝石所吸收，这导致该白光光谱中有一处或几处间断，这些间断以暗线或暗带形式出现。许多宝石显示出在可见光谱中吸收带或线的特征样式，其完整的样式被称为"吸收光谱"。吸收光谱 处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。 吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光，通过温度较低的蒸汽或气体后产生的，如让高温光源发出的白光，通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱。这个光谱背景是明亮的连续光谱。而在钠的标识谱线的位置上出现了暗线。通过大量实验观察总结出一条规律，即每一种元素的吸收光谱里暗线的位置跟他们明线光谱的位置是互相重合的。也就是每种元素所发射的光的频率跟它所吸收的光频率是相同的。 太阳光谱是一种吸收光谱，是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的标识谱线相同的光都被这些气体吸收掉了。因此我们看到的太阳光谱是在连续光谱的背景上分布着许多条暗线。这些暗线是德国物理学家夫琅和费首先发现的称为夫琅和费线。 吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。例如，让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产生钠气），然后用分光镜来观察，就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线（见彩图8．分光镜的分辨本领不够高时，只能看见一条暗线）．这就是钠原子的吸收光谱．值得注意的是，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应．这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光．因此，吸收光谱中的谱线（暗线），也是原子的特征谱线，只是通常在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中的少 光谱分析 光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中的含量达10-10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用．例如，在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时，就要用到光谱分析．在历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素．例如，铷和铯就是从光谱中看到了以前所不知道的特征谱线而被发现的．光谱分
紫外吸收光谱的基本原理
紫外吸收光谱的基本原理，应用与其特点 紫外吸收光谱的基本原理 吸收光谱的产生 许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱. 紫外光谱的表示方法 通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度； 透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长λmax和该波长下的摩尔吸收系数εmax来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的许多无色透明的有机化合物，虽不吸收可见光，但往往能吸收紫外光。如果用一束具有连续波长的紫外光照射有机化合物，这时紫外光中某些波长的光辐射就可以被该化合物的分子所吸收，若将不同波长的吸收光度记录下来，就可获的该化合物的紫外吸收光谱. 通常以波长λ为横轴、吸光度A（百分透光率T%）为纵轴作图，就可获的该化合物的紫外吸收光谱图。 吸光度A，表示单色光通过某一样品时被吸收的程度A=log(I0/I1), I0入射光强度，I1透过光强度； 透光率也称透射率T，为透过光强度I1与入射光强度I0之比值，T= I1/I0透光率T与吸光度A的关系为A=log(1/T) 根据朗伯-比尔定律，吸光度A与溶液浓度c成正比A=εbc ε为摩尔吸光系数，它是浓度为1mol/L的溶液在1cm的吸收池中，在一定波长下测得的吸光度，它表示物质对光能的吸收强度，是各种物质在一定波长下的特征常数，因而是检定化合物的重要数据；c为物质的浓度，单位为mol/L；b为液层厚度，单位为cm。 在紫外吸收光谱中常以吸收带最大吸收处波长λmax和该波长下的摩尔吸收系数εmax来表征化合物吸收特征。吸收光谱反映了物质分子对不同波长紫外光的吸收能力。吸收带的形状、λmax和εmax与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合形状、λmax 和εmax与吸光分子的结构有密切的关系。各种有机化合物的λmax和εmax都有定值，同类化合物的εmax比较接近，处于一个范围。 紫外吸收光谱是由分子中价电子能级跃迁所产生的。由于电子能级跃迁往往要引起分子中核的运动状态的变化，因此在电子跃迁的同时，总是伴随着分子的振动能级和转动能级的跃迁。考虑跃迁前的基态分子并不是全是处于最低振动和转动能级，而是分布在若干不同的
GPS测量基本原理
G P S测量基本原理 Prepared on 24 November 2020
1> 概述 测量学中有测距交会确定点位的方法。与其相似，无线电导航定位系统、卫星激光测距定位系统，其定位原理也是利用测距交会的原理定位。 就无线电导航定位来说，设想在地面上有三个无线电发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法分别测得了接收机至三个发射台的距离d1，d2，d3。只需以三个发射台为球心，以d1，d2，d3为半径作出三个定位球面，即可交会出用户接收机的空间位置。如果只有两个无线电发射台的话，则可根据用户接收机的概略位置交会出接收机的平面位置。这种无线电导航定位系统是迄今为止仍在使用的飞机船舶的的中导航定位方法。 近代卫星大地测量中的卫星激光测距定位也是应用了测距交会定位的原理和方法。虽然用于测距的卫星（表面安装有激光反射镜）是在不停的运动中，但总可以利用固定于地面上三个已知点上的卫星激光测距仪同时测定某一时刻至卫星的距离d1，d2，d3，应用测距交会的原理便可确定该时刻卫星的空间位置。如此，可以确定三可以上卫星的空间位置。如果第四个地面点上（坐标未知）也有一台卫星测距仪同时参与了测定改点到三颗卫星的空间距离，则利用所测定的三个空间距离可交会出该地面点的空间位置。 将无线电信号发射台从地面搬到卫星上，组成一颗卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可利用三个以上地面已知点（控制站）交会处卫星的位置，反之利用三颗以上的卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。这便是GPS卫星定位的基本原理。 GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收三个以上的GPS卫星信号，测量出测站点
紫外差分光谱法烟气综合分析仪(DOAS)标准介绍
紫外差分光谱法烟气综合分析仪（以下简称分析仪）以紫外差分吸收光谱技术为核心的新型产品，主要用于排气管道中有害气体成分的测量，广泛应用于环境监测以及热工参数测量等部门，该分析仪是我公司多年精心研制的具有自主知识产权的高品质仪器，产品多项设计填补空白。产品采用工业级高速处理器，10.1寸工业触摸屏，人机界面兼容按键和触摸双模式，可进行局域网和广域网的组网及数据传输；烟气取样、工况测量、烟气预处理三合一，现场使用方便；内置可充电锂电池，交直流两用，宽输入电压(DC12~28V,AC80~260V),电压适用范围更广；烟气测量采样双量程设计的数学模型修正算法，提高数据测量的准确性和线性度；关键部件采用恒温控制，提高仪器的温度适用范围。精心的设计，友好的人机界面，竭诚为用户提供一款精致、、贴心、耐用的高品仪器 该分析仪性能指标均符合国家环保局颁布的烟气测试仪的有关规定。采用紫外差分吸收光谱技术和化学计量学算法测量SO2、NO、NO2、O2、CO、CO2、H2S等气体的浓度，不受烟气中水蒸气影响，具有较高的测量精度和稳定性，特别适合高湿低硫工况测量，具有测量精度高、可靠性强、响应时间快、使用寿命长等优点。分析仪研制过程中广泛征求专家及广大用户的意见，采用高性能长寿命脉冲氙灯、耐腐蚀吸收池、进口高分辨光谱仪、传感器及新材料领域的高新技术，竭力为用户提供一台质量可靠、性能稳定的高品质仪器。
GB/T37186-2018《气体分析二氧化硫和氮氧化物的测定紫外差分吸收光谱分析法》 HJ/T397-2007《固定源废气监测技术规范》 DB37/T2704-2015《固定污染源废气氮氧化物的测定紫外吸收法》 DB37/T2705-2015《固定污染源废气二氧化硫的测定紫外吸收法》 DB37/T2641-2015《便携式紫外吸收法多气体测量系统技术要求及检测方法》 JJG968-2002《烟气分析仪检定规程》 GB13233-2011《火电厂大气污染物排放标准》 紫外差分光谱法烟气综合分析仪,紫外差分烟气综合分析仪,紫外烟气综合分析仪,紫外差分光谱法烟气分析仪,紫外差分烟气分析仪,紫外烟气分析仪,紫外差分烟气分析仪仪价格,紫外差分烟气分析仪厂家,紫外差分烟气分析技术指标,紫外差分烟气分析仪操作指南,紫外差分烟气分析仪使用方法,紫外差分烟气分析仪,紫外烟气分析仪,紫外差分光谱法烟气分析仪,GB37186紫外差分光谱法烟气分析仪3.技术特点 1.采用紫外光谱差分吸收技术（DOAS）测量固定污染源排气中的SO2、NO、NO2等气体浓度，测量精度高，不受烟气中水蒸气影响，特别适合高湿低硫工况。 2.核心部件具有自主知识产权，关键部件带有恒温、减震装置等措施，有效避免数据漂移，提高测试数据的准确性。 3.双量程设计，根据排放浓度的高低浓度值自动切换高低量程。 4.皮托管、烟气取样管、烟气预处理器三合一，现场使用方便，提高工作效率。 5.紫外光源脉冲氙灯，预热时间短，使用寿命长。 6.10.1寸高亮彩色触摸显示屏，界面美观，操作方便，兼容触摸屏和按键操作。 7.内置锂电池，电池工作时间大于4小时。 8.交直流两用：交流输入80-264V，现场适应性强，尤其针对高电磁干扰工业现场；直流宽压输入，
角度测量的原理及其方法
角度测量的原理及其方法 角度测量原理 一、水平角测量原理 地面上两条直线之间的夹角在水平面上的投影称为水平角。如图 3-1所示，A、B、O为地面上的任意点，通OA和OB直线各作一垂 直面，并把OA和OB分别投影到水平投影面上，其投影线Oa和Ob 的夹角∠aOb，就是∠AOB的水平角β。 如果在角顶O上安置一个带有水平刻度盘的测角仪器，其度盘 中心O′在通过测站O点的铅垂线上，设OA和OB两条方向线在水 平刻度盘上的投影读数为a1和b1，则水平角β为： β= b1 - a1(3-1) 二、竖直角测量原理 在同一竖直面内视线和水平线之间的夹角称为竖直角或称垂直 角。如图3-2所示，视线在水平线之上称为仰角，符号为正；视线在 水平线之下称为俯角，符号为负。
图3-1 水平角测量原理图图3-2 竖直角测 量原理图 如果在测站点O上安置一个带有竖直刻度盘的测角仪器，其竖盘中心通过水平视线，设照准目标点A时视线的读数为n，水平视线的读数为m，则竖直角α为： α= n - m (3-2) 光学经纬仪 一、DJ6级光学经纬仪的构造 它主要由照准部(包括望远镜、竖直度盘、水准器、读数设备)、水平度盘、基座三部分组成。现将各组成部分分别介绍如下：１．望远镜 望远镜的构造和水准仪望远镜构造基本相同，是用来照准远方目标。它和横轴固连在一起放在支架上，并要求望远镜视准轴垂直于横轴，当横轴水平时，望远镜绕横轴旋转的视准面是一个铅垂面。为了控制望远镜的俯仰程度，在照准部外壳上还设置有一套望远镜制动和
微动螺旋。在照准部外壳上还设置有一套水平制动和微动螺旋，以控制水平方向的转动。当拧紧望远镜或照准部的制动螺旋后，转动微动螺旋，望远镜或照准部才能作微小的转动。 ２．水平度盘 水平度盘是用光学玻璃制成圆盘，在盘上按顺时针方向从0°到360°刻有等角度的分划线。相邻两刻划线的格值有1°或30′两种。度盘固定在轴套上，轴套套在轴座上。水平度盘和照准部两者之间的转动关系，由离合器扳手或度盘变换手轮控制。 ３．读数设备 我国制造的DJ6型光学经纬仪采用分微尺读数设备，它把度盘和分微尺的影像，通过一系列透镜的放大和棱镜的折射，反映到读数显微镜内进行读数。在读数显微镜内就能看到水平度盘和分微尺影像,如图3-4所示。度盘上两分划线所对的圆心角，称为度盘分划值。 在读数显微镜内所见到的长刻划线和大号数字是度盘分划线及其注记，短刻划线和小号数字是分微尺的分划线及其注记。分微尺的长度等于度盘１°的分划长度，分微尺分成６大格，每大格又分成10，每小格格值为1′，可估读到0.1′。分微尺的0°分划线是其指标线，它所指度盘上的位置与度盘分划线所截的分微尺长度就是分微尺读数值。为了直接读出小数值，使分微尺注数增大方向与度盘注数方向相反。读数时，以在分微尺上的度盘分划线为准读取度数，而后读取该度盘分划线与分微尺指标线之间的分微尺读数的分数，并估读
IC测试基本原理
本系列一共四章，下面是第一部分，主要讨论芯片开发和生产过程中的IC测试基本原理，内容覆盖了基本的测试原理，影响测试决策的基本因素以及IC测试中的常用术语。 器件测试的主要目的是保证器件在恶劣的环境条件下能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标。用来完成这一功能的自动测试设备是由计算机控制的。因此，测试工程师必须对计算机科学编程和操作系统有详细的认识。测试工程师必须清楚了解测试设备与器件之间的接口，懂得怎样模拟器件将来的电操作环境，这样器件被测试的条件类似于将来应用的环境。 首先有一点必须明确的是，测试成本是一个很重要的因素，关键目的之一就是帮助降低器件的生产成本。甚至在优化的条件下，测试成本有时能占到器件总体成本的40%左右。良品率和测试时间必须达到一个平衡，以取得最好的成本效率。 第一节不同测试目标的考虑 依照器件开发和制造阶段的不同，采用的工艺技术的不同，测试项目种类的不同以及待测器件的不同，测试技术可以分为很多种类。 器件开发阶段的测试包括: ·特征分析：保证设计的正确性，决定器件的性能参数; ·产品测试：确保器件的规格和功能正确的前提下减少测试时间提高成本效率 ·可靠性测试：保证器件能在规定的年限之内能正确工作; ·来料检查：保证在系统生产过程中所有使用的器件都能满足它本身规格书要求，并能正确工作。 制造阶段的测试包括: ·圆片测试：在圆片测试中，要让测试仪管脚与器件尽可能地靠近，保证电缆，测试仪和器件之间的阻抗匹配，以便于时序调整和矫正。因而探针卡的阻抗匹配和延时问题必须加以考虑。 ·封装测试：器件插座和测试头之间的电线引起的电感是芯片载体及封装测试的一个首要的考虑因素。·特征分析测试，包括门临界电压、多域临界电压、旁路电容、金属场临界电压、多层间电阻、金属多点接触电阻、扩散层电阻、接触电阻以及FET寄生漏电等参数测试。 通常的工艺种类包括: · TTL · ECL · CMOS · NMOS · Others 通常的测试项目种类: ·功能测试：真值表，算法向量生成。 ·直流参数测试：开路/短路测试，输出驱动电流测试，漏电电源测试，电源电流测试，转换电平测试等。·交流参数测试：传输延迟测试，建立保持时间测试，功能速度测试，存取时间测试，刷新/等待时间测试，上升/下降时间测试。 第二节直流参数测试 直流测试是基于欧姆定律的用来确定器件电参数的稳态测试方法。比如，漏电流测试就是在输入管脚施加电压，这使输入管脚与电源或地之间的电阻上有电流通过，然后测量其该管脚电流的测试。输出驱动电流测试就是在输出管脚上施加一定电流，然后测量该管脚与地或电源之间的电压差。
浅谈紫外差分吸收光谱用于CEMS
浅谈紫外差分吸收光谱用于CEMS 一、引言 由来及技术背景 差分吸收光谱法（DOAS）最早由德国海德堡大学环境物理研究所的Platt 提出。主要是利用吸收分子在紫外到可见光段的特征吸收来研究大气层的痕量气体成分（CH2O、O3、NO2、SO2、Hg、NH3等）。差分吸收光谱技术是利用空气中气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推演气体的浓度，因此差分吸收光谱方法具有一些传统检测方法所无法比拟的优点。 差分吸收光谱法在烟气监测CEMS中的应用 DOAS广泛应用于测量大气中污染气体浓度，以后逐渐在烟气监测领域也得到应用，差分吸收光谱法的主要优点是可以在不受被测对象化学行为的干扰的情况下来测量它们的绝对浓度，可以通过分析几种气体在同一波段的重叠吸收光谱，来同时测定几种气体的浓度。增加测量气体的数量只需要更改软件，不需要增加硬件。 目前DOAS在烟气监测中的应用方式有两种1、直接测量式CEMS；2、完全抽取式CEMS。其中直接测量式CEMS目前实际使用比例较大。这两种方法都有各自的优缺点。 直接测量式CEMS是将烟道作为一个开放的吸收池，对气体进行实时连续的直接测量，不需要预处理系统，安装方便，维护量小，在一定范围内不受烟道内烟尘和水雾的影响，但当烟尘或水雾较高时此方法就无效了，易耗品较贵，维护需要专业人士，特别是当保护仪表风失效时设备极易被烟道气体污染导致数据的失效。而且现场不容易做对标准物质的比对实验。 完全抽取式CEMS中使用DOAS是将光学平台置于保护箱里，在测量气体前需要对被测气体进行预处理，由于加入了预处理系统安装较为繁琐，维护量较大。但易耗品比较便宜，测量光路不易被污染，维护人员不需要特别专业，适用范围较广，容易实现现场的标准物质比对实验。 本人认为在完全抽取式CEMS中使用DOAS后的产品应该会在以后市场竞争中处于比较有利的地位。原因是1、目前相关的国家标准在计算气体污染物排放时均使用的是以干基为基础的计算，而直接测量式得出的是以湿基为基础的浓
原子吸收光谱法的原理
原子吸收光谱法 原子吸收光谱(Atomic Absorption Spectroscopy,AAS),又称原子分光光度法,就是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收,由特征谱线的特征性与谱线被减弱的程度对待测元素进行定性定量分析的一种仪器分析的方法。 中文名 原子吸收光谱法 外文名 Atomic Absorption Spectroscopy 光线范围 紫外光与可见光 出现时间 上世纪50年代 简称 AAS 测定方法 标准曲线法、标准加入法 别名 原子吸收分光光度法 基本原理 原子吸收光谱法(AAS)就是利用气态原子可以吸收一定波长的光辐射,使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各种原子中电子的能级不同,将有选择性地共振吸收一定波长的辐射光,这个共振吸收波长恰好等于该原子受激发后发射光谱的波长。当光源发射的某一特征波长的光通过原子蒸气时,即入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态(一般情况下都就是第一激发态)所需要的能量频率时,原子中的外层电子将选择性地吸收其同种元素所发射的特征谱线,使入射光减弱。特征谱线因吸收而减弱的程度称吸光度A,在线性范围内与被测元素的含量成正比: A=KC 式中K为常数;C为试样浓度;K包含了所有的常数。此式就就是原子吸收光谱法进行定量分析的理论基础 由于原子能级就是量子化的,因此,在所有的情况下,原子对辐射的吸收都就是有选择性的。由于各元素的原子结构与外层电子的排布不同,元素从基态跃迁至第一激发态时吸收的能量不同,因而各元素的共振吸收线具有不同的特征。由此可作为元素定性的依据,而吸收辐射的强度可作为定量的依据。AAS现已成为无机元素定量分析应用最广泛的一种分析方法。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析。
紫外-可见吸收光谱鉴别技术知识点.
紫外-可见吸收光谱鉴别技术 紫外-可见分光光度法也称为紫外-可见吸收光谱法（UV-vis ），它是依据物质对紫外和可见光区不同波长光的吸收程度进行定性、定量的分析方法。 1．物质对光的选择性吸收 光是一种电磁波，按波长顺序可以划分为不同的光区。不同波长的光具有不同的能量，波长越长，能量越低；波长越短，能量越高。 当一束白光通过棱镜后色散为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光，每种颜色的光又有一定的波长范围。如果把两种光按一定强度比例混合，也可成为白光，这两种颜色的光称为互补色光。图1是互补色光示意图，处于直线关系的两种颜色即为互补色光。 溶液所以呈现不同的颜色是由于该溶液对光具有选择性吸收。当一束白光通过某一有色溶液时，一部分光被溶液选择吸收，另一部分光则通过溶液。例如当白光入射通过KMnO4溶液时，溶液选择性吸收绿光，溶液本身呈现绿光的互补色光，即紫红色。 2．光吸收的基本定律——朗伯-比尔定律 当一束平行单色光垂直照射到一定浓度c 、液层厚度为b 的均匀透明溶液时（如图2），由于溶液吸收了一部分光能，光的强度减弱。透射光强度I t 与入射光强度I 0之比称为透射比，用T 表示；单色光通过溶液时被吸收的程度，称为吸 光度，用A 表示。 400-450650-750 绿 橙 图1 互补色光示意图 图2 光通过溶液示意图 I 0-为入射光强度 I t -为透射光 强度
朗伯和比尔总结了光的吸收与液层厚度、溶液浓度的定量关系。其数学表达式为：A＝k·b·c 。 其物理意义是：当一束平行单色光垂直通过均匀、透明的吸光物质的稀溶液时，溶液的吸光度A与溶液浓度c和液层厚度b的乘积呈正比。 朗伯-比尔定律是紫外-可见分光光度法进行定量分析的理论依据，适用于可见光、紫外光、红外光和均匀非散射的液体、气体及透光固体。 比例常数k称为吸光系数，是吸光物质的特征常数，与入射光的波长、物质的性质和溶液的温度等因素有关，与溶液的浓度大小和液层厚度无关。它表示物质对某一特定波长光的吸收能力，其数值及单位与b、c所取单位有关。 当入射光波长一定时，溶液浓度c为1 g/100mL（或1%）、液层厚度b为1 cm 时的吸光度称为百分吸光系数。药典中所收载的吸光系数均为百分吸光系数。 吸光系数越大，表明该物质对某波长光的吸光能力越强，测定的灵敏度也越高，微量的物质也能准确测出。 如果溶液中同时存在两种或两种以上吸光物质时，只要共存物质不互相影响吸光性质，则总吸光度是各共存物吸光度的和，即A总=Aa + Ab + Ac + …，而各组分的吸光度由各自的浓度与吸光系数所决定。 3．吸收曲线 将不同波长的光照射某一浓度和液层厚度固定的溶液，并测量不同波长下溶液的吸光度，以吸光度A为纵坐标，相应波长λ为横坐标绘制的曲线，称为吸收曲线或吸收光谱。图3为KMnO 4 溶液的吸收曲线。 由图3可见，KMnO 4 溶液对不同波长的光具有选择性吸收，在波长525 nm 处吸收最强，相应波长称为最大吸 图3 不同浓度KMnO4溶液的吸收曲线
基于差分光谱技术的超低烟气检测系统研究
第４0卷第12期 201７年12月合肥工业大学学报（自然科学版）JOURNAL OF HEFEI UNIVERSITY OF T ECHNOLOGY Vol .４0No .12 Dec .201７ 收稿日期：201７‐0５‐2７；修回日期：201７‐0９‐11 基金项目：国家自然科学基金资助项目（４1６0５01７）作者简介：樊 宏（1９８0—），女，江苏常州人，合肥工业大学讲师.DOI ：10.3９６９/j .issn .1003‐５0６0.201７.12.021 基于差分光谱技术的超低烟气检测系统研究 樊 宏1， 江 宇2， 周海金2 （1.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥 23000９；2.中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽合肥 230031） 摘 要：文章提出了基于紫外差分吸收光谱技术的超低烟气监测方法。选用200～230nm 波段的吸收光谱，采用多次反射池技术，降低了SO 2、NO 的监测下限，同时在光谱拟合中加入了N H 3、NO 2、H 2S 的吸收结构，避免了这3种气体对反演结果的影响。系统的零漂与量漂均小于±2％F .S ./７d ，在燃煤电厂现场测试中，与参比仪器的相关系数为0.９６，该系统对烟气中的其他组分（如烟尘、水汽等）具有很好的背景干扰校正能力，为燃煤电厂SO 2、NO 气体的超低排放提供了稳定连续、准确的监测手段，从而推进燃煤电厂超低排放的实施。 关键词：超低烟气；紫外差分吸收；吸收截面；燃煤电厂；二氧化硫 中图分类号：X ８31 文献标识码：A 文章编号：1003‐５0６0（201７）12‐1６９1‐0４ Ｓｔｕｄｙｏｆｕｌｔｒａ‐ｌｏｗｅｍｉｓｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ FAN Hong 1， JIANG Yu 2， ZHOU Haijin 2 （1.School of Instrument Science and Opto ‐electronics Engineering ，Hefei U niversity of T echnology ，Hefei 23000９，China ；2.Key Labo ‐ratory of Environmental Optics and T echnology ，Anhui Institute of Optics and Fine M echanics ，Chinese Academy of Sciences ，Hefei 230031，China ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：T he ultra ‐low flue gas monitoring method based on U V differential absorption spectroscopy is proposed .T he detection limit of SO 2and NO is reduced by using the absorption spectrum of 200‐230nm and multi ‐p ass cell technique .T he absorption structure of N H 3，NO 2and H 2S is added in the spectral fitting to avoid the effect of these gas .T he zero drift and span drift of this system are less than ±2％F .S ./７d .In the field test of coal ‐fired power plant ，the correlation coefficient between the analyzer and reference instrument is 0.９６.T he system has a good background interference correction capability for other components in flue gas such as soot ，water vapor ，etc .T he stable and continuous monitoring for the ultra ‐low emission of SO 2and NO is achieved by using the system in the coal ‐fired p ow er plant ，thus promoting the implementation of ultra ‐low emission of coal ‐fired power plants .Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ultra ‐low flue gas ；UV differential absorption ；absorption cross section ；coal ‐fired power p lant ；SO 2 当前我国的发电方式仍然以火力发电为主， 是世界上最大的煤生产国和消耗国，煤在燃烧的 过程中会产生大量的灰渣、粉尘、SO 2、NO Ｘ气体 等废弃物质［1］，从而带来了酸雨、臭氧和PM 2.５ 等环境污染问题。据《2013—201７年中国大气污 染治理行业深度调研与投资战略规划分析报告》最新数据显示，2011年，电力行业排放的SO 2占我国工业排放总量的４７.５％，而钢铁、水泥、有色冶金行业的SO 2排放量分别为10.６％、13.2％、６.0％。而且据《中国大气污染治理行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》的最新数据，2000—2011年，中国工业废气排放量年均增速为1９％。万方数据