半导体激光气体分析仪技术优势探析

与传统的红外气体分析仪相比，半导体激光气体分析仪的突出优势主要有以下两点。

（1）单线吸收光谱，不易受到背景气体的影响

传统非色散红外光谱吸收技术采用的光源谱带较宽，在近红外波段，其谱宽范围内除了被测气体的吸收谱线外，还有其他背景气体的吸收谱线。因此，光源发出的光除了被待测气体的多条吸收谱线吸收外还被一些背景气体的吸收谱线吸收，从而导致测量误差。

而半导体激光吸收光谱技术中使用的激光谱宽小于0.000 1 nm，仅为红外光源谱宽的10-5~10-6，远小于被测气体一条吸收谱线的谱宽。例如，经计算，在2 000 nm波长处，3×106 Hz激光线宽相当于4×10-5 nm，而红外分析仪使用的窄带干涉滤光片带宽一般为10 nm，所以激光线宽是红外带宽的4×10-6。DLAS气体分析仪首先选择被测气体位于特定频率的某一吸收谱线，通过调制激光器的工作电流使激光波长扫描过该吸收谱线，从而获得如图5.8所示的“单线吸收光谱”。

(www.xing528.com)

图5.8　单线吸收光谱测量技术示意图

在选择激光吸收谱线时，应保证在所选吸收谱线频率附近约10倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线，从而避免这些背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰，保证测量的准确性（例如，位于6 408 cm-1波段处的CO吸收谱线附近无H2O吸收谱线，从而测量环境中水分不会对CO的测量产生干扰。

（2）粉尘与视窗污染对测量的影响很小

如上所述，当激光传输光路中的粉尘或视窗污染造成光强衰减时，透射光强的二次谐波信号与直流信号会等比例下降，二者相除之后得到的气体浓度信号，可以克服粉尘和视窗污染对测量结果的影响。实验结果表明粉尘和视窗污染导致光透过率下降到3%以下时，仪器的噪声才会显著增大，示值误差随之增大。激光气体分析仪广泛用于烟道气的原位分析而无须进行样品除尘、除湿处理正是基于这一优势。