Введение
Часть I. Общие вопросы по теме работы 5
Глава I. Введение 5
Глава II. Состояние проблемы, постановка задачи 16
2.1. Некоторые области применений и круг методов газового анализа 16
2.2. Чувствительность, точность, дисперсия результатов спектральных абсорбционных измерений 19
2.3. Существующие лазерные абсорбционные методы, их особенности и ограничения 25
2.4. Задачи работы 27
Часть II. Спектроскопия с внешними нерезонансными ячейками 29
Глава III. Измерения концентраций no2 в атмосфере с использованием ячеек эрио в многоканалных оптических схемах 29
3.1. Некоторые проблемы, связанные с вариациями содержания двуокиси азота в
атмосфере 29
3.2. Спектр NO2, особенности исследований в разных областях 33
3.3. Свойства ячеек Эрио, выбор геометрии 35
3.4. Измерения в области 400нм 37
а) Эксперимент 37
б) Методика измерений поглощения 40
в) Отражение зеркал и поглощение двуокиси азота в атмосфере. Обсуждение результатов 41
3.5. Измерения в области 635нм 46
а) Экспериментальная установка, частотная модуляция 46
б) Режим частотной модуляции, использование нестационарного нагрева активной среды лазера при инжекции 48
в) Шумовые характеристики 52
г) Метод регрессии при измерениях с высокой чувствительностью 55
д) О предельной чувствительности измерений по калибровочной ячейке в аналитическом канале 56
е) Фоновая концентрации NO2 в атмосфере 58
3.6. Резюме к главе III 60
ГЛАВА IV. Определение углеродного изотопного отношения в выдохе человека .61
4.1. Мотивация разработки методов оптических измерений и требования к ним .61
4.2. Развиваемые в настоящее время методы с применением диодных лазеров 64
4.3. Экспериментальная установка 65
4.4. Методика и процедуры измерений 68
4.4.1 Рабочая спектральная область 68
4.4.2 Обработка спектров 69
4.4.3 Частотная шкала 70
4.4.4. Аппроксимации контуров линий при синтезе спектра поглощения 71
4.5. Результаты и их обсуждение 74
4.5.1. Точность измерений 74
4.5.2 Воспроизводимость 77
4.6. Резюме к главе IV 79
Выводы к части II 79
Часть III. Спектроскопия с внешними резонансными ячейками
ГЛАВА V. Регистрация спектров слабого поглощения по сдвигам фаз модулированного по частоте излучения в условиях глубокой остаточной амплитудной модуляции 81
5.1. Традиционный подход к абсорбционным измерениям по фазовому сдвигу сигнала с амплитудной модуляцией 81
5.2. Измерения концентрации NO2 в атмосфере традиционным фазовым методом, мотивации к развитию 83
5.2.1. Принципиальная схема 83
5.2.2. Процедура демодуляции 84
5.2.3. Частота модуляции 86
5.2.4. Cодержание NO2 в атмосфере 89
5.2.5. Глубина модуляции, девиация частоты, проблема остаточной амплитудной модуляции и спектрального разрешения .91
5.3. Модифицированный подход к абсорбционным измерениям фазовым методом при совместной модуляции частоты и амплитуды излучения 93
5.3.1. Общие соображения 93
5.3.2. Модуляция прямоугольными импульсами 96
5.4. Объект исследований, эксперимент, методы измерений 99
5.4.1. Экспериментальная установка 99
5.4.2. Параметры и режимы работы лазера 102
5.4.3. Демодуляция и восстановление спектра фаз 106
5.5. Спектры поглощения и их обсуждение 108
5.5.1. Рабочий спектральный диапазон, расчет и сопоставление с измеренным спектром методом ICOS 108
5.5.2. Фазовый и оптический спектры 109
5.5.3. Ударное уширение спектральных линий воды 113
5.5.4. Чувствительность измерений коэффициентов поглощения и концентрации молекул 114
5.5.5. Замечания о некоторых возможных путях развития метода и сопоставлениях 116
5.6. Резюме к главе V 118
ГЛАВА VI. Интегральная спектроскопия слабого поглощения с устранением эффектов рассогласования мод лазера и внешнего резонатора 120
6.1. Традиционный метод интегральной спектроскопии 120
6.2. Принципиальная схема R-ICOS, сравнение со схемой ICOS 121
6.2.1. Трехлучевая схема 121
6.2.2. Общее в методах ICOS и R-ICOS 123
6.2.3. Различие и взаимное дополнение возможностей методов 126
6.3. Экспериментальная техника. Методика измерений 129
6.4. Исследуемый газ 132
6.5. Результаты, обсуждение 133
6.6. Резюме к Главе VI 140
Выводы к части III 141
Заключение 143
Литература
