近日，中国科学院合肥物质科学研究院高小明研究员团队研发出一种基于光声光谱法（PAS）的新型气体传感器，可同时高灵敏度检测CO2、CH4和N2O ，并提高长期测量精度。该研究成果发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）杂志上。
图片来源：分析化学（2024）
温室气体引起的全球变暖正在导致冰川融化、海平面上升、风暴加剧等现象，影响全球生态系统的平衡。PAS 通过检测气体吸收调制光辐射产生的声波来实现气体检测。它具有零背景、大动态范围和无限检测波段的优势。
本研究开发的新型PAS温室气体传感器通过将三个声谐振器耦合到光声室中，成功实现了对三种温室气体的同时检测。
研究人员将正弦波驱动的扬声器集成到具有多个谐振器的特殊光声单元中。他们使用一种称为快速傅里叶变换的数学方法，将噪声信号从时域转换为频域。这有助于他们快速找到声谐振器的主要频率。
研究人员通过使激光束在谐振器内来回反射四次，进一步提高了系统的性能。对于像CO2、CH4和N2O这样的气体，由于它们需要很长时间才能完成弛豫过程，研究人员添加了水蒸气来加速弛豫速度。这提高了气体传感器的灵敏度。然后通过连续测量来自不同来源的气体长达10小时来验证该系统。
“我们的传感器为环境监测提供了有效的解决方案。”该研究团队成员曹原博士说。
