- 近红外光谱 /
- 谱线强度 /
- 自加宽系数
双光程 /
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1 μm波段水分子吸收光谱双光程同步测量方法研究
郑健捷 , 朱文越 , 刘强 , 马宏亮 , 刘锟 , 钱仙妹 , 陈杰 , 杨韬
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图 1 实验装置示意图
Fig. 1. Sketch of the experimental setup.
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图 2 吸收池结构示意图 (a)吸收池的正面; (b)吸收池的背面
Fig. 2. Schematics of absorption cell structure: (a) Front of the absorption cell; (b) back of the absorption cell.
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图 3 He-Ne激光器在反射镜上的长光程(外圈与中圈)和短光程(内圈)实际光斑
Fig. 3. The actual spots of long optical path (outer circle and middle circle) and short optical path (inner circle) of He-Ne laser on the mirror.
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图 4 70 h内的多通吸收池中压力变化图
Fig. 4. Pressure change in the multi-pass absorption cell in 70 h.
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图 5 1.5 h内激光器与光梳拍频信号(fb)的频率变化
Fig. 5. Frequency variation of the beat signal (fb) between the laser and the optical comb within 1.5 h.
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图 6 同时记录的光谱示例 (a)短光程水分子吸收信号; (b)长光程水分子吸收信号; (c)F-P标准具纵模信号
Fig. 6. Examples of spectra recorded simultaneously: (a) Short optical path water vapor absorption signal; (b) long optical path water vapor absorption signal; (c) the longitudinal mode signal of F-P etalon.
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图 7 (a), (b)在长光程中9152.53 cm–1处纯水分子的吸收系数和拟合残差; (c), (d)在短光程中纯水分子在相同光谱线位置的吸收系数和拟合残差
Fig. 7. (a), (b) Absorption coefficient and fitting residual of water vapor at 9152.53 cm–1 in long optical path; (c), (d) absorption coefficients and fitting residuals of pure water vapor at the same spectral line position in a short optical path.
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图 8 温度300 K时, 水分子在9152.53 cm–1处单位距离上的积分吸光度与粒子数浓度的线性拟合结果及其拟合残差(左上角小图显示了3.626 × 1017 molecule·cm–3下5组单位距离上积分吸光度平均后的标准差. 因标准差过小, 主图上未完全显示)
Fig. 8. At a temperature of 300 K, the linear fitting results and fitting residual errors of the integrated absorbance per unit distance of water vapor at 9152.53 cm–1 against the particle number concentration. (The minor image in the upper left corner shows the average standard deviation of the integrated absorbance of the 5 groups of unit distances under 3.626 × 1017 molecule·cm–3. However, the standard deviation is so small that it is not fully displayed on the main image)
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图 9 300 K时, 9152.53 cm–1处水分子洛伦兹线宽与压力的线性拟合结果
Fig. 9. At a temperature of 300 K, the linear fitting result of the Lorentzian line width against pressure of water vapor at 9152.53 cm–1.
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表 1 296 K温度下9153 cm–1处各参数与其对线强不确定度的贡献
Table 1. Parameters at 9153 cm–1 and their contribution to the uncertainty of line intensityat 296 K.
| 参数 | 参数值 | 相对不确 定度/% | 对线强不确定度的贡献/% |
| Afit | 0.01126542 cm–1 | 0.014 | 99.9746 |
| kw | 1 | 0.72 | 0.0127 |
| T | 300 K | 0.017 | ~0 |
| KT | 1.01139 | 0.028 | — |
| V | 2.6 L | 0 | 0 |
| P | 397.3 Pa | 0.025 | ~0 |
| L | 7246 cm | 0.13 | ~0 |
| qleak | 4.54 × 10–4 Pa·L·s–1 | 0.003 | ~0 |
| riso | 0.9973 | 0.01 | 0.0127 |
| S | 1.6435 × 10–23 cm·molecule–1 | 0.74 |
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