近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所大氣物理化學(xué)二室的劉錕等研究人員在高靈敏度小型化吸收光譜傳感技術(shù)研究中取得了新的進(jìn)展。研究成果發(fā)表在Sensors & Actuators: B. Chemical（220, 1000-1005)上。
       基于吸收光譜的光學(xué)傳感技術(shù)，因其實(shí)時(shí)在線、高靈敏度、高選擇性和非入侵式等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大氣、環(huán)境和工業(yè)等領(lǐng)域。為了提高吸收光譜傳感的靈敏度，往往通過光學(xué)多通吸收池增加光和樣品的相互作用程長(zhǎng)。然而，受光斑重合等因素的限制，傳統(tǒng)的光學(xué)吸收池（如Herriott池）很難實(shí)現(xiàn)上百次的光反射，長(zhǎng)光程只能靠增加物理池長(zhǎng)度的方式得到，這樣大大增加了吸收池的體積，難于實(shí)現(xiàn)小型、便攜的高靈敏度傳感設(shè)備。
       劉錕等研究人員通過精心的設(shè)計(jì)，在普通球面反射鏡上實(shí)現(xiàn)反射光斑呈7個(gè)圓圈的分布，充分利用了反射鏡的反射面，在光斑不重合的情況下實(shí)現(xiàn)了高達(dá)215次的光反射，從而用12cm物理基長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)了26米的有效光程。劉錕等研究人員利用所設(shè)計(jì)的新型光學(xué)吸收池，開展了大氣甲烷（CH4）的測(cè)量研究，實(shí)現(xiàn)了100ppb（10-9）的探測(cè)靈敏度和優(yōu)于80 ppb的測(cè)量精度。這一研究成果為發(fā)展小型化、便攜式高靈敏度光學(xué)傳感器提供了有效的手段，也將推動(dòng)對(duì)體積、重量要求嚴(yán)格的無人機(jī)大氣探測(cè)技術(shù)等應(yīng)用的發(fā)展。
       該研究工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年促進(jìn)會(huì)等經(jīng)費(fèi)資助。

光斑在反射鏡面上的分布 

連續(xù)2天測(cè)量大氣甲烷（CH4）結(jié)果