NIST新型中红外双频梳系统原理图
OP-FTIR与双梳光谱学相结合，采用两种重复频率略有不同的激光频率梳来替代宽带光源，从而缩小了设备尺寸、降低了系统复杂性。
“在本次实验中，该系统将源自一个原始频率梳的近红外光分为两个分支；利用特殊光纤和放大器，拓宽并偏移每个分支频率梳的光谱，并提高其功率；然后在铌酸锂晶体中重组两个分支光，从而产生中红外光。”该研究项目论述道。
保证大气数据的准确性意义非凡
NIST园区坐落于美国科罗拉多州博尔德，该研究项目利用其新型中红外双频梳系统探测了往返距离为600米和2公里的开放式路径。该系统位于NIST大楼顶楼的房间中，第一路径为将光发射至300米远NOAA大楼阳台上的反射镜；第二路径为将光发射至1公里外的反射镜。NOAA大楼阳台上的观测点还记录了N 2O、CO和水含量，NIST大楼顶楼则使用3D声波风速计（sonic anemometer）记录了风速和风向。
新型中红外双频梳系统开放式路径探测示意图
在该研究项目中，测量周期为5天，时间分辨率为2分钟，这样的测量精度足够探测多种气体的大气浓度变化。此次研究结果与传统CO和N 2O单点传感器的结果一致。
值得注意的是，NIST指出，该系统对过量CO与CO 2比率的测量结果与类似城市的研究结果一致，仅为美国国家排放清单（NEI）预测水平的三分之一。这些测量结果提供了衡量燃料在汽车等排放源中燃烧效率的方法。
“与NEI预测水平的比较显示，建立清单资料非常困难，尤其是涉及大面积地区的清单资料，同时有测量数据反馈这些清单资料的准确性也至关重要。”NIST的Kevin Cossel表示，“为了了解和预测空气质量和污染的影响，建模人员确实需要依赖于清单资料，因此清单资料的准确性是至关重要的。”
研究人员计划进一步改进该系统，计划将扩展探测距离，同时还计划通过增加光功率和其他调整来提高其探测灵敏度，从而实现探测更多种类的气体。最后，研究人员正在努力使该系统更加紧凑且坚固。这些进展将有助于提升对空气质量的了解，特别是了解影响臭氧形成因素之间的相互作用。
延伸阅读：
《环境气体传感器技术及市场趋势-2020版》
《传感器技术和市场趋势-2020版》
《微型气体传感器专利全景分析-2018版》
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