激光氣體分析儀原理

激光氣體分析儀原理
1.朗伯-比爾定律
因此，TDLAS技術是一種高分辨率的光譜吸收技術，半導體激光穿過被測氣體的光強衰減可用朗伯-比爾（Lambert-Beer）定律表述式中，IV，0和IV 分別表示頻率V的激光入射時和經過壓力P，濃度X和光程L的氣體后的光強；S（T）表示氣體吸收譜線的強度；線性函數g（v-v0）表征該吸收譜線的形狀。通常情況下氣體的吸收較小，可用式（4-2）來近似表達氣體的吸收。這些關系式表明氣體濃度越高，對光的衰減也越大。因此，可通過測量氣體對激光的衰減來測量氣體的濃度。
2.光譜線的線強
氣體分子的吸收總是和分子內部從低能態到高能態的能級躍遷相聯系的。線強S（T）反映了躍遷過程中受激吸收、受激輻射和自發輻射之間強度的凈效果，是吸收光譜譜線最基本的屬性，由能級間躍遷概率經及處于上下能級的分子數目決定。分子在不同能級之間的分布受溫度的影響，因此光譜線的線強也與溫度相關。如果知道參考線強S（T0），其他溫度下的線強可以由下式求出式中，Q（T）為分子的配分函數；h為普朗克常數；c為光速；k為波爾茲曼常數；En為下能級能量。各種氣體的吸收譜線的線強S（T0）可以查閱相關的光譜數據庫。