Том 28, номер 04, статья № 13

Осипов К.Ю., Капитанов В.А., Карапузиков А.И. Разработка и моделирование оптико-акустического газоанализатора с тепловым источником для анализа изотопического отношения углерода. // Оптика атмосферы и океана. 2015. Т. 28. № 04. С. 366-371.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Предложена схема и выполнено численное моделирование работы оптико-акустического газоанализатора с тепловым источником и интерференционным фильтром первого порядка изотопического отношения углерода. Для реализации предлагаемого подхода проведен выбор оптимального спектрального диапазона для работы газоанализатора. В выбранном диапазоне длин волн проанализированы спектральные характеристики атмосферы, а также газы, наличие которых в составе исследуемых проб может оказывать влияние на результат измерения. Разрабатываемый газоанализатор позволяет определять изотопическое отношение углерода 13С/12С в CO2 исследуемых пробах с погрешностью около 0,5‰ и может быть использован для определения содержания молекул таких газов, как SO2, CO, NH3, линии поглощения которых попадают в выбранный спектральный диапазон.
 

Ключевые слова:

газоанализ, изотопическое отношение углерода, оптико-акустический детектор, спектр поглощения, интерферометр Фабри–Перо

Список литературы:

  1. Агеев Б.Г., Зотикова А.П., Падалко Н.Л., Пономарёв Ю.Н., Савчук Д.А., Сапожникова В.А., Черников Е.В. Вариации содержания воды, СО2 и изотопного состава углерода СО2 в годичных кольцах кедра сибирского // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, №2. С. 149–154.
  2. Erdélyi M., Richter D., Tittel F.K.  13CO2/12CO2 isotopic ratio measurements using a difference frequency-based sensor operating at 4.35 mm // Appl. Phys. B. 2002. V. 75, N 2–3. P. 289–295.
  3. Modak A.S. Stable isotope breath tests in clinical medicine: A review // J. Breath Res. 2007. V. 1, N 1. P. R1–R13.
  4. Stepanov E.V.  Laser analysis of the 13C/12C isotope ratio in CO2 in exhaled air // Quantum Electron. 2002. V. 32, N 11. P. 981–986.
  5. Gagliardi G., Castrillo A., Iannone R.Q., Kerstel E.R.T., Gianfrani L. High-precision determination of the 13CO2/12CO2 isotope ratio using a portable 2.008-mm diode-laser spectrometer // Appl. Phys. B. 2003. V. 77, N 1. P. 119–124.
  6. Степанов Е.В., Глушко А.Н., Касоев С.Г., Коваль А.В., Лапшин Д.А. Лазерный спектрофотометр ближнего ИК-диапазона для сравнительного анализа изотопического содержания CO2 в пробах выдыхаемого воздуха // Квант. электрон. 2011. Т. 41, № 12. С. 1124–1130.
  7. Meier-Augenstein W. Applied gas chromatography coupled to isotope ratio mass spectrometry // J. Chromatog. A. 1999. V. 842, N 1–2. P. 351–371.
  8. Осипов К.Ю., Капитанов В.А. Моделирование оптико-акустического анализатора SF6 в атмосферном воздухе с частотной модуляцией излучения теплового источника // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. С. 810–814.
  9. LumaScence  Technologies. SF6 Leak Detector 3434i. URL: http: // www.lumasenseinc.com/EN/ products/gas-monitoring/gas-monitoring-instruments/sf6-leak-detector. html
  10. Rothman L.S., Gordon I.E., Babikov Y., Barbe A., Benner D.C., Bernath P.F., Birk M., Bizzocchi L., Boudon V., Brown L.R., Campargue A., Chance K., Cohen E.A., Coudert L.H., Devi V.M., Drouin B.J., Fayt A., Flaud J.-M., Gamache R.R., Harrison J.J., Hartmann J.M., Hill C., Hodges J.T., Jacquemart D., Jolly A., Lamouroux J., Le Roy R.J., Li G., Long D.A., Lyulin O.M., Mackie C.J., Massie S.T., Mikhailenko S., Muller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Orphal J., Perevalov V., Perrin A., Polovtseva E.R., Richard C., Smith M.A.H., Starikova E., Sung K., Tashkun S., Tennyson J., Toon G.C., Tyuterev Vl.G., Wagner G. The HITRAN 2012 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 4–50.
  11. Никифорова О.Ю., Пономарёв Ю.Н., Карапузиков А.И. Учет влажности пробы выдыхаемого воздуха при детектировании газов-биомаркеров // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 4. С. 336–341.
  12. Electro optical components, inc. Infrared Optical Filters. IR Interference Filters: 1.5–20 mm. URL: http://www. eoc-inc.com/noc/angular_shift.htm
  13. Зенинари В., Капитанов В.А., Пономарёв Ю.Н., Куртуа Д. Резонансная фотоакустическая ячейка Гельмгольца для спектроскопии слабо поглощающих газов и газоанализа // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 10. С. 968–980.
  14. Song K., Cha H.K., Kapitanov V.A., Ponomarev Yu.N., Rostov A.P., Courtois D., Parvitte B., Zeninari V. Differential Helmholtz resonant photoacoustic cell for spectroscopy and gas analysis with room-temperature diode lasers // Appl. Phys. B. 2002. V. 75, N 2–3. P. 215–227.
  15. Kurth S., Hiller K., Neumann N., Heinze M., Doetzel W., Gessner T.  Tunable Fabry–Perot Interferometer for 3–5 mm wavelength with bulk micromachined reflector carrier // Proc. SPIE 4983, MOEMS and Miniaturized Systems III, 215 (January 21, 2003). P. 215–226.
  16. Max J.A.L., Audaire L. et al. Méthodes et techniques de traitement du signal et applications aux mesures physiques / par J. Max; avec la collab. de L. Audaire. [et al.]. Masson, Paris, New York: Masson, 1981.

Вернуться