Том 21, номер 05, статья № 7

Аннотация:

С помощью численного моделирования оценены погрешности определения концентрации метана в воздухе диодным лазерным детектором, обусловленные различием температуры и давления в измерительных ячейках, примесями водяного пара, углекислого газа и этилена в исследуемой пробе, а также случайным шумом.
Показано, что влияние линии поглощения постороннего газа в регистрируемом спектре, наряду с аналитической линией метана, может приводить к значению восстановленной концентрации метана как выше, так и ниже истинной концентрации.
Суммарная погрешность определения концентрации метана в атмосферных условиях, обусловленная наличием водяного пара и углекислого газа в пробе и случайным шумом, не превосходит 1%. Различия температуры и давления в измерительных ячейках, не превышающие 1° и 1 торр, дают погрешность определения концентрации не более 1,5%. При равных концентрациях метана и этилена в анализируемой пробе погрешность определения метана по спектру поглощения может достигать 15%.

Список литературы:

1. Бажин Н.М. Атмосферный метан // Химия в интересах устойчивого развития 1993. Т. 1. С. 381-396.
2. Детектор метана. Техническое описание. М.: Институт общей физики РАН, 1999. 21 c.
3. Nadezhdinskii A., Berezin A., Chernin S., Ershov O. and Kutnyak V. High sensitivity methane analyzer based on tuned near infrared diode laser // Spectrochim. Acta A. 1999. V. 55. Is. 10. P. 2083-2089.
4. Berezin A.G., Ershov O.V., Nadezhdinskii A.I., Shapovalov Yu.P. Mobile methane sensor based on 1.65 diode laser: results of field tests // Abstracts of Reports at XIV Symp. on High Resolution Molecular Spectroscopy. Tomsk: Institute of Atmospheric Optics SB RAS, 2003. H19. P. 107.
5. Gladyshev A.V., Belovolov M.I., Vasiliev S.A., Dianov E.M., Medvedkov O.I., Nadezhdinskii A.I., Ershov O.V., Beresin A.G., Duraev V.P., Nedelin E.T. Tunable single-frequency diode laser at wavelength λ= 1.65μm for methane concentration measurements // Spectrochim. Acta A. 2004. V. 60. Issue 14. P. 3337-3340.
6. Boschetti A., Bassi D., Iacob E., Iannotta S., Ricci L., Scotoni M. Resonant photoacoustic simultaneous detection of methane and ethylene by means of a 1.63 m diode laser // Appl. Phys. B. 2002. V. 74. N 3. P. 273-278.
7. Besson J.-Ph., Schilt S., Thevenaz L. Multi-gas sensing based on photoacoustic spectroscopy using tunable laser diodes // Spectrochim. Acta A. 2004. V. 60. Issue 14. P. 3449-3456.
8. Zeninari V., Parvitte B., Courtois D., Kapitanov V.A., Ponomarev Yu.N. Methane detection on the sub-ppm level with a near-infrared diode laser photoacoustic sensor // Infrared Phys. Technol. 2003. V. 44. Is. 4. P. 253-261.
9. Grossel A., Zeninari V., Joly L., Parvitte B., Courtois D., Durry G. New improvements in methane detection using a Helmholtz resonant photoacoustic laser sensor: A comparison between near-IR diode lasers and mid-IR quantum cascade lasers // Spectrochim. Acta A. 2006. V. 63. Is. 5. P. 1021-1028.
10. Fawcett B.L., Parkes A.M., Shallcross D.E., Orr-Ewing A.J. Phys. Trace detection of methane using continuous wave cavity ring-down spectroscopy at 1.65 m // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. V. 4. Is. 24. P. 5960.
11. Fischer C., Sigrist M. Cavity ring-down spectroscopy on trace-gases with a compact mid-IR difference frequency laser system // Conf. on Lasers and Electro-Optics. 2003. CLEO'03. Baltimore, 2003. P. 472-473.
12. Ngai A.K.Y., Persijn S.T., Von Basum G., Harren F.J.M. Automatically tunable continuous-wave optical parametric oscillator for high-resolution spectroscopy and sensitive trace-gas detection // Appl. Phys. B. 2006. V. 85. N 2-3. P. 173-180.
13. Капитанов В.А., Тырышкин И.С., Криволуцкий Н.П., Пономарев Ю.Н. Пространственное распределение метана над водной поверхностью оз. Байкал // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17. № 8. С. 617-620.
14. Kapitanov V.A., Tyryshkin I.S., Krivolutskii N.P., Ponomarev Yu.N., De Batist M., Gnatovsky R.Yu. Spatial distribution of methane over Lake Baikal surface // Spectrochim. Acta A. 2007. V. 66. Is. 4-5. P. 788-795.
15. Капитанов В.А., Пономарев Ю.Н. Измерения эмиссии метана растениями в аэробных условиях лазерным метанометром // Оптика атмосф. и океана. 2006. Т. 19. № 5. С. 399-403.
16. Triki M., Chenevier M., Sadeghi N., Romanini D. Absorption spectroscopy in a high-finesse optical cavity applied to the study of radicals produced in a low pressure plasma discharge // Abstracts of Papers on 6th Int. Conf. on Tunable Diode Laser Spectroscopy, July 9-13, 2007, Reims, France, B-2. P. 55.
17. Агеев Б.Г., Капитанов В.А., Пономарев Ю.Н., Сапожникова В.А. Исследование эмиссии растениями углекислого газа, этилена, метана методами лазерного газоанализа // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20. № 9. С. 795-798.
18. Parkes A.M., Lindley R.E., Orr-Ewing A.J. Absorption cross-sections and pressure broadening of rotational lines in the 5 + 9 band of ethene measured by diode laser cavity ring down spectroscopy // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004. V. 6. N 23. P. 5313-5317.
19. Kapitanov V.A., Ponomarev Yu.N., Tyryshkin I.S. Fine structure of methane and ethylene absorption spectra within 6040-6179 cm^-1 spectral range // Abstract of Reports at XV Symposium on High Resolution Molecular Spectroscopy, July 18-21, 2006. Tomsk (2006). G6. P. 114.
20. Kapitanov V.A., Ponomarev Yu.N. High resolution ethylene absorption spectrum between 6035 cm^-1 and 6210 cm^-1 // Int. Conf. TDLS-2007, 2007. Reims, France. D-2. P. 95.
21. Kapitanov V.A., Ponomarev Yu.N., Tyryshkin I.S., Rostov A.P. Two channel opto-acoustic diode laser spectrometer and fine structure of methane absorption spectra in 6070-6180 cm^-1 region // Spectrochim. Acta A. 2007. V. 66. Is. 4-5. P. 811-818.