Plakat - Wydział Chemii UW

Spektroskopia strat we wnęce optycznej z wykorzystaniem lasera diodowego
Pracownia Teoretycznych Podstaw Chemii Analitycznej
Tomasz Snopczyński
TECHNIKA CRDS
ŹRÓDŁO PROMIENIOWANIA
Spektroskopia strat we wnęce optycznej (ang. Cavity Ring Down
Spectroscopy) jest metodą, która pozwala na pomiar absorpcji z dużą
czułością dzięki umieszczeniu substancji absorbującej wewnątrz wnęki
optycznej. Wnęka ta jest zbudowana z dwóch zwierciadeł o wysokim
współczynniku odbicia (R>99,99%). Impuls światła jest wprowadzany do
wnęki przez jedno ze zwierciadeł. Światło we wnęce ulega
wielokrotnemu odbiciu. Po każdym odbiciu część światła opuszcza
wnękę i jest rejestrowana przez detektor. Szybkość zmian natężenia
światła opuszczającego wnękę jest proporcjonalna do stężenia
absorbera.
Dioda laserowa HL6501MG firmy Hitachi
Kierownik pracy: prof. dr hab. Ewa Bulska
Opiekun: prof. dr hab. Tadeusz Stacewicz (Wydział Fizyki UW)
dr Wojciech Jędral
Parametry diody laserowej:
Moc: 35 mW
Czas trwania impulsu: 50 ns
Częstotliwość powtarzania impulsów: 1 kHz
Długość fali: 656 nm (dla t = 19 °C)
SYGNAŁ CRDS
Długość fali lasera diodowego była przestrajana za pomocą temperatury
P = 1013 hPa
λ= 662 nm
CELE PRACY:
9 zbadanie możliwości oznaczania fluoru metodą CRDS po wcześniejszej
atomizacji w plazmie indukowanej mikrofalami (MIP). Gaz plazmowy został
wzbogacony fluorem w postaci sześciofluorku siarki
α = 4,17 ⋅10−4 m -1
9 zbadaniu możliwości zastosowania techniki CRDS do pomiarów absorpcji
wybranych związków azotu występujących w atmosferze (NO2 i NO•3 )
WNĘKA POMIAROWA
WPŁYW WZAJEMNEJ ODLEGŁOŚCI ELEKTROD W CZASIE
WYŁADOWAŃ I ODLEGŁOŚCI MIEJSCA WYŁADOWAŃ OD
WNĘKI POMIAROWEJ NA STĘŻENIE NO•3 WE WNĘCE
wentylator
cewka
zapłonowa
fotopowielacz
Parametry zwierciadeł:
Średnica: 2 cm
Promień krzywizny: 6 m
Współczynnik odbicia: 99,995 % (dla λ = 660 nm)
komputer
oscyloskop
wnęka
Laser
piecyk
monochromator
fotopowielacz
zasilacz
amperomierz
WYNIKI BADAŃ
W metodzie CRDS współczynnik absorpcji (α ) danej substancji
otrzymujemy porównując ze sobą dwa czasy zaniku: dla wnęki
wypełnionej absorberem (τ ) i wnęki pustej (τ 0 )
1⎛1
Pomiary prowadzono w warunkach przepływu powietrza przez wnękę z
szybkością 0,5 m/s
Rodniki azotanowe ( NO•3 ) były wytwarzane za pomocą wyładowań
elektrycznych
1⎞
α = ⎜⎜ − ⎟⎟
c ⎝τ τ0 ⎠
c – prędkość światła
Taki charakter pomiaru współczynnika absorpcji powoduje, że wynik
końcowy jest niezależny od natężenia światła lasera oraz spektralnej
czułości detektora
450
500
stężenie rodników azotanowych
[ppb]
Zwierciadła firmy Los Gatos
stężenie rodników azotanowych
[ppb]
UKŁAD DO POMIARU ABSORPCJI NO•3
450
400
350
300
250
200
150
100
400
350
300
250
200
150
100
0,5
1
1,5
2
2,5
wzajemna odległość elektrod [cm]
3
3,5
5
10
15
20
25
30
35
odległość miejsca wyładowań od wnęki [cm]
WNIOSKI:
9 odległość miejsca wyładowań od wnęki pomiarowej i wzajemna odległość elektrod
podczas wyładowań na duży wpływ na ilość powstającego NO•3 we wnęce
9 technika CRDS w połączeniu z laserem diodowym może być wykorzystana do
pomiarów absorpcji NO2 i NO•3