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Spectroscopie d'absorption par diode laser accordable

Produits reliés : HF2LI, MFLI, MF-MD, MF-DIG

Description de l'application

Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy Application Diagram

La spectroscopie d'absorption laser à diode accordable (TDLAS) est l'une des techniques les plus courantes pour analyser les propriétés et les constituants des gaz tels que la concentration, la température, la pression et la vitesse d'écoulement. La TDLAS mesure l'absorption de la lumière en fonction de la longueur d'onde à travers un milieu gazeux. Comme son nom l'indique, cette technique utilise généralement un laser à diode à longueur d'onde accordable comme source de lumière. Lorsque la longueur d'onde de la lumière correspond à une ligne d'absorption d'une espèce de gaz présente dans l'échantillon, le photodétecteur enregistre une réduction de l'intensité lumineuse. Lorsque la concentration de gaz est ultra-faible, le changement de transmission induit devient extrêmement faible et difficile à détecter suffisamment rapidement. La sensibilité du TDLAS est considérablement améliorée en modulant le courant du laser, ce qui entraîne une modulation de la longueur d'onde et de l'intensité lumineuse. L'information sur la réponse d'absorption est alors récupérée en démodulant le signal du photodétecteur à la fréquence de modulation et à son harmonique de second ordre.

Stratégies de mesure

Le laser à diode est piloté par un signal continu avec une petite composante alternative superposée à une fréquence comprise entre quelques kHz et quelques MHz. Lorsque les lignes d'absorption du gaz sont inconnues ou que plusieurs lignes d'absorption sont étudiées, la fréquence du laser est balayée sur une large gamme en quelques secondes. Traditionnellement, deux détections synchrones sont nécessaires pour acquérir le signal du photodétecteur et le démoduler à la fréquence de modulation ou à son harmonique de second ordre ; pour améliorer le rapport signal sur bruit (SNR), l'amplitude du signal alternatif - c'est-à-dire la profondeur de démodulation - est optimisée en balayant la fréquence lorsque le signal continu est fixé. Une carte d'acquisition de données (DAQ) est utilisée pour analyser les signaux de mesure provenant des détections synchrones et du signal de commande.

Pourquoi choisir Zurich Instruments

Une seule détection synchrone de Zurich Instruments intègre un grand nombre des fonctionnalités requises pour les applications TDLAS : un instrument remplace le générateur de fonctions, plusieurs détections synchrones et la carte DAQ. La suite logicielle LabOne, incluse avec tous les instruments, fournit les outils nécessaires pour le réglage du signal et la visualisation des données. De la réduction de la complexité de la manipulation à la rapidité de l'acquisition des données, les détections synchrones de Zurich Instruments peuvent faire la différence pour vos mesures TDLAS.

  • Câblage réduit : La détection synchrone MFLI peut générer le signal complet pour le laser à diode. L'ajout de l'option MF-MD permet de démoduler le signal à la fréquence fondamentale et à ses harmoniques simultanément.
  • Meilleure sensibilité : Un petit changement d'absorption est capturé par le MFLI grâce à son bruit d'entrée ultra-faible de 2.5nV/sqrt(Hz).
  • Approche automatisée : L'outil Sweeper de LabOne offre un moyen simple de régler le signal continu et l'amplitude de la composante alternative.
  • Mappage direct : Il n'est pas nécessaire d'utiliser des déclencheurs pour synchroniser le signal d'entraînement et l'acquisition de données. Le Sweeper présente directement les résultats des démodulateurs en fonction de l'offset en courant continu (c'est-à-dire la longueur d'onde de la lumière).

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Publications

He, Y., Ma, Y., Tong, Y., Yu, X. & Tittel, F.K.

Ultra-high sensitive light-induced thermoelastic spectroscopy sensor with a high Q-factor quartz tuning fork and a multipass cell

Opt. Lett. 44, 1904-1907 (2019)

Ma, Y., Tong, Y., He, Y., Jin, X. & Tittel, F.K.

Compact and sensitive mid-infrared all-fiber quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy sensor for carbon monoxide detection

Opt. Express 27, 9302-9312 (2019)

Sun, H. et al.

Highly sensitive acetylene detection based on a compact multi-pass gas cell and optimized wavelength modulation technique

Infrared Physics & Technology, 102, 103012 (2019)

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