طیف سنج لیزر اختلاف فرکانسMIR برای آشکارسازی CO در شعله

Abstract

در این مقاله یک لیزر موج پیوسته و کوک پذیر در ناحیه مادون قرمز میان (MIR) به روش تولید اختلاف فرکانس (Difference - Frequency Generation) تولید شده است. برای تولید لیزر یاد شده از دو لیزر دیود موجو پیوسته و کوک پذیر به عنوان چشمه های لیزری مولد دمش و سیگنال و یک محیط غیر خطی استفاده شده است. طول موج چشمه ها در ناحیه مادون قرمز نزدیک قرار دارند و دارای توانهای خروجی 20 و 30 میلی وات به ترتیب در طول موجهای 789 و 681 نانومتر می باشند. به وسیله تغییر دمای لیزرهای مولد, طول موجهای آنها را می توان به ترتیب از 787 تا 791 نانومتر و از 680 تا 682 نانومتر تغییر داد و روی طول موج دلخواه کوک کرد. کوک پذیری لیزرهای مولد به کوک پذیری لیزر تولید شده در ناحیه مادون قرمز میانه از 8/4 تا 1/5 میکرون می انجامد . محیط غیر خطی مورد استفاده یک بلور سولفید گالیوم نقره( AgGaS2) می باشد که برای 90 درجه نوع اول جورشدگی فاز, برش داده شده و به منظور کوک پذیری لیزر تولید شده, دمای بلور از 27 تا 81 درجه سانتیگراد با دقت 1/0 درجه سانتیگراد تغییر داده شده است. شفافیت بلور یاد شده ناحیه وسیعی از 5/0 تا 13 میکرون را در برمی گیرد و از این رو برای تولید لیزر در این ناحیه بسیار مناسب می باشد. برای همپوشانی بهتر لیزرهای مولد در بلور, سطح مقطع پرتوهای غیر گوسی آنها به کمک دو عدسی استوانه ای به سطح مقطعهای تقریبا گوسی تبدیل شده است. لیزر تولید شده در ناحیه مادون قرمز میانه که دارای توان خروجی ای از مرتبه نانووات می باشد, توسط یک آشکارساز حساس به نورمادون قرمز دریافت می گردد و توسط یک مدوله ساز روی صفحه یک رایانه قابل مشاهده است. پس از بهینه سازی لیزر یاد شده, از آن در آشکارسازی خط چرخشی P(21)مولکول منواکسید کربن (CO) به روش طیف سنجی جذبی استفاده شده است. در آشکارسازی خط چرخشی یاد شده, لیزر تولید شده به سمت یک محفظه به طول 10 سانتیمتر حاوی 540 میلی بار منواکسید کربن با دریچه های شفاف نسبت به طول موج فرودی (865/4 میکرون) هدایت شده است. سپس ضریب خود- پهن شدگی مولکول منواکسید کربن با تغییر فشار گاز منواکسید کربن درون محفظه و اندازه گیری پهنای خط جذبی آن در هر بار تغییر فشار اندازه گیری و با داده های استاندارد جهانی (Hitran 96) مقایسه شده است. نتیجه این مقایسه دقت قابل قبول اندازه گیری ما را مشخص می کند. ضریب پهن شدگی - برخوردی مولکول منواکسید کربن نیز اندازه گیری شده است. در پایان, خط چرخشی P(21) مولکول منواکسید کربن در یک شعله استاندارد (Mckenna) که با گاز متان کار می کند دریابی و درصد میزان وجود آن در شعله اندازه گیری شده است. ردیابی مولکول منواکسید کربن در شعله استاندارد Mckenna در حالی انجام شده است که شعله با آهنگ ورودی 5/1 لیتر گاز متان در دقیقه کار می کرده است و منواکسید کربن به آن اضافه نشده است.