概念

差分吸收法是利用吸收線上和線外的吸收差異而進(jìn)行探測(cè)的方法。更一般地說(shuō)，在吸收城附近進(jìn)行掃描測(cè)量，稱為吸收光譜法，這時(shí)的探測(cè)結(jié)果將更為準(zhǔn)確。

差分吸收法原理

差分吸收光譜是基于比爾朗伯定律，依靠痕量氣體的指紋吸收特征來(lái)實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量的，其特別的地方在于采用差分技術(shù)排除了氣溶膠和儀器反射等因素的消光影響，目前所采用波段絕大多數(shù)為紫外可見(jiàn)波段，不過(guò)也有人將其推廣到紅外波段，以測(cè)量甲烷和二氧化碳等成分。DOAS目前主要應(yīng)用于測(cè)量對(duì)流層和平流層中的大氣痕量氣體的濃度分布和變化，如二氧化硫，二氧化氮，臭氧，甲醛，苯，甲苯，亞硝酸和OClO等，當(dāng)前也可用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分析。DOAS系統(tǒng)按照光源可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式，前者采用氙燈為光源（現(xiàn)在很多人在研究如何用LED代替昂貴易損的氙燈，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還不錯(cuò)），后者采用太陽(yáng)光或月光為光源。

根據(jù)朗伯-比爾定律，處在某一長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光程中的某種氣體的濃度N和發(fā)射端發(fā)出的光強(qiáng)I0（λ）及接收端接收到的光強(qiáng)I（λ）有以下關(guān)系：

I （λ） = I0（λ） e-LNσ（λ）

如果知道了I （λ）、I0（λ）、L、σ（λ）的大小，就可以確定被測(cè)氣體的濃度N，這種分析方法稱為絕對(duì)吸收光譜法。 實(shí)際上在光程較長(zhǎng)時(shí)，我們通常采用差分吸收光譜法。 差分吸收光譜系統(tǒng)的基本原理是利用氣體分子對(duì)光線的差分吸收。在紫外和近紫外附近，分子的吸收光譜主要是由分子或原子的電子躍遷引起的，該吸收光譜包括慢變的寬帶吸收和快變的窄帶吸收，去除寬帶吸收剩下窄帶吸收后，通常稱這個(gè)窄帶吸收為差分吸收，對(duì)應(yīng)的吸收截面為差分吸收截面。比較被測(cè)氣體的差分吸收光譜和差分吸收截面，用最小二乘法擬合，可以計(jì)算出被測(cè)氣體的濃度。

差分吸收法優(yōu)點(diǎn)

1、差分吸收光譜系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍很廣，所測(cè)得的氣體濃度是沿幾百米到幾公里長(zhǎng)的光路上的氣體濃度的均值，可以消除某些污染排放源對(duì)測(cè)量的干擾，所以測(cè)量結(jié)果更具有代表性。

2、由于該方法是非接觸性測(cè)量，因而可以避免一些誤差源的影響，比如檢測(cè)對(duì)象的化學(xué)變化、采樣器壁的吸附損失等，這特別適合于測(cè)量一些性質(zhì)比較活潑的氣體分子和離子的質(zhì)量濃度。

3、差分吸收光譜方法的測(cè)量周期短、響應(yīng)快，并且儀器可實(shí)現(xiàn)紫外到可見(jiàn)光譜區(qū)的掃描，從而用一臺(tái)儀器可實(shí)時(shí)檢測(cè)多種不同氣體的質(zhì)量濃度。

4、DOAS系統(tǒng)采用光學(xué)儀器比較穩(wěn)定，因此，維護(hù)量小，運(yùn)行費(fèi)用低。 此外，差分吸收光譜技術(shù)可對(duì)光譜反演算法中剩余光譜成分的分析，在揭示空氣中尚未發(fā)現(xiàn)的成分方面有很大的潛力。