痕量气体

摘要： 高纯气体在半导体器件制作及燃料电池等行业应用广泛,但其杂质气体直接对加工精度及效果产生显著影响,因此对关键痕量杂质气体进行浓度诊断尤为必要.本文基于化学发光光谱理论和氮氧化物催化转化机理,设计了一套痕量NO/NO_(x)同步高精度测量系统,通过标定实验可知,该测量系统具有高线性度(R^(2)=0.99967)、高灵敏度、低检测下限(约25 ppt,1 ppt=10^(–12))、易操作性等优势;同时,综合考虑不同背景气体对荧光、磷光的淬灭效应,建立不同高纯气体中NO_(x)测量方法,并利用该探测系统对实验室常用4种高纯气体(Ar,O_(2),CO_(2),N_(2))中ppb量级的氮氧化物进行测量,结果表示CO_(2)中的NO含量最高,约为9 ppb(1 ppb=10^(–9)),其他高纯气体中的NO含量较低,仅有0—4 ppb,4种高纯气体的NO_(2)含量均较低(<6 ppb);最后结合气体制备及提纯方式对高纯气体中杂质NO_(x)含量进行评价及分析,旨在为燃料电池、半导体器件制备等尖端科技领域提供可靠的杂质气体成分诊断方法和数据基础.

摘要： 大气成分(ACs)影响着大气圈与其他圈层的相互作用。卫星遥感的全球观测能力在大气成分监测方面发挥着独一无二的作用。我国从20世纪70年代开始实施风云气象卫星等遥感卫星计划。从1988年第一颗气象卫星发射经过了二十年的探索和积累,2008年风云三号A星的成功发射实现我国自主卫星大气成分探测零的突破。随后,我国成功实施了多个面向大气成分监测的科学探索和业务卫星计划,大大促进了卫星遥感在气溶胶颗粒物、痕量气体和温室气体监测领域的研究与应用。其中,极轨风云三号和静止风云四号两大系列业务卫星搭载的成像仪以及高分五号和大气环境监测卫星等搭载的气溶胶偏振测量仪,分别提供了高空间覆盖和高时间分辨的气溶胶颗粒物观测。风云三号系列业务卫星和高分五号科学试验卫星上搭载的高光谱探测仪实现了多种痕量气体的监测,而中国首颗全球大气二氧化碳科学试验卫星、风云三号D星和高分五号科学试验卫星先后实现了大气二氧化碳柱浓度的全球探测能力。同时,20世纪90年代以来,卫星大气成分遥感的地面真实性检验工作也取得了显著的进展。2022年4月我国刚刚发射成功的大气环境监测卫星,在全球首次搭载有二氧化碳探测的主动激光雷达,这将提供更高精度的大气二氧化碳和气溶胶颗粒物的观测资料,更好服务于我国大气环境治理和“双碳”战略目标。

摘要： 在距离地球表面120公里内的大气层中,除了氮气、氧气和惰性气体外,还存在着许多痕量气体,这些痕量气体虽然体积浓度小(不到万分之一),但是其变化将对地球大气及生态环境产生重大的影响,比如耳熟能详的温室效应、臭氧空洞等。痕量气体的变化不但影响着现在和未来的世界,而且一直是国际科学前沿关注的热点,目前痕量气体的测量离不开光学的监测技术和手段。如何利用光学技术建立特定的光谱数据库和算法、设计相关仪器探测这些痕量气体的浓度、监测空气质量和污染源,是中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所(以下简称“中科院安徽光机所”)研究员司福祺近10年来最重要的工作。

摘要： 利用热脱附气相色谱法吸附富集环境空气中的痕量二氧化硫,样品经过填充Tenax TA的热脱附管并以200 mL/min流速吸附10 min,在300°C进行脱附后进入气相色谱仪,采用火焰光度检测器,以氮中二氧化硫标准气体建立标准曲线进行定量.结果表明:二氧化硫线性范围为47.0～960 nmol/mol,定量重复性为6.6％,检测限为3.1 nmol/mol,线性相关系数r为0.9983,无机硫化物和其他无机气体杂质均不干扰检测;与大气自动站痕量二氧化硫监测结果之间线性相关系数r为0.91,监测值与分析值随时间的变化趋势无显著性差异.

摘要： 为了分析青藏高原地区甲烷浓度的垂直分布,本文采用腔衰荡光谱技术(CRDS)设计了一套高灵敏度的球载甲烷浓度实时测量系统,该测量系统在基于DSP的单板电路上实现腔模锁定、衰荡信号采集、光谱扫描、数据存储等功能并在DSP上实时处理衰荡信号、光谱信号和浓度等数据.本文首先介绍了CRDS测量原理与采用的光谱处理算法,通过固定高斯线宽的方式改进光谱拟合算法,使得浓度计算结果得到明显提升.然后,分析了电路系统采集的衰荡信号与光谱信号,采集的衰荡信号信噪比达62 dB,并在实验室使用标准气体进行了标定试验,标准气体的测量值标准差σ最大为2.2×10-9,测量值的均方值RMS和标准气体标称值之间的校正可决系数为0.998 7.最后,系统进行了实际试验,在西藏鲁朗地区成功实现了从海拔3 340 m到海拔6 000 m的上升和下降过程中甲烷浓度的测量.该系统可以通过改变激光波长与光腔反射镜测量其他大气痕量气体,进一步改进与优化的系统可以应用到大气同位素丰度的测量中.

摘要： 为精确测量氮气中痕量甲烷(C H 4)浓度,设计并搭建了基于三角环形腔的连续波光腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量装置.衰荡腔为自主加工设计,由一片曲率半径为1 m直径为25 mm的凹面镜和两片直径为12.7 m m的平面镜围成,腔内光路总长为410 m m,腔体材料为殷钢.首先,对系统的基线损耗进行了测量,随后利用氮气作为混合气配置了五种不同浓度的CH4与N2的混合气,利用CH4在1653.7 nm的吸收峰(C H 42ν3带R5支)对气体进行检测,并根据吸收谱线特性,利用洛伦兹线型函数通过最小二乘法拟合出衰荡时间常数τ并计算C H4浓度,所搭建装置对甲烷浓度(体积分数)的检测灵敏度可达54×10-9(五点四亿分之一).最后对浓度为510×10-9(五千一百万分之一)的C H4在6046.7～6047.2 cm-1范围内的吸收光谱进行了测量,并将测得数据依照腔自由光谱范围(FSR)分组后分别拟合出τ和吸收系数,将所得CH4吸收系数与数据库中数据相比,其最大误差低于1.2×10-9 cm-1,最高精度达8.8×10-11 cm-1.

摘要： 近几年我国的雾霾日趋严重,不但对人的健康造成危害、对空中交通造成安全隐患,同时也对很多应用于户外的光学设备造成了影响.为了定量分析不同雾霾等级对基于弹光调制痕量气体浓度检测系统性能的影响,设计了一种测试系统,定量比较了在同一系统中不同PM2.5浓度条件下对等量VOC气体浓度反演的影响.实验中实地采集不同PM 2.5浓度的样气,再分别与标准待测气体混合,最终通过对透射光光谱变化和待测气体浓度反演数据的比较,定量分析PM 2.5浓度对系统的影响.实验中选用甲醛和苯作为待测气体,分别配制了六种浓度的待测气体,对6个雾霾浓度等级(No.1—No.6)分别进行了测试.实验结果显示,当PM2.5浓度增大时,系统光能吸收率降低.当PM2.5浓度等级小于No.3时,衰减变化相对缓慢,而大于No.3后衰减效果明显增强.当PM 2.5浓度小于150μg·m-3时,测试精度优于90％;当PM 2.5浓度超过150μg·m-3时,对VOC浓度反演的影响变强,当达到350μg·m-3时,测试误差将近30％.由此可见,PM2.5浓度对弹光调制系统的气体浓度检测具有显著影响.

摘要： 本文介绍一种基于开放光路傅立叶变换红外光谱(OP-FTIR)方法的痕量气体监测技术.将一台FTIR光谱仪与角反射器阵列构成开放式的探测光路，用高温黑体作为光源，探测光路中的多种大气痕量气体成分.本文研究了对红外傅里叶变换光谱进行定量分析的方法，在HITRAN分子光谱数据库提供线强参数的基础上，模拟计算校准谱，并与实测光谱进行非线性最小二乘拟合，实现了在无需测量校准气体的情况下，同时对多种气体进行浓度反演.文中给出了对CH4、N2O、CO、CO2、甲醛等多种气体成分进行长时间在线监测，并将监测结果与TDLAS等其他方法的监测结果进行了对比与分析.

摘要： 调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体的特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析.在空气痕量气体检测中,一般需要和长光程吸收池相结合使用.调谐半导体激光吸收光谱法就是在调谐半导体激光器与长光程吸收池技术相结合的基础上发展起来的一种新的痕量气体检测方法.这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快.已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测.本文介绍了一种TDLAS系统的浓度标定方法,从理论上进行了分析,然后通过实验证明了这种方法的可行性.

摘要： 本文简略评论了大气痕量气体测量的光谱学和化学技术.光谱技术方面重点介绍差分光学吸收光谱(DOAS)、差分吸收激光雷达(DIAL)、傅里叶变换红外光谱学(FTIR)和可调谐半导体激光吸收光谱(TD-LAS),化学测量技术介绍色谱、质谱和色-质联用技术、化学发光测量技术、基体分离和电子自旋共振技术以及超声膨张技术等,并对宽带光谱测量、光谱技术之间、光谱技术与化学技术之间的联用趋势,以及仪器的小型化趋势作了展望.

摘要： 介绍光腔增强光谱吸收技术(CEAS)分析检测氮恒量氧化物(NOx),它的原理是激光在光腔内的衰减时间与被测气体浓度有关,与激光光强和检测器灵敏度无关,光腔增强技术是在光腔衰荡技术(CRDS)基础上发展而来.它结构简单,具有无需激光准直,对温度,压力,震动没有特别要求,适应移动和便携式测量,也可以用于其它气体如HF、HCl、H2S、NH3、N2O在大气或流程工业中气体测量.

摘要： OH和H02合称为HOx自由基,是大气中重要的氧化剂,对流层中大多数痕量气体主要与HOx反应而被转化或去除。HONO是OH 自由基的一个重要来源且其形成机制仍存在争议,因而HONO研究已成为大气化学／大气环境领域关注的热点或难点之一。在城区或郊区HONO浓度可高达几个 ppb,可是目前的空气质量模式总是明显低估观测值,尤其是在白天时段。为了改进模拟效果,Sarwar et al．(2008)在考虑气相化学反应的同时,把HONO源排放、一个非均相化学反应和一个表面光解反应引入CMAQ 模式,但是模拟结果依然低估HONO观测值,白天时段更加突出。对于白天HONO的形成机制,不同学者提出了不同的观点。

摘要： 在本文中,我人将介绍一个考虑水蒸气的模型,压强在气泡内是均匀的,但温度,水蒸气的密度,乙醇蒸气的密度,氩气的密度在气泡内是非均匀分布的,我们利用痕量气体近似考虑了水蒸气、氩气与乙醇蒸气之间的相互扩散,利用亨利定律和蒸发凝结方程计算了乙醇蒸气和水蒸气在气泡壁处的蒸发与凝结,以及气泡内气体的电离与发光.

摘要： 介绍了我国超纯氢检测技术及现状。其中氧(氩)和氮含量的测定一般选用变温浓缩进样的热导检测器(TCD)气相色谱法、氦离子化检测器(HID)气相色谱法和近期选用的放电型气相色谱法。而根据纯氢、高纯氢和超纯氢国家标准规定，采用直接进样或变温浓缩进样技术的气相色谱法测定超纯氢中CO，CO2,CH4含量，HID气相色谱、变温浓缩TCD气相色谱和配置有甲烷转化器的火焰离子化检测器(HID)气相色谱都可用来进行测定，但规定以变温浓缩TCD气相色谱为仲裁方法。纯氢、高纯氢和超纯氢采用国家标准规定的露点法测定水含量，同时亦允许采用其它等效的方法测定，但露点法为仲裁方法。

摘要： 介绍了我国超纯氢检测技术及现状。其中氧(氩)和氮含量的测定一般选用变温浓缩进样的热导检测器(TCD)气相色谱法、氦离子化检测器(HID)气相色谱法和近期选用的放电型气相色谱法。而根据纯氢、高纯氢和超纯氢国家标准规定，采用直接进样或变温浓缩进样技术的气相色谱法测定超纯氢中CO，CO2,CH4含量，HID气相色谱、变温浓缩TCD气相色谱和配置有甲烷转化器的火焰离子化检测器(HID)气相色谱都可用来进行测定，但规定以变温浓缩TCD气相色谱为仲裁方法。纯氢、高纯氢和超纯氢采用国家标准规定的露点法测定水含量，同时亦允许采用其它等效的方法测定，但露点法为仲裁方法。

摘要： 介绍了我国超纯氢检测技术及现状。其中氧(氩)和氮含量的测定一般选用变温浓缩进样的热导检测器(TCD)气相色谱法、氦离子化检测器(HID)气相色谱法和近期选用的放电型气相色谱法。而根据纯氢、高纯氢和超纯氢国家标准规定，采用直接进样或变温浓缩进样技术的气相色谱法测定超纯氢中CO，CO2,CH4含量，HID气相色谱、变温浓缩TCD气相色谱和配置有甲烷转化器的火焰离子化检测器(HID)气相色谱都可用来进行测定，但规定以变温浓缩TCD气相色谱为仲裁方法。纯氢、高纯氢和超纯氢采用国家标准规定的露点法测定水含量，同时亦允许采用其它等效的方法测定，但露点法为仲裁方法。

摘要： 介绍了我国超纯氢检测技术及现状。其中氧(氩)和氮含量的测定一般选用变温浓缩进样的热导检测器(TCD)气相色谱法、氦离子化检测器(HID)气相色谱法和近期选用的放电型气相色谱法。而根据纯氢、高纯氢和超纯氢国家标准规定，采用直接进样或变温浓缩进样技术的气相色谱法测定超纯氢中CO，CO2,CH4含量，HID气相色谱、变温浓缩TCD气相色谱和配置有甲烷转化器的火焰离子化检测器(HID)气相色谱都可用来进行测定，但规定以变温浓缩TCD气相色谱为仲裁方法。纯氢、高纯氢和超纯氢采用国家标准规定的露点法测定水含量，同时亦允许采用其它等效的方法测定，但露点法为仲裁方法。

摘要： 本发明涉及一种痕量砷化氢气体的吸收介质及其制备方法、痕量砷化氢气体的检测装置及检测方法，属于环保技术领域。本发明痕量砷化氢气体的吸收介质为表面负载有银离子的海藻酸钠胶体颗粒；所述海藻酸钠与银离子摩尔比为30:1～40:1；所述胶体颗粒中水分含量为35％～40％。采用本发明痕量砷化氢气体的吸收介质对砷化氢进行检测，方法简单，灵敏度高，对砷化氢的吸收率高达97.32％。

摘要： 本发明提供一种工业气体中痕量水份和痕量氧检测的联检方法和装置，装置由下述五个部分组成：痕量水份检测：电解测水份的尾气用于氧量标校；痕量氧检测：脱氧气用于校零，测量尾气用于清除空气污染；共用旁路排放和压力调控与水、氧检测并联；使水氧联检具备“检测”和“待命”功能及状态自动转换的辅助气系统；快速清除采样污染的排洗式采样输入部分。装置用于检测含水份和氧＜3PPMv的工业气体时，五分钟内就能获取准确含量值。本发明可以彻底解决在检测范围内的工业气体中，痕量水份和痕量氧长期以来检测不准，传感器容易损坏，检测系统操作费时费事等一系列老大难题，使中国工业气体痕量水份和痕量氧检测技术，首次步入国际同行的前列。

摘要： 一种同时脱除惰气中痕量氧和痕量水的气体净化剂制备方法，属于功能无机材料制备技术领域，特别涉及到一种同时脱除惰气中痕量水和痕量氧的无机净化剂颗粒材料制备方法。本发明的特征是利用氧化还原和活性吸附反应原理制备一种担载型高活性脱氧脱水净化剂颗粒材料，当从钢瓶中出来的气体经过装有该净化剂的填料柱时，能使惰气中的氧和水含量同时降低到零。从而满足一些有机合成、分析测试、电子焊接与加工、或产品包装等许多应用领域无水无氧特殊操作条件需求。

摘要： 本发明涉及一种痕量砷化氢气体的吸收介质及其制备方法、痕量砷化氢气体的检测装置及检测方法，属于环保技术领域。本发明痕量砷化氢气体的吸收介质为表面负载有银离子的海藻酸钠胶体颗粒；所述海藻酸钠与银离子摩尔比为30:1～40:1；所述胶体颗粒中水分含量为35％～40％。采用本发明痕量砷化氢气体的吸收介质对砷化氢进行检测，方法简单，灵敏度高，对砷化氢的吸收率高达97.32％。

摘要： 本发明提供一种工业气体中痕量水份和痕量氧检测的联检方法和装置，装置由下述五个部分组成：痕量水份检测：电解测水份的尾气用于氧量标校；痕量氧检测：脱氧气用于校零，测量尾气用于清除空气污染；共用旁路排放和压力调控与水、氧检测并联；使水氧联检具备“检测”和“待命”功能及状态自动转换的辅助气系统；快速清除采样污染的排洗式采样输入部分。装置用于检测含水份和氧＜3PPMv的工业气体时，五分钟内就能获取准确含量值。本发明可以彻底解决在检测范围内的工业气体中，痕量水份和痕量氧长期以来检测不准，传感器容易损坏，检测系统操作费时费事等一系列老大难题，使中国工业气体痕量水份和痕量氧检测技术，首次步入国际同行的前列。

摘要： 一种同时脱除惰气中痕量氧和痕量水的气体净化剂制备方法，属于功能无机材料制备技术领域，特别涉及到一种同时脱除惰气中痕量水和痕量氧的无机净化剂颗粒材料制备方法。本发明的特征是利用氧化还原和活性吸附反应原理制备一种担载型高活性脱氧脱水净化剂颗粒材料，当从钢瓶中出来的气体经过装有该净化剂的填料柱时，能使惰气中的氧和水含量同时降低到零。从而满足一些有机合成、分析测试、电子焊接与加工、或产品包装等许多应用领域无水无氧特殊操作条件需求。

摘要： 本发明提供了一种气体分布器、气体中痕量氨的在线检测装置及检测方法和应用。其中，气体分布器包括带有微孔的球体和底端开口的倒锥体结构；所述气体中痕量氨的在线检测装置包括由管路依次连接的气体采样单元、气体吸收单元、检测单元，其中气体吸收单元包括带有气体分布器的气体吸收池。本发明的气体中痕量氨的在线检测装置集自动采样、吸收和检测于一体，用于在线检测工业装置气体中痕量氨的含量，具有分析结果准确性、长期运行稳定性和数据反馈及时性，为优化工艺操作提供重要的支撑。

摘要： 本发明提供一种用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，包括：阵列基板；在阵列基本表面通过半导体工艺制备的多个甲醛气体传感器，所述甲醛气体传感器为栅极敏感型传感器，并且多个甲醛气体传感器成周期性分布；其中，所述栅极敏感型传感器包括以碳纳米管作为沟道的FET传感器，依次包括：碳纳米管(CNT)构成的沟道层；位于沟道层上方的介电层；位于沟道层两侧并分隔开的源极以及漏极，介电层位于源极与漏极之间；以及位于源极与漏极之间并形成于介电层上方的敏感层，作为栅极，所述敏感层为连续分布的贵重金属敏感层。本发明的栅极敏感型FET气体传感器阵列，可在气体种类繁多的复杂环境下，例如常见的空气环境中，实现对痕量甲醛气体进行精准检测。

摘要： 本实用新型提供一种用于痕量甲醛气体检测的栅极敏感型FET气体传感器阵列，包括：阵列基板；在阵列基本表面通过半导体工艺制备的多个甲醛气体传感器，所述甲醛气体传感器为栅极敏感型传感器，并且多个甲醛气体传感器成周期性分布；其中，所述栅极敏感型传感器包括以碳纳米管作为沟道的FET传感器，依次包括：碳纳米管(CNT)构成的沟道层；位于沟道层上方的介电层；位于沟道层两侧并分隔开的源极以及漏极，介电层位于源极与漏极之间；以及位于源极与漏极之间并形成于介电层上方的敏感层，作为栅极，所述敏感层为连续分布的贵重金属敏感层。本实用新型的栅极敏感型FET气体传感器阵列，可在气体种类繁多的复杂环境下，例如常见的空气环境中，实现对痕量甲醛气体进行精准检测。

摘要： 本发明公开了一种广泛适用于激光光谱痕量气体检测技术的气体深度干燥方法。根据气体池的结构，设计并制造出腔内干燥装置。根据待测气体的特征，确定腔内干燥装置和外置干燥管内填充物的成分，并确定外置干燥管的规格。将腔内干燥装置放置在气体池中，检测激光光路从安装有腔内干燥装置的气体池中经过，腔外干燥管的一端和气体池的进气阀门连接，另一端是连接待测气体的进样口，气体池出气阀和抽气泵相连。将待测气体从进样口通入气体池，实现对待测气体的深度干燥，并使待测气体中的水汽浓度长时间保持在不影响检测结果的痕量水平。