Een team van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een hooggevoelige differentiële Helmholtz-fotoakoestische cel ontwikkeld en met succes toegepast op methaandetectie.

Relevante resultaten zijn gepubliceerd in Optics Express .

Fotoakoestische spectroscopie is een indirecte absorptiespectroscopietechniek, die gasconcentratie verkrijgt door het fotoakoestische signaal te detecteren dat door het gemeten gas wordt gegenereerd. Vanwege de voordelen van hoge gevoeligheid, goede selectiviteit en nul-achtergronddetectie, wordt fotoakoestische spectroscopie veel gebruikt in omgevingsmonitoring, medische diagnose, verbrandingsanalyse, vermogensdetectie en andere gebieden.

De fotoakoestische detectieprestaties worden echter gemakkelijk beïnvloed door verschillende geluiden, evenals coherente geluiden die worden gegenereerd door de fotoakoestische celwand die lichtenergie absorbeert. Momenteel zijn er weinig rapporten over het gelijktijdig onderdrukken van coherente en onsamenhangende ruis en het versterken van fotoakoestische signalen.

"Ons onderzoek is gebaseerd op het principe van fotoakoestische detectie", zegt prof. Fang Yonghua, die het team leidde, "de cel heeft een speciale structuur, waardoor de lichtstraal meerdere keren kan worden gereflecteerd op de vergulde binnenwand, en wekt zo een hoger fotoakoestisch signaal op."

Wat betreft de foto-akoestische celwand met coherente ruis die wordt geproduceerd bij het absorberen van lichtenergie, ze gebruikten golflengtemodulatie en tweede harmonische technologie om het te onderdrukken.

De differentiële eigenschappen van de fotoakoestische cel hielpen ook om de onsamenhangende ruis te onderdrukken. De fotoakoestische cel werd ook in detail gesimuleerd en geoptimaliseerd, wat de vervangingssnelheid van het gemeten gas verder verbeterde en superieure prestaties behaalde.

De onderzoekers testten het later in het methaangasdetectie-experiment en de fotoakoestische cel vertoonde een goede lineariteit en gevoeligheid.

Wanneer de excitatielichtbron een laagvermogen (6 mW) nabij-infrarood (1653 nm) gedistribueerde feedbacklaser was, werd de minimale detectielimiet van 177 ppb bereikt binnen een detectietijd van één seconde, en de overeenkomstige genormaliseerde ruisequivalente absorptiecoëfficiënt was 4,1 ×10 ^–10 cm–1WHZ ^–1/2 . Dit was veel nauwkeuriger dan eerder gerapporteerde genormaliseerde ruisequivalente absorptiecoëfficiënten, die ongeveer 10 ^-8 waren tot 10 ^-10 bestellen. + Verder verkennen

Geminiaturiseerde, zeer gevoelige ultrasone sensor voor fotoakoestische beeldvorming