法拉第磁旋转光谱高灵敏度检测痕量二氧化氮研究获进展

　　近期，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副研究员刘锟与美国Rice大学教授Frank Tittel合作，在法拉第磁旋转光谱高灵敏度检测痕量二氧化氮（NO2）研究方面取得新进展，相关研究工作以Development of a mid-infrared nitrogen dioxide sensor based on Faraday rotation spectroscopy 为题发表在Sensors and Actuators B: Chemical 期刊上。

　　二氧化氮在大气光化学反应中起着重要作用，其在地表臭氧形成过程中扮演着重要的角色。目前，商业的二氧化氮分析仪在大气二氧化氮测量中，仍然存在测量值偏高、不够精确、响应速度慢等不足，因此，高灵敏度、高精度的二氧化氮检测在大气化学研究中仍然是一个有待解决的课题。

　　研究人员利用二氧化氮分子在纵向磁场中发生能级塞曼分裂效应，开展了法拉第磁旋转光谱高灵敏度检测痕量二氧化氮（NO2）的研究。该技术能够排除大气其它抗磁性分子（如水和二氧化碳等）的吸收干扰，具有探测灵敏度高、精度高、响应快、实时在线非破坏测量等优点，克服了当前商业二氧化氮分析仪所存在的问题。在该技术的研究过程中，刘锟引入了光学多通吸收光谱技术，大大增加了光与样品在磁场中的相互作用程长，最终实现了95ppt的探测灵敏度，并把该技术首次用于大气二氧化氮的长时间连续观测。在该传感装置建立过程中，引入了远程控制功能，在美国休斯顿开展大气二氧化氮长时间连续观测过程中，成功实现了从中国远程控制、监控该传感装置。

　　该研究工作受国家自然科学基金青年项目、面上项目以及中科院青年创新促进会的资助。

法拉第磁旋转二氧化氮传感装置原理框图

连续监测实验室外大气二氧化氮结果

连续长期监测休斯顿大气二氧化氮的日变化统计结果