【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中科院合肥研究院安光所高曉明研究員團(tuán)隊(duì)在靜態(tài)磁場法拉第旋轉(zhuǎn)光譜研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以《基于環(huán)形陣列永磁體的法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO2傳感器》為題發(fā)表在國際TOP期刊Analytical Chemistry上。
 

　　法拉第旋轉(zhuǎn)光譜(FRS)通過檢測沉浸在外部縱向磁場中的氣體介質(zhì)所引起的線偏振光偏振狀態(tài)的變化，從而實(shí)現(xiàn)對基態(tài)或上電子態(tài)具有磁偶極矩的順磁性分子的高靈敏度檢測。該光譜檢測方法對水汽、CO2等抗磁性分子具有天然的免疫力，這使得其表現(xiàn)出高度的樣品特異性。同時，由于采用了一對相互接近正交的偏振器極大抑制了激光噪聲，法拉第旋轉(zhuǎn)光譜具有非常高的檢測靈敏度。
 

　　目前法拉第旋轉(zhuǎn)光譜信號主要由螺線管線圈產(chǎn)生的交流磁場調(diào)制樣品吸收線的塞曼分裂而產(chǎn)生。針對正弦電磁場在激發(fā)磁光效應(yīng)時所存在的高功耗、電磁干擾、產(chǎn)生大量焦耳熱等缺陷，團(tuán)隊(duì)劉錕研究員，博士后曹淵等人提出了一種基于稀土永磁體的靜態(tài)磁場法拉第旋轉(zhuǎn)光譜傳感裝置。研究團(tuán)隊(duì)將十四個完全相同的環(huán)形釹鐵硼(NdFeB)永磁體按照非等間距的形式同軸組合，從而在380 毫米長度范圍內(nèi)產(chǎn)生了一個平均磁場強(qiáng)度為346 高斯的外部縱向靜態(tài)磁場。通過將赫里奧特(Herriott)池與非等間距永磁體陣列同軸配合，極大地增強(qiáng)了線偏振光與樣品之間的相互作用。實(shí)驗(yàn)以NO2為檢測對象，探測了1613.25 cm-1處NO2的ν3基帶的Q支光譜特征，在23.7 米的光程范圍實(shí)現(xiàn)了0.4 ppb的檢測極限。
 

　　本研究工作得到了中國科學(xué)院科研裝備研制項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、先進(jìn)激光技術(shù)安徽省實(shí)驗(yàn)室開放基金、合肥研究院院長基金以及中國博士后面上基金等項(xiàng)目的資助。
 

靜態(tài)磁場法拉第旋轉(zhuǎn)光譜傳感裝置
 

環(huán)形陣列永磁體及其縱向磁場分布特性
 

法拉第旋轉(zhuǎn)光譜信號及其信噪比與檢偏器偏轉(zhuǎn)角度的變化關(guān)系