一种用于估算地质环境中甲烷排放的新型紧凑光学装置

量化自发的、无组织排放的及与排气相关的甲烷排放通常困难且繁琐。然而，审计由常规和非常规碳氢化合物开采技术造成的甲烷排放正变得日益必要。现一代紧凑型化学传感器响应较慢、退化极快，且对广谱气体敏感。另一方面，光学传感器在气体检测方面非常快速、更为精确，且可轻松部署于钻孔和土壤等各种环境中。在本研究中，我们报告了一种甲烷特异性光学传感器的开发，该传感器适用于实时快速应用，并在煤层气及其他以甲烷为主要成分的碳氢化合物储量勘探中具有巨大的应用潜力。检测过程基于光的光谱吸收原理。该探测器为 NiSi 肖特基二极管，专为 1.65 μm 窄带甲烷吸收而专门制造和表征。探头长 20 cm，包含激光源和光学对准的 NiSi 探测器。该探头可应用于钻孔、矿井排气口和土壤层，用于测量甲烷浓度的实时通量。基于实验室实验观察到，所开发装置的检测限非常低（3% 体积比），且检测响应时间非常快（约 2 秒）。基于所使用的材料、采用的制造工艺、装置的灵敏度及其紧凑性，所开发的传感器可被视为一种用于煤层气勘探的新型经济装置。