基于倒谱分析的基线不敏感吸收光谱术及其在强度变化显著光源下的应用
仪器与探测器
2020-09-24 v1
摘要
本稿件提出了一种数据处理技术，通过倒谱分析将分子吸收信号与基线光强（Io）中的误差隔离，从而提高吸收光谱测量的准确度与精密度。近来，倒谱分析已与传统吸收光谱仪结合，产生一种可在时域中独立于 Io 分析的时间域分子自由感应衰减（m-FID）修正信号。然而，当时域中基线强度与分子响应不能很好分离时，分子特征的独立分析便无法实现，这在使用注入电流调谐激光器（如量子级联激光器）及其他强度调谐显著的光源时颇为典型。相比之下，本文方法适用于所有光源，因为它通过在时域中将模拟的 m-FID 信号最小二乘拟合到测量的 m-FID 信号来确定气体性质。该方法对随光频缓慢变化、因而在时域中迅速衰减的估计 Io 误差不敏感。利用分布式反馈（DFB）量子级联激光器（QCL）获取的扫描波长直接吸收测量数据，展示了该方法所带来的益处。以 1 kHz 扫描 DFB QCL 的波长穿过 CO 的 P(0,20) 与 P(1,14) 吸收跃迁，以测量气体温度与 CO 浓度。测量在常压气体池及乙烯-空气火焰中进行。所测光谱采用新的基于 m-FID 的方法及两种依赖在谱拟合程序中推断基线误差的传统方法处理。基于 m-FID 的方法在所有情况下均展现出更优的准确度，且测量精密度比传统方法小 1.5 至 10 倍。
引用
@article{arxiv.2006.02884,
title = {Cepstral Analysis for Baseline-Insensitive Absorption Spectroscopy Using Light Sources with Pronounced Intensity Variations},
author = {Christopher S. Goldenstein and Garrett C. Mathews and Ryan K. Cole and Amanda S. Makowiecki and Gregory B. Rieker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.02884},
year = {2020}
}
备注
Preprint submitted to Applied Optics