Кварцево-усиленная фотоакустическая спектроскопия для обнаружения нескольких газов: обзор

Обнаружение нескольких газов представляет собой подходящее решение для многих задач, включая экологический и атмосферный мониторинг, контроль химических реакций и промышленных процессов, обеспечение безопасности, нефтегазовую отрасль и биомедицину. Среди оптических методов кварцево-усиленная фотоакустическая спектроскопия (QEPAS) зарекомендовала себя как передовая технология обнаружения нескольких газов благодаря модульности, надёжности, портативности и возможности работы датчиков QEPAS в реальном времени. Детектирующий модуль состоит из спектрофона, установленного в герметичной вакуумной ячейке и регистрирующего звуковые волны, возникающие в образце газа под воздействием фотоакустического возбуждения. Поэтому регистрация звука не зависит от длины волны, а объём поглощающей ячейки определяется главным образом размерами спектрофона и обычно составляет несколько кубических сантиметров. В настоящем обзоре обсуждается применение метода QEPAS для обнаружения нескольких газов в трёх основных областях: i) обнаружение следовых концентраций нескольких газов с использованием неперекрывающихся полос поглощения; ii) обнаружение нескольких газов при перекрывающихся полосах поглощения; iii) обнаружение нескольких газов на фоне меняющегося фонового сигнала. Подробно рассматривается также принципиальная роль аналитических и статистических методов применительно к конкретным задачам. Этот обзор метода QEPAS, в котором освещены его преимущества и недостатки, призван предоставить готовые к применению рекомендации по обнаружению нескольких газов в широком диапазоне практических задач и условий работы.