吴陆益， 高光珍， 刘 新， 高振威， 周 鑫， 喻 雄， 蔡廷栋

江苏师范大学物理与电子工程学院， 江苏 徐州 221116

引 言

目前， 多种检测气体技术已经成熟地应用于痕量气体测量， 例如化学方法、 气相色谱法、 激光吸收光谱法等。 可调二极管激光吸收光谱法(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)是激光吸收光谱法的重要分支， 具有选择性强、 响应时间短、 分辨率高等特点， 可提供快速、 灵敏、 无干扰的原位测量[1-2]。 但该方法在探测灵敏度方面有一定限制， 为提高探测水平， 常与高灵敏探测技术结合， 如波长调制技术、 多通吸收技术、 积分腔输出光谱技术等。 其中积分腔输出光谱技术主要包括腔增强吸收光谱技术(cavity enhanced absorption spectroscopy， CEAS)和腔衰荡光谱技术(cavity ring down spectroscopy， CRDS)两种， CRDS是一种时域测量技术， 通过测量激光在高反射率积分腔内的衰荡时间获得腔内介质的吸收系数； CEAS是基于衰荡吸收光谱的新型光谱技术， 通过检测腔内建立的光强时间积分来获得被测物质的吸收光谱[3-4]。 与CRDS技术相比， CEAS技术对数字采集速度和光电探测器灵敏度要求相对较低且不需要高灵敏的声光或电光调制器[5]。

在CEAS系统中， 谐振腔两侧的腔镜反射率是测量系统的重要指标参数， 直接影响系统的有效光程， 因此需要在探测之前对其进行标定。 现阶段常用的镜片反射率标定方法有多种， 主要包括： 通过测量镜片透射率进行标定[6]， 利用不同气体瑞利散射差异性进行标定[7]， 采用腔衰荡光谱技术通过测量空腔内的衰荡时间进行标定[8]， 通过已知光程长的气体吸收信号进行标定[9]， 利用已知浓度的气体吸收信号进行标定[10-12]， 等。……