跳动城乡网基于激光的吸收光谱是测定样品中气体成分浓度的重要方法。现代设备高度专业化，用于检测非常特殊的气体，例如大气中、燃烧废气中和等离子体技术应用中的痕量气体。
为此，他们测量了样品吸收或衰减的特定波长的光的比例。这使得能够确定气体的浓度。所选检测波长取决于要测量的分子。
一个常见的问题是不同的分子可以吸收相同的光——即使是巧妙选择的波长。“不同气体分子的吸收光谱有时重叠得非常明显。这意味着，如果我想检测分子 A，我也总是会从分子 B 得到不同程度的强信号，”物理化学研究所的 Gernot Friedrichs 教授解释道。在基尔大学(CAU)。
这种所谓的交叉敏感性限制了测量方法的有效性。迄今为止，这个问题已经通过在不同波长下的附加测量(即光谱测量)被消除或至少减少，或者在实际测量之前通过气相色谱法分离干扰气体。
Friedrichs 和他以前的博士生、格赖夫斯瓦尔德莱布尼茨等离子体科学与技术 eV (INP) 研究所的 Ibrahim Sadiek 博士现在已经证明，有一个更简单的解决方案。他们开发了一种方法来克服吸收光谱中的这种交叉敏感性，即使仅在一个波长下进行测量也是如此。
基于选择性光学饱和的新型、正在申请专利的两种物质一波长(2S1W)方法的可行性研究最近发表在《科学报告》杂志上。
使用光饱和消除干扰信号
新方法利用了分子中的光学饱和现象。光学饱和状态仅发生在高光强度下，现在可以用激光很容易地产生这种状态。然后，分子对于吸收光谱变得“透明” ，这意味着照射的光不再衰减。样品变得透明的点是相应气体类型的特性。
到目前为止，光学饱和被认为不利于吸收测量，因此应尽可能避免，因为它会扭曲浓度测量。然而，Sadiek 和 Friedrichs 现在在他们的研究中证明，利用选择性光学饱和甚至可以帮助单独确定固定波长下两个完全相互干扰的分子的浓度。
“为此，我们在一个特殊的测量池中非常快速地在很宽的范围内改变光强度。在低光强度下，测量两种物质的吸收总和，在高光强度下，其中一个分子是“饱和。所以我们只检测到来自一种物种的信号。在我们的例子中，检测到氯甲烷，因为甲烷已经饱和，”萨迪克强调说。“当我们第一次尝试这个时，我们对它以这种概念上简单的方式分离来自两个物种的信号的实际效果着迷。”
例如，实践中的一个典型问题是检测大气中浓度非常低的氯化烃。“如果您想在不事先分离混合物的情况下检测它们，您自然会遇到以下问题：较高浓度的痕量气体(例如二氧化碳或甲烷，尤其是水蒸气，即湿度)会干扰测量。通过这种方法，我们可以简单地使这些干扰气体在光谱中不可见，”弗里德里希斯解释道。
他的小组目前正在开展海洋研究项目，以进一步开发用于传统吸收光谱仪的方法。然后，将在现场测量中证明降低交叉敏感性的潜力，以便更好地研究水-空气界面的交换过程。原则上，该方法也适用于同时检测大量痕量气体，只要它们具有足够不同的饱和强度。
