Спектроскопия атмосферы

Скачать в djvu «Спектроскопия атмосферы»


Наряду с полезным сигналом на фотоприемник попадает также фоновое излучение. Оно обусловлено оптическим излучением, существующим в атмосфере в полосе приемника (например, излучение Солнца), и рассеянным излучением зондирующего лазерного импульса на частоте зондирования (аэрозольное и рэлеев-ское рассеяние) и частоте приема. Последний, практически неустранимый фоновый сигнал, может быть обусловлен одно- или многофотонной люминесценцией или комбинационным рассеянием в газах атмосферы (включая как основные — азот и кислород, так и малые — в первую очередь водяной пар — компоненты атмосферы), а также свечением аэрозоля, нагретого мощным лазерным излучением. Оцененная из самых общих соображений пороговая концентрационная чувствительность флуоресцентного спектрального анализа газовых составляющих, для которых da/dQ~ ~10“24 см2/ср, ограниченная оптической помехой из-за неконтролируемой люминесценции, может достигать уровня ~ 1 ppt.


Для случая флуоресцентного спектрального анализа локальных газовых объемов мощность излучения флуоресценции в начальный момент времени при т<Стрел определяется выражением


P(0)^yiocNLVNE~Q,    (6.5)


где L—длина пути импульса в исследуемой среде, Е — энергия лазерного импульса, Q — телесный угол сбора излучения флуоресценции. Для тех же условий, что и ранее (хос=0,1, N = 2JX ХЮ10 см~3, L = 1 см, Е=10~3 Дж, Tn = 105 c—i, da/dQ = 10′24 см2/ср, Q = 0,01), Р(0)~3* 10-7 Вт, что на много порядков превышает пороговую чувствительность ФЭУ. Наиболее сильной помехой будет паразитное излучение вследствие рассеяния на элементах оптической схемы, которое при тщательном конструировании системы можно свести до уровня ~ 10~20 [4].


Если длительность импульса т^>трел, то выражение для пиковой мощности Я*(0) примет вид


P*(0) = xocA№Tpe„P0-g-Q .    (6.6)


(здесь Ро—мощность возбуждающего лазерного излучения).


Высокая селективность флуоресцентного лазерного спектрального анализа связана с возможностью осуществления селекции по нескольким каналам: по частоте возбуждения, по частоте излучения, по кинетике излучения. Ряд новых методов и схем повышения избирательности флуоресцентного анализа рассмотрен в [14]. Особенно перспективными представляются методы, осуществляющие одновременную селекцию по спектрам поглощения и испускания— метод синхронных спектров и анализ получаемых данных с помощью матрицы «возбуждение—излучение», а также удобное при проведении локальных измерений низкотемпературное приготовление образцов в условиях матричной изоляции:    системы

Скачать в djvu «Спектроскопия атмосферы»