基尔大学的Gernot Friedrichs教授开发了一种新方法 使激光吸收光谱中的干扰信号不可见是真的还是假的？

基于激光的吸收光谱法是测定样品中气体成分浓度的重要方法。现代设备是高度专业化的，用于检测非常特殊的气体，例如大气中的痕量气体、燃烧废气和等离子体的技术应用。为此，他们测量被样品吸收或衰减的特定波长的光的比例。这样可以确定气体的浓度。选择的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——即使是在巧妙选择的波长下也是如此。“不同气体分子的吸收光谱有时会非常显着地重叠。这意味着，如果我想检测分子A，我也总是能从分子B中获得不同程度的强信号，“基尔大学物理化学研究所的Gernot Friedrichs教授解释说。这种所谓的交叉灵敏度限制了测量方法的有效性。迄今为止，这个问题已经消除或至少通过不同波长的额外测量来减少，即光谱的测量，或者在实际测量之前通过气相色谱法分离干扰气体。弗里德里希斯和他的前博士生，来自格赖夫斯瓦尔德莱布尼茨等离子体科学与技术研究所的易卜拉欣·萨迪克博士现在已经证明，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学中的这种交叉敏感性，即使测量仅在一个波长下进行。基于选择性光饱和的新的、正在申请专利的双物种一波长方法的可行性研究最近发布在科学期刊《科学报告》上。

新方法利用了分子中的光学饱和现象。光饱和状态只发生在高光强度下，现在用激光可以很容易地产生这种状态。然后，分子在吸收光谱中变得“透明”，这意味着辐照的光不再衰减。样品变得透明的点是相应气体类型的属性。到目前为止，光饱和度被认为对吸收测量不利，因此尽可能避免，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度甚至可以帮助分别确定两个完全相互干扰的分子在固定波长下的浓度。“为此，我们在一个特殊的测量单元中非常迅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，其中一个分子饱和。因此，我们只检测到来自一个物种的信号。在我们的案例中，检测到了氯甲烷，因为甲烷已经饱和，“Sadiek强调说。“当我们第一次尝试这样做时，我们着迷于以这种概念上简单的方式将两个物种的信号分离的实际效果如何。

例如，在实践中的一个典型问题是检测大气中浓度非常低的氯化碳氢化合物。“如果你想在不事先分离混合物的情况下检测它们，你会自动遇到一个问题，即高浓度的痕量气体，如二氧化碳或甲烷，尤其是水蒸气，即湿度，会干扰测量。通过我们的方法，我们可以简单地使这些干扰气体在光谱中不可见，“Friedrichs解释道。他的团队目前正在从事海洋研究项目，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灵敏度的潜力，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，前提是它们具有足够不同的饱和强度。