大氣二氧化氮探測技術取得新突破
新方法可實現大氣二氧化氮超高靈敏度探測
近日，中科院合肥研究院安光所張為俊研究員團隊在大氣二氧化氮探測技術方面取得新突破，相關研究成果以《利用相敏檢測的振幅調制腔增強吸收光譜技術：一種用于快速靈敏檢測NO2的新方法》為題發表于美國化學會（ACS）出版的Analytical Chemistry上，并申請了發明專利保護。
二氧化氮（NO2）是對流層大氣中重要的污染物，在大氣復合污染等過程中起著重要作用，其高靈敏準確測量對大氣化學研究以及大氣污染防控具有重要意義。團隊趙衛雄研究員和周家成博士等人發展了一種基于多模激光的振幅調制腔增強吸收光譜技術（AM-CEAS），使用寬帶多模二極管激光器（中心波長406 nm），實現了NO2超高靈敏度探測，在1s和30s采樣時間下，探測極限分別達到35 pptv和8 pptv，低于相同條件下腔衰蕩吸收光譜技術（CRDS）探測極限的4倍。該方法利用衰蕩時間測量，可免去腔鏡反射率標校等過程，實現絕對濃度的直接測量，并且具有共軸腔衰蕩吸收光譜的高光注入效率、離軸腔增強吸收光譜的低腔膜噪聲以及調制光譜的窄帶高靈敏度微弱信號探測等優點。儀器簡單、可靠、低成本和自校準，可長期穩定運行、免人工維護，具有很好的科研和業務應用前景。
目前，該儀器正在北京參加超大城市群大氣復合污染成因外場綜合協同觀測研究，用于北京城區大氣活性氮的測量，儀器無人值守，運行狀況良好，獲得了高質量的觀測數據。后續將進一步應用于青藏高原背景站點，開展常年的NO2觀測，填補空白，為青藏高原大氣化學研究提供重要的數據支撐。
本研究得到國家自然科學基金優秀青年科學基金項目、區域創新發展聯合基金項目、國家重大科研儀器研制項目，第二次青藏高原綜合科學考察研究項目、中國科學院青年創新促進會、中國科學院科研裝備研制項目和合肥物質科學研究院院長基金資助。
基于寬帶多模激光的振幅調制腔增強吸收光譜技術的結構示意圖
不同調制頻率下的振幅調制腔增強吸收光譜技術與腔衰蕩吸收光譜技術性能評估對比結果
