Методы газового анализа – открытие института П.Н. Лебедева РАН

Сегодня есть несколько видов газового анализа. Но методы газового анализа постоянно совершенствуются. Так в Физическом институте П. Н. Лебедева (РАН)  был разработан новый метод, который основан на том, что запись спектра частиц, поглощаемых в процессе анализа,  основана на сдвиге фазы излучения, которое предлагает диодный лазер. Этот метод отличается тем, что он очень чувствителен и позволяет проводить регистрацию спектр разрешения, обладающий высокими показателями разрешения. Это особенно важно, когда ученые имеют дело с частицами, имеющими слабое поглощение.

Фазовым методом часто пользуются тогда, когда хотят подсчитать потери электромагнитных колебаний, которые возникают в самых разных объектах.  Записывается сдвиг фазы, который дает модулированное по амплитуде излучение от объекта и сравнивается с фазой излучения, которое на этот объект подается. Этот метод не такой молодой, его в оптике активно используют с тридцатых годов прошлого века, чтобы изучит время жизни частиц в возбужденном состоянии. В 1980 году, этот метод был успешно применен для того, чтобы определить время жизни в оптическом резонаторе обычного фотона. Резонатор был составлен из зеркальных поверхностей.

CAPS в основном находит свое применение в газоанализе как при медицинских исследованиях, так и пи изучении атмосферы. Ученые  ФИАНа, начиная с 2010 года проводят работы по улучшению деятельности газового анализатора.

В работе физиками использовались диодные лазеры, работающие на полупроводниках, они чувствительны в спектроскопии. Их частотная перестройка осуществляется с использованием инжекционного тока. Это позволяет настраивать параметры лазерного излучения, не прибегая к внешним модуляторам. CAPS, однако при применении таких лазеров, получает проблему в виде дополнительной частотной модуляции, это приводит к снижению чувствительности измерения и у спектра снижается разрешение регистрации. Но выход ученые нашли и из этого положения.

Дело в том, что лазер, управляется током, а исследователи могут создавать токи разной формы. Он периодически меняет свою амплитуду, а значит, можно с модулировать  излучение на частоте, которая будет ниже, чем в оптической. Это позволит уменьшить шумы, а с другой стороны, лазер меняет амплитуду и длину волны излучения. В то же время, удалось выделить конкретную длину волны поглощения, что позволит установить оптический спектр. Это было достигнуто благодаря тому, что инжекционный ток был смодулирован в соответствии со специальной формой.

Здесь была задействована переменная глубина модуляции. Это позволяет регистрировать спектр с самым высоком разрешением на зафиксированной длине волны. Это важно при работе с веществами, которые имеют многокомпонентные следы.

На сегодняшний день есть только одна проблема – сложность математической обработки данных. Физики работают над тем, чтобы упростить данную часть исследований и далее увеличить точность и чувствительность этого метода диодной спектрографии. Важно оптимизировать прибор, чтобы он начал работать с углеродом 12C и13C, которые содержатся в углекислом газе.