用于痕量气体检测的空心波导多通腔增强拉曼光谱技术

《Analytical Chemistry》：Hollow Waveguide Multipass Cavity Enhanced Raman Spectroscopy for Trace Gases Sensing

空心波导多通腔通过内部多层介质膜涂层反射激光50次，显著延长气体相互作用长度，经模拟优化光束分布。实验检测环境空气中CH4和H2，检测限分别为0.87和2.06 ppm（0.1 MPa，60 s），验证了该结构在痕量多气体高灵敏度检测中的有效性，为气体传感提供新方案。

　　

我们报道了一种空心波导多通腔（HMC），用于增强微量气体的拉曼信号。通过在内表面涂覆多层介质薄膜，提高了拉曼信号的收集效率。激光束在HMC中反射50次，从而延长了激光与气体之间的相互作用时间。计算了输出拉曼信号强度与HMC参数之间的关系。同时模拟了腔内光束的反射行为，以增加光束的数量。通过记录环境空气、CH₄和H₂的拉曼光谱，证明了HMC装置的性能。在总压力为0.1 MPa、曝光时间为60秒的条件下，CH₄和H₂的检测限分别达到了0.87 ppm和2.06 ppm。利用HMC增强的拉曼光谱技术，可以高灵敏度地检测多种气体，这使其成为气体传感应用中极具前景的方法。