高温环境下S2分子在245–320 nm波段的紫外吸收截面测量：基于UV-DOAS与热转化技术的研究

针对S2分子在极端环境下难以定量检测的难题，研究人员通过UV-DOAS（紫外差分吸收光谱）结合热转化技术，首次测定了1000–1150 K高温下S2在245–320 nm波段的吸收截面（ACS），相对不确定度达5%。该研究为星际气体分析、工业硫化物监测及电力系统故障诊断提供了关键理论依据。

　　

在浩瀚的宇宙中，硫分子（S₂）是星际气体的重要组分，也是地球原始大气研究和外行星硫元素探测的关键指标。然而，这种在木星、彗星等天体中被广泛发现的分子，却因其仅在高温或极端条件下稳定存在，成为光谱学领域的“幽灵”——虽重要却难以捕捉。更棘手的是，S₂的紫外吸收截面（ACS）这一量化光吸收能力的核心参数长期缺失，严重阻碍了其在工业硫化物生产、电力设备故障诊断等领域的应用。

为破解这一难题，中国国家自然科学基金委和河北省自然科学基金支持的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表了一项突破性研究。他们巧妙地将紫外差分吸收光谱（UV-DOAS）与热转化技术联用，首次精确测定了高温环境下S₂的ACS数据。这项研究不仅填补了光谱数据库的空白，更开发出一套适用于极端条件的气体检测方法学。

关键技术方法
研究团队设计了高温光谱测量装置，利用硫蒸气在1000–1150 K时几乎全部以S₂形式存在的特性采集吸收光谱。为解决浓度量化难题，创新性提出转化测量法：注入O₂将S₂氧化为易检测的SO₂，通过浓度差值反推S₂含量。同时采用光谱重构算法消除SO₂干扰，最终获得纯净的S₂吸收光谱。

研究结果

1. 实验装置设计：基于S₂热力学特性搭建的高温系统，确保测量时硫蒸气以S₂单一体相存在。
2. ACS计算：通过Lambert-Beer定律计算得出245–320 nm波段ACS，相对不确定度控制在5%以内。
3. 光谱分析：在1100 K条件下，光谱显示S₂在280 nm附近存在显著吸收峰，经算法处理后成功剥离SO₂特征峰干扰。

结论与意义
该研究首次实现了ppm级S₂的ACS测量，其创新性体现在三方面：一是热转化策略解决了极端条件下气体定量的世界性难题；二是光谱重构技术为多组分混合气体分析提供新思路；三是获得的数据为星际化学模型、GIS设备中SF₆分解产物监测等应用奠定基础。正如研究者指出，这套方法可拓展至其他高温不稳定分子的检测，为极端环境光谱学研究开辟了新路径。