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中科院安光所在静态磁场法拉第旋转光谱研究中取得突破

2023年01月17日 09:40:14来源:化工仪器网作者:宋池点击:3139
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  【化工仪器网 项目成果】近日,中科院合肥研究院安光所研究团队成功研发出一种基于稀土永磁体的静态磁场法拉第旋转光谱传感装置,解决了法拉第旋转光谱的高功耗等问题。相关研究成果以《基于环形阵列永磁体的法拉第旋转光谱NO2传感器》为题发表在国际TOP期刊Analytical Chemistry上。
 
 
  法拉第磁旋转光谱利用的是分子吸收线在磁场的作用下产生塞曼分裂而引起的磁致双折射效应,实现对基态或上电子态具有磁偶极矩的顺磁性分子的高灵敏度检测。具有灵敏度高、零背景和不受水汽、二氧化碳等非顺磁性分子干扰等优点。因此非常适合高灵敏度、高选择性探测大气顺磁性分子,如二氧化氮(NO2)、一氧化氮(NO)和OH自由基等。
 
  在由螺线管线圈产生的交流磁场调制样品吸收线的过程中,正弦电磁场激发磁光效应存在高功耗、电磁干扰、产生大量焦耳热等缺陷,在一定程度上阻碍了法拉第磁旋转光谱的应用推广。针对这一问题,研究团队提出利用基于稀土永磁体产生静态磁场的解决方案。
 
  研究人员将十四个完全相同的环形钕铁硼(NdFeB)永磁体按照非等间距的形式同轴组合,从而在380 毫米长度范围内产生了一个平均磁场强度为346 高斯的外部纵向静态磁场。通过将赫里奥特(Herriott)池与非等间距永磁体阵列同轴配合,极大地增强了线偏振光与样品之间的相互作用。在实验中,研究人员以NO2为检测对象,在23.7米的光程范围实现了0.4 ppb的检测极限。
 
  利用法拉第旋转光谱排除大气其它抗磁性分子(如水和二氧化碳等)的吸收干扰,实现NO2等大气污染物的检测是很多年前就已经实现的技术2008年北京奥运会就应用了法拉第磁旋转光谱技术高灵敏度探测一氧化氮。然而法拉第旋转光谱的高功耗问题一直限制了其在环境现场监测中的应用。该项研究成果提出了一种低功耗的FRS二氧化氮传感器,有望在环境监测中得到广泛应用。

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