化工仪器网手机版
移动端访问更便捷
安光所研发差分光声受激拉曼光谱技术 氢气检测限达0.65ppm
2026年03月12日 14:09:31
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：4830
安光所团队成功研发差分光声受激拉曼光谱（DPA-SRS）技术，有效解决了传统光谱法难以直接探测“红外非活性”氢气的难题。该技术将探测限降低至0.65ppm，为复杂环境下痕量氢气的高灵敏度检测提供了新的技术路径。
近日，中国科学院安徽光学精密机械研究所方勇华研究员团队在氢气高灵敏度检测领域取得重要技术突破，提出了一种名为差分光声受激拉曼光谱(DPA-SRS)的新方法。该方法将光声光谱的高灵敏度与拉曼光谱的指纹识别能力相结合，在常压环境下实现了对氢气的亚ppm级探测。相关研究成果已发表于仪器仪表类一区期刊《Photoacoustics》。
氢气作为重要的清洁能源载体，在航空航天、燃料电池、半导体制造等领域应用广泛。但由于其分子半径小、无色无味且易燃易爆，任何微小泄漏都可能引发安全事故，因此发展高灵敏度、实时的氢气监测技术对于保障生产安全和推动氢能应用具有重要意义。
在光学检测领域，氢气因其同核双原子分子结构而缺乏永久偶极矩，属于典型的“红外非活性”分子，无法产生有效的红外吸收，这导致基于红外吸收原理的传统光声光谱等技术在原理上难以直接实现对其的高灵敏度探测。另一方面，拉曼光谱虽具备气体指纹识别能力，但自发拉曼散射效率极低，信号微弱，限制了其在痕量检测中的应用。
针对上述技术难点，研究团队提出了一种深度融合受激拉曼物理过程与热声转化机制的DPA-SRS探测方法。该技术利用受激拉曼过程，采用单一脉冲激光结合高压拉曼位移器，将部分泵浦光自适应地转换为对应于氢气拉曼频移的强斯托克斯光，构建起与氢气分子能级精准匹配的双色激励源。这两束光进入光声池后诱导氢气分子发生受激拉曼跃迁，处于振动激发态的氢气分子随后通过无辐射碰撞弛豫过程将能量转化为宏观的局部热能并激发声波。这一“光-热-声”的转化机制将极微弱的非弹性散射效应转化为可宏观测量的声学信号，使光声光谱具备了氢气的指纹识别能力。
为实现最佳检测性能，团队对系统进行了全面优化。研究表明，拉曼池内的气体压力对能量转换效率至关重要，通过系统实验将拉曼池压力优化至13个大气压，实现了斯托克斯光转换率与四波混频效应的协同增强。在信号检测环节，为抑制高功率脉冲激光带来的噪声波动，团队自主设计了声腔优化的差分H型共振光声池，结合差分探测机制与时频变换等微弱信号处理算法，有效增强了系统抗干扰能力。
实验结果显示，该DPA-SRS系统展现出优异的线性响应，在常压背景下成功实现了对低至1ppm氢气的有效信号提取，最低检测限达到0.65ppm。这一成果突破了传统光声光谱技术因红外选律而无法直接探测氢气的应用瓶颈，为复杂环境下痕量非极性气体的高灵敏度检测提供了新的技术路径。
素材来源：Photoacoustics
相关阅读 Related Reading
查看更多+-
中国分析测试协会发布2026年度分析测试科学奖评选结果，42个项目分获一、二等奖，成果覆盖食品安全、生态环境、生物医药、材料表征、...2026-10-13 13:33:17
-
今日，安徽完成2025年度省属高校与科研院所仪器开放共享考核工作，58家单位进入公示环节，考核结果划分为优秀、良好、合格三档，社会...2026-10-13 11:53:19
-
杭州电子科技大学对外公开登峰学科群设备更新项目（三期）采购意向，项目预算10096.94万元，拟采购103台/套教学科研设备，覆盖...2026-10-13 11:20:01
-
安徽光机所参与制定三项傅里叶红外国标发布 搭建完整红外光谱技术标准体系
国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布一批国家标准，中科院安徽光机所环境光学中心李相贤团队参与编制的三项傅里叶变换红外相关...2026-10-12 14:56:41 -
常州市食品药品纤维质量监督检验中心委托常州市政府采购中心组织公开招标，采购电感耦合等离子体发射光谱仪、液相色谱仪等检验检测仪器，预...2026-10-12 09:44:00
-
广州市食品检验所委托广州中经招标有限公司组织公开招标，采购红外光谱仪、拉曼光谱仪等食品检验检测仪器，预算629万元。2026-10-12 09:38:46
版权与免责声明
- ①凡本网注明“来源：化工仪器网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-化工仪器网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的，应在授权范围内使用，并注明“来源：化工仪器网”。违反上述声明者，本网将追究其相关法律责任。
- ②本网转载并注明自其他来源（非化工仪器网）的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品第一来源，并自负版权等法律责任。
- ③如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
