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中科院安光所在靜態磁場法拉第旋轉光譜研究中取得突破
2023年01月17日 09:40:14
來源：化工儀器網 作者：宋池 點擊量：4388
中科院合肥研究院安光所研究團隊成功研發出一種基于稀土永磁體的靜態磁場法拉第旋轉光譜傳感裝置，解決了法拉第旋轉光譜的高功耗問題，有望在環境監測中得到廣泛應用。
【化工儀器網 項目成果】近日，中科院合肥研究院安光所研究團隊成功研發出一種基于稀土永磁體的靜態磁場法拉第旋轉光譜傳感裝置，解決了法拉第旋轉光譜的高功耗等問題。相關研究成果以《基于環形陣列永磁體的法拉第旋轉光譜NO2傳感器》為題發表在國際TOP期刊Analytical Chemistry上。
法拉第磁旋轉光譜利用的是分子吸收線在磁場的作用下產生塞曼分裂而引起的磁致雙折射效應，實現對基態或上電子態具有磁偶極矩的順磁性分子的高靈敏度檢測。具有靈敏度高、零背景和不受水汽、二氧化碳等非順磁性分子干擾等優點。因此非常適合高靈敏度、高選擇性探測大氣順磁性分子，如二氧化氮(NO2)、一氧化氮(NO)和OH自由基等。
在由螺線管線圈產生的交流磁場調制樣品吸收線的過程中，正弦電磁場激發磁光效應存在高功耗、電磁干擾、產生大量焦耳熱等缺陷，在一定程度上阻礙了法拉第磁旋轉光譜的應用推廣。針對這一問題，研究團隊提出利用基于稀土永磁體產生靜態磁場的解決方案。
研究人員將十四個完全相同的環形釹鐵硼(NdFeB)永磁體按照非等間距的形式同軸組合，從而在380 毫米長度范圍內產生了一個平均磁場強度為346 高斯的外部縱向靜態磁場。通過將赫里奧特(Herriott)池與非等間距永磁體陣列同軸配合，極大地增強了線偏振光與樣品之間的相互作用。在實驗中，研究人員以NO2為檢測對象，在23.7米的光程范圍實現了0.4 ppb的檢測極限。
利用法拉第旋轉光譜排除大氣其它抗磁性分子(如水和二氧化碳等)的吸收干擾，實現NO2等大氣污染物的檢測是很多年前就已經實現的技術2008年北京奧運會就應用了法拉第磁旋轉光譜技術高靈敏度探測一氧化氮。然而法拉第旋轉光譜的高功耗問題一直限制了其在環境現場監測中的應用。該項研究成果提出了一種低功耗的FRS二氧化氮傳感器，有望在環境監測中得到廣泛應用。
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