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　　痕量气体是大气中浓度低于10E-6的粒种，大气中除氮、氧、氩、二氧化碳之外的气体大多属于痕量气体。痕量气体检测在许多领域都有着重要作用，如工业过程检测、人体呼吸气体检测等，尤其是大气环境监测。大气中的痕量粒种，如氮氧化合物、碳氢化合物、硫化物和氯化物等与温室效应、酸雨、光化学烟雾等密切相关，对全球生态环境有着重大影响。
 

　　目前已有多种痕量气体检测技术，包括中红外激光光谱、光腔衰荡光谱(CRDS)、噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)等。光声光谱具有灵敏度高、选择性好、响应速度快、模块紧凑等优点，同样可以用于痕量气体浓度检测。然而光声光谱容易受到环境噪声、气流噪声和光学系统引入的相干噪声的影响，在同时抑制相干与非相干噪声、增强光声信号方面鲜有报道。
 

　　研究团队研发了一种基于多重反射的差分亥姆霍兹光声电池(DHPAC)，并通过有限元仿真对其各项性能参数进行了改进。不同于传统的差分亥姆霍兹光声电池和差分H型光声电池，激发光可以在光声电池的镀金壁上多次反射，增加被测气体的吸收路径。同时多次反射还可以有效提高光声信号的强度。此外，研究团队采用波长调制与二次谐波技术抑制相干噪声，并且由于该光声池的差分特性，使非相干噪声得到极大抑制。
 

　　在甲烷气体检测实验中，该光声传感器表现出了良好的线性度和灵敏度。当激发光源为较低功率(6mW)的近红外(1653nm)分布式反馈激光器时，在1s的检测时间内实现了甲烷气体177ppb的最低检测限。
 

　　研究人员表示，理论上，如果采用更高光功率的中红外激光器，可以实现亚ppb级检测。同时，由于准直后的激发光仍有一定的发散角，光能经过多次反射后会消散。因此，可以将吸收腔内壁加工成具有一定弧度的椭圆面，这将重新会聚反射光束并进一步增加反射次数。该工作为高灵敏度光声电池的设计和优化提供了参考。
 

　　原标题：我国研究团队在痕量气体光声检测方面获进展