Gas analysis with IR-diode laser spectrometers

Zusammenfassung

Ein modular aufgebautes, mikroprozessor-gesteuertes IR-Diodenlaser-Spektrometer wird vorgestellt. Es besteht aus dem Laser-Modul (vibrationsentkoppelter Kühler mit Temperaturregler und Laserstromversorgung), dem Modenfilter, der Meßstrecke und dem Detektor-Modul und der Auswerteelektronik. Für die quantitative Gasanalyse wird die Laserdiode mit periodischen Stromimpulsen derart durchgestimmt, daß der Frequenzbereich der jeweils ausgewählten Spektrallinie während des Impulses durchlaufen wird. Die Bestimmung der Gaskonzentration beruht auf der Messung der Extinktion, integriert über das Profil der betreffenden Absorptionslinie (Integrativspektroskopie). Als Anwendungsbeispiel wird die Messung des atmosphärischen Spurengases Kohlenmonoxid auf einer 50m langen Fernmeßstrecke beschrieben.

Summary

An IR laser diode spectrometer of modular design with micro-processor control is presented. It consists of laser source (vibration decoupled refrigerator with temperature control unit and laser power supply), mode filter, open-path and detector modules, and electronics for the data evaluation. For quantitative gas analysis the diode is tuned by periodic current pulses over the frequency range of a selected spectral line. The determination of the gas concentration is based on the measurement of the extinction of the signal integrated over the absorption line profile (integrative spectroscopy). As an example the measurement of the atmospheric minor constituent carbon monoxide is described for an open path of 50 m.