仪器概述

TILDAS-mini为大气痕量气体成分的在线观测研究提供高灵敏、快速响应、高精确度和连续运行的测量手段。它使用单束激光，设计紧凑，体积小，经济实用。点击查看仪器彩页

TILDAS_mini.jpg

图1.QCL-mini 实物图

它可以在线测量多种大气痕量气体，包括: 甲烷(methane, CH4), 一氧化二氮(nitrous oxide, N2O), 氧化亚氮(nitric oxide, NO), 二氧化氮(nitrogen dioxide, NO2), 一氧化碳(carbon monoxide, CO), 二氧化碳(carbon dioxide, CO2), 甲醛(formaldehyde, HCHO), 甲酸(formic acid, HCOOH), 乙烯(ethylene, C2H4), 乙炔(acetylene, C2H4), 氧硫化碳(carbonyl sulfide, COS), 丙烯醛(acrolein, CH2CHCHO), 氨气(ammonia, NH3）和其它痕量气体；

下面列出了目前比较受欢迎的测量组合。更多测量组合请见痕量气体组合清单。

OCS, CO2, CO, H2O
NH3
CO2 Isotope
N2O, CO2, CO, H2O
HCHO
C2H6, CH4
CO
CH4, N2O, H2O

应用范围

  • 燃烧源监测和特征定性；
  • 源汇的同位素特征监测；
  • 涡度相关测量；
  • 快速响应，可满足烟羽研究；
  • 呼吸应用分析；
  • 空气质量监测；
  • 可用于船、汽车、飞机等移动平台观测；
  • 可以测量同位素气体： CO2, CH4, 和N2O；
  • 其中 N2O 监测仪 可同时对 N2O, 水汽, CO-CO2 (或CH4) 进行高精度测量。

    • 技术优势

  • QCL系列中体积最小，电子元件和光学系统集成于测量箱内；
  • 摆脱标气，直接获得气体绝对浓度；
  • 响应迅速；
  • 排除其它大气成分和水汽的干扰；
  • 无调试，无维护，开机即用；
  • 可随时用于外场观测和移动平台观测；
  • 光程为76米；
  • 数据采样速率达1-10Hz(具体速率取决于具体仪器)

    • 技术指标

    TILDAS的中红外激光提供高精度和高准确性的测量手段.表中列出光程76米激光测试下每种成分的最优波长(cm-1)、标称测量精度(ppt/s)、检出限(2σ/100s)。

    Trace gas Wavenumber
    [cm-1]    		 Precision
    (1 s) [ppt]    		 LOD
    (100 s) [ppt]
    CO
    N2O    		 2190
    1271    		 60
    60    		  30
    N2O
    NH3    		  2250
    967    		 30
    40    		  --
    20
    NO2
    HONO    		 1600
    1279    		 40
    300    		 20
    150
    HCHO
    HCOOH    		 1765
    1766    		  100
    200    		 60
    120
    NO
    OCS    		  1900
    2056    		 100
    5    		 50
    2

  • 数据输出：本地存储、网络传输、RS232、模拟电路输出；
  • 数据频率：1-10Hz （不同仪器和真空泵有所变动）
  • 仪器操作：自动、远程控制

    • 物理参数

    尺寸/重量：660 mm x 440 mm x 267 mm (L x W x H)/主机重量: 35 kg

    电源：500 W, 120/240 V, 50/60 Hz (连接Varian IDP-3型真空泵)：

    参考文献

    1. Nelson, D.D. et al., Optics Let.31, 2012-2014, 2006.
    2. McManus, J.B. et al., Applied Physics B, DOI: 10.1007/s00340-006-2407-7 (2006).
    3. McManus, J.B., M.S. Zahniser, D.D. Nelson, L.R. Williams, and C.E. Kolb, Infrared laser spectrometer with balanced absorption for measurements of isotopic ratios of carbon gases, Spectrochim. Acta A,58, 2465-2479, (2002).
    4. McManus, J.B., D.D. Nelson, J.H. Shorter, R. Jiménez, S. Herndon, S. Saleska, and M.S. Zahniser, A high precision pulsed QCL spectrometer for measurements of stable isotopes of carbon dioxide, J. Modern Optics,52, 2309-2321 (2005).
    5. Saleska, SR; J. Shorter, S. Herndon, R. Jimenéz, B. McManus, D. Nelson, M. Zahniser, What are the instrumentation requirements for measuring the isotopic composition of net ecosystem exchange of CO2 using eddy covariance methods? Isotopes in Environmental and Health Studies,42 (1), 117 (2006).
    6. Nelson, D.D., J. B. McManus, S. C. Herndon, M. S. Zahniser, B. Tuzson and L. Emmenegger, New Method for Isotopic Ratio Measurements of Atmospheric Carbon Dioxide Using a 4.3 μm Pulsed Quantum Cascade Laser, Appl. Phys. B90, 301–309 (2008).
    7. Tuzson, B , J. Mohn, M. J. Zeeman, R. A. Werner, W. Eugster, M. S. Zahniser, D. D. Nelson, J. B. McManus, L. Emmenegger, High precision and continuous field measurements of δ13C and δ18O in carbon dioxide with a cryogen-free QCLAS, Appl. Phys. B92, 451-458 (2008).