合肥研究院多通道光声光谱技术研究取得新突破

近期，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所高晓明研究团队副研究员刘锟在多通道光声光谱技术研究方面取得了新的突破，相关研究工作以Multi-resonator photoacoustic spectroscopy 为题发表在Sensors and Actuators B: Chemical。

光声光谱是一种灵敏度高、选择性好、结构简单的光谱传感手段，多组分同步探测传感器可广泛应用在大气探测、环境监测、工业和电力等领域，光声光谱仪的一个声学腔只有一个最佳的工作频率f0，在采用多光源进行多组分同时探测时，无法区分、提取各光源所对应的光声信号，只能采用分时复用或一个激光频率对应一个光声池的方式，大大增加了光声光谱多组分探测系统的复杂性、体积和成本。因此，光声光谱仪器如何采用多光源实现多组分同时探测一直是一个有待解决的技术瓶颈。

高晓明团队长期致力于光声光谱技术及应用研究，近年来在光声光谱技术方面取得了一系列创新性的研究成果。近期，刘锟首次实现了单探测器同时探测3个谐振腔的多通道光声光谱新技术，在这项新的光声光谱技术中，单个光声池内设有3个不同共振频率的声学谐振腔，使各声学谐振腔的光声信号互不干扰，而且仅用一个麦克风就可同步探测各个声学谐振腔中的信号。这项新的多通道光声光谱技术的可行性通过同步测量水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）得到了验证，实验研究表明，光声池中的3个谐振腔间没有信号相互干扰的情况发生，而且最小可探测系数达到了10-9cm-1W/Hz1/2，与传统光声光谱仪器性能基本一致。

这项多通道光声光谱新技术将大大扩展光声光谱多组分的探测能力和应用领域，尤其将极大地方便和简化多波长气溶胶吸收系数探测的光声光谱系统。

该研究工作得到了国家自然科学基金面上基金、青年基金以及中科院青年创新促进会等项目的支持。

置于一个圆柱上的3个声学谐振腔分布图

多通道光声光谱实验装置框图

多通道光声光谱同步测量H2O,CH4和CO2的结果