利用连续波太赫兹光谱仪定量分析大气甲醇：排除水蒸气干扰方法

本文探讨了一种针对大气中甲醇进行定性和定量分析的连续波太赫兹频域光谱（Terahertz Frequency-Domain Spectroscopy, THz-FDS）方法。研究团队利用基于光电混合技术的连续波太赫兹光谱仪，在50至1200 GHz频率范围内对甲醇蒸气进行了测量，以克服在大气窗口透明度附近的水蒸气干扰。 传统的THz-FDS在大气环境中进行物质探测时，常会受到水蒸气强烈吸收的影响，这导致数据质量下降，影响了对甲醇等目标分子的准确分析。为了解决这一问题，作者提出了一种特定窗口减法策略，该策略主要集中在选择那些与水蒸气吸收特征有明显间隔的甲醇吸收带。通过这些特征区域，研究人员进行了线性拟合，并将实验数据与计算得到的吸收截面相对应，实现了对甲醇浓度的定量评估。 这种方法的优势在于其能够有效地分离和去除水蒸气信号，提高在实际大气条件下的信噪比。采用的连续波太赫兹光谱仪因其稳定性高、频率范围宽，使得这项工作得以在宽广的频率范围内进行精确的定性和定量分析。作者通过校准和优化的分析手段，确保了在环境温度和压力下获取的甲醇浓度测量结果具有较高的精度和可靠性。 论文的贡献在于提供了一种实用的技术手段，有助于提升大气中甲醇及其他痕量气体的监测能力，这对于环境监测、工业过程控制以及安全预警等领域具有重要意义。此外，这项工作也为其他使用THz技术进行复杂环境条件下物质分析的研究提供了新的思路和参考。研究团队由来自北京科技大学计算机与通信工程学院、工业光谱成像工程研究中心和自动化与电气工程学院的学者组成，张朝晖教授作为通讯作者，他的邮箱为zhangzhaohui@ustb.edu.cn。 总结来说，这篇论文的核心内容是利用连续波太赫兹光谱技术对大气中的甲醇进行定性和定量分析，通过特定窗口处理策略有效减少水蒸气干扰，为实际应用中的痕量气体检测提供了一种有效且精确的方法。