二氧化碳及碳氧同位素红外吸收光谱
傅里叶变换红外光谱法测量大气中CO2和H2O的稳定同位素
时间尺度上对 ｃ （ ） ２ 和 Ｈｚ ０的同位 素数据进行分析 ， 得 到了水汽地 表蒸散 的氘 同位素 特征 盯。外场实验 的 结果证 明了开放光程 Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ系统长期测量环境 大气中稳定 同位素的潜力 。 关键词 光谱学 ；稳定 同位素 ； 傅里 叶变 换红外光谱 ； 二氧化碳 ； 水汽 ； 环 境大气
引 言
近年来 ，大气稳定 同位素 的测 量已经成为理 解其在碳循
环和水循环 中所 起作用 的一 个有 力 的工具［ １ ］ 。不 同的物理
动光谱 ，因此 可以用 中红外 光谱 较宽 的 转动一 振 动带来 确定
同位素的浓度 ， 例如傅里 叶变换红外（ Ｆ Ｔ Ｉ Ｒ ） 光谱技 术 。 该技 术能在较宽的光谱波段 同时分析多个气体 样品 ， 并 且能用 同
文 献 标 识 码 ：Ａ Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ — ２ ０ １ ７ — ０ ７
中图分类号 ： ＴＮ２ １ ９ ；０ ４ ３ ３
素的测量 ，因为在这个 波段 每个 同位 素 有其 自身 的转动一 振
技术 （ Ｉ ＲＭｓ ） 。 其 分析 精度 高 ，但分 析前 需 要对 大气 样 品进 行瓶采 集和前期处理 ，限制了分析样 品 的数 量和频 率 ，不适
合连续 和实时的外场测量 ［ ４ ’ ５ ３ 。近来 发展 的光谱 技术有 潜力 克服上 述 限 制 ，已经 出现 了 以多 种 光 谱 技 术 测 量 Ｃ （ ） ２和 Ｈｚ Ｏ的同位素 。 最早 出现的是非分散红ｆ ｉ ［ － （ Ｎ ＤＩ Ｒ ） 光谱技术 ，
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ３ ．修订 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ３ — ０ ４
红外吸收光谱分析法 红外谱图解析
顺式烯 乙烯基烯 亚乙烯基烯
08:12:21
R1 H R1 H R1 R2
1660cm-1
1660-1630cm-1
中强，尖
总结
ⅰ 分界线1660cm-1 ⅱ 顺强，反弱
ⅲ 四取代（不与O，N等相连）无υ
ⅳ 端烯的强度强
（C=C）峰
ⅴ共轭使υ
下降20-30 cm-1 （C=C）
H C C R R1 C C R2
08:12:21
υ υ
C C
2140-2100cm-1 （弱） 2260-2190 cm-1 （弱）
C C
c)C-H 变形振动(1000-700 cm-1 )
面内变形（=C-H）1400-1420 cm-1 （弱） 面外变形（=C-H） 1000-700 cm-1 （有价值）
R1 H R1 R2 R1 R2 C C R4
O—H，C—O
a)-OH 伸缩振动(>3600 cm-1) b)碳氧伸缩振动(1100 cm-1)
C Cα C Cα′ C C Cα″ β
υ
（C-O）
OH
υ
游 离 仲-OH 醇， 叔-OH 酚 酚-OH 伯-OH
（—OH） 3640cm-1 3630cm-1 3620cm-1 3610cm-1
1050 cm-1 1100 cm-1 1150 cm-1 1200 cm-1
第四章 红外吸收光谱分 析法
infrared absorption spec-troscopy，IR
一、红外谱图解析
analysis of infrared spectrograph
二、未知物结构确定
structure determination of compounds
红外光谱吸收气体检测技术在煤矿生产中的应用
红外光谱吸收气体检测技术在煤矿生产中的应用我国是世界上产煤大国，同时也是煤矿安全生产形势最为严峻的国家之一。
在煤矿事故的防治工作中，CH4、CO2、CO是主要的监测对象。
为了预防与控制事故的发生，最大限度地减少人员伤亡事故，在线实时准确的监测CH4、CO2、CO浓度已成为客观需求。
随着光谱吸收技术的发展，红外光谱吸收技术在气体检测方面的优势日益凸显。
红外光谱吸收技术是目前一种比较先进的分析技术，具有快速、准确、稳定性好等特点。
基于此技术的CH4、CO2、CO传感器具有检测精度高、响应速度快、检测范围广、性能稳定、不受检测环境中其他气体的感染、无有害气体中毒现象、寿命长等特点，越来越受到煤矿及其他工业安全领域的青睐。
一、CH4、CO2、CO的红外吸收光谱气体的特征吸收与光的波长有关，即气体对光的波长有选择性。
在被测气体的光吸收过程中，不同的气体物质体现出不同的吸收峰和不同的吸收谱，其决定了用气体光谱吸收法测量的选择性和鉴别性。
以CH4为例，红外光谱吸收检测技术选取的CH4气体特征吸收谱线位于中红外区域，即3.31μm处。
图2、CH4在中、近红外区域的吸收光谱图图3、常见气体的红外吸收光谱图表1、CH4、CO2、CO的红外特征吸收波长二、红外光谱吸收气体检测技术的优缺点1、优点1）检测精度高。
红外检测和光干涉检测都是通过光对气体物理量进行检测，不受气体流速的影响。
2）量程范围宽。
可高精度的检测0~100%的CH4、CO2、CO气体。
而催化燃烧式传感器一般只能检测0~4%左右。
3）反应灵敏度高。
同一环境下相应速度明显快于催化燃烧式传感器。
由于催化燃烧式传感器工作过程中要消耗CH4气体，在低流速状态下灵敏度会明显低于非分光红外光谱吸收检测法。
4）选择性好。
对于混合气体检测时，各种气体吸收各自对应频率的特征频率光谱，是互相独立、互不干扰的。
这位混合气体中某种特定气体浓度的检测提供了条件。
2、缺点红外光谱吸收气体检测技术在工程实践中也发生了一些问题，例如红外甲烷传感器的特征吸收峰在3.31μm处，而该区域同时也存在相关烷烃类气体的吸收峰；由于红外灯发出的光源是连续光谱，滤光片在3.31μm处的滤波响应特性，会导致其他气体吸收峰波长的光进入测量系统，以致产生误差。
红外co2检出限
红外co2检出限【最新版】目录1.红外 CO2 检出限的定义和原理2.红外 CO2 检出限的检测方法和设备3.红外 CO2 检出限的应用领域4.红外 CO2 检出限的优缺点分析5.我国在红外 CO2 检出限方面的发展及前景正文红外 CO2 检出限是指通过红外光谱技术检测 CO2 浓度的最低限度。
红外光谱技术是一种基于物质对红外光的吸收特性进行分析的方法，可以测量气体、液体和固体的成分和浓度。
CO2 检出限是环境监测、工业生产和科学研究等领域中一个重要的参数。
红外 CO2 检出限的检测方法主要有两种：一种是非分散红外吸收光谱法，另一种是傅里叶变换红外光谱法。
非分散红外吸收光谱法是利用气体吸收红外光谱的特性，通过检测 CO2 吸收的红外光强来确定其浓度。
傅里叶变换红外光谱法则是将 CO2 的光谱信号进行傅里叶变换，通过分析其频谱来确定 CO2 的浓度。
红外 CO2 检出限的应用领域广泛，包括环境监测、工业生产、医学研究和科学研究等。
在环境监测领域，红外 CO2 检出限可以用于大气 CO2 浓度的监测，帮助科学家了解全球气候变化。
在工业生产领域，红外 CO2 检出限可以用于控制生产过程中的 CO2 排放，提高生产效率和减少环境污染。
在医学研究领域，红外 CO2 检出限可以用于测量人体呼出的 CO2 浓度，为疾病诊断提供依据。
红外 CO2 检出限的优缺点也需要考虑。
优点是检测速度快、准确度高、灵敏度好，可以实现在线监测和实时控制。
缺点是受到环境因素的影响较大，例如温度、湿度和大气压力等，需要进行校正。
我国在红外 CO2 检出限方面有着较好的发展。
我国已经建立了较为完善的 CO2 检出限标准体系，并且研发出了具有自主知识产权的红外CO2 检出限设备。
第二章 红外吸收光谱分析法
1 1 k 1307 k
2c
K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
15:32:11
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型 力常数 峰位
condition of Infrared absorption spectroscopy
满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)辐射与物质间有相互偶合作用。
对称分子：没有偶极矩，辐 射不能引起共振，无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红 外活性。
v 1 1 k 1307 k 1307 9.6 1650cm1
2c
12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
15:32:11
三、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
1．两类基本振动形式
三、影响峰位变化的因素
molecular structure and absorption peaks
化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部 结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固 定频率上。
1．内部因素
（1）电子效应 a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变 化时，无红外吸收。
15:32:11
峰位、峰数与峰强
（3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相 差越大（极性越大），吸收峰越强；
1.315μm附近CO2的高分辨率吸收光谱
第15卷 第1期强激光与粒子束Vol.15,No.1 2003年1月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMSJan.,2003 文章编号: 100124322(2003)01200092041.315μm 附近CO 2的高分辨率吸收光谱Ξ邬承就, 袁怿谦, 曹百灵, 马志军, 龚知本(中国科学院安徽光学精密机械研究所国家八六三计划大气光学重点实验室,安徽合肥230031) 摘 要: 利用可调谐激光长程吸收光谱测量系统,记录到1.315μm 附近高气压(80kPa 和40kPa )CO 2的高分辨率吸收光谱,拟合分析获得谱线参数,结果与HITRAN 2k 的数据基本一致。
用程差法测量了绝对吸收,氧碘激光频率(7603.1385cm -1)的总吸收截面为(0.23～0.29)×10-24cm 2。
仅计算谱线吸收的吸收截面为0.18×10-24cm 2。
在1.315μm 波段CO 2存在连续吸收,吸收截面为(0.05～0.11)×10-24cm 2。
还讨论了测量误差问题。
关键词: 吸收光谱的测量; CO 2的高分辨率吸收光谱; 大气分子吸收光谱 中图分类号: O433.51 文献标识码: A 早期的研究表明,CO 2在1.315μm 波长附近的吸收非常微弱,直接测量大气CO 2的吸收很困难。
但是,在这个波段(7555～7621cm -1)存在3个CO 2吸收带:(1)最强带,401III ←000跃迁(12C 16O 2),带头7593.5cm -1;(2)次强带(热吸收带),411III ←010跃迁(12C 16O 2),带头7584cm -1;(3)非常微弱的吸收带,401II ←000跃迁(13C 16O 2),带头7599.4cm -1。
F.P.J.Valero [1]测量5～26kPa 的纯CO 2气体得到前两个吸收带的高分辨率吸收光谱,计算出振转线的强度。
红外吸收法测量(CO和CO2)
附录A红外吸收法（CO和CO2）A.1基于红外吸收技术的测量原理非色散红外吸收法是基于气体分子中不同组成的原子在特定的波长吸收红外光谱，该测量技术利用的原理如下：a）双光束法从红外光源发出的光被分成两束，经分配后，一束通过测量气室，另一束通过含有红外惰性气体(通常为氮气)的参比气室。
如果样品气体中含有CO或CO2，则一些IR能量会被吸收，到达检测器的IR能量之差与含有的CO或CO2的量成正比。
检测器的设计使其仅对CO或CO2的特定波长有响应。
其中1 红外光源 6 检测器2 斩波电机7 电子原件3 斩波器轮8 显示器4 样品气室 a 样品气入口5 参比气室 b 气体出口图A.1 -双光束型NDIR分析仪示意图b）单光束法单光束法至少有三种类型：——使用干涉滤光片，一个滤光片在待测气体的吸收波段，另一个滤光片在参比波长，气体浓度是测量波长和参比波长比值的函数。
可采用具有不同通带波长的可调滤光片代替多个滤光片。
——在气体滤光相关(GFC)方法中，将测量干涉滤光片替换为气体滤光片，其它方面则与上述方法相似。
气体分析仪由气体相关滤光片组成，气体相关滤光片由充入CO或CO2等样品气体的样品气体滤光片和充入相关零点气体(N2)的参比气体滤光片以及斩波轮组成。
样品气进入样品室后，气体相关滤光片和斩波轮就不断旋转。
气体分析仪测量交替通过样品气体滤光片和参比气体滤光片光束的红外吸收差异。
该方法具有更高的灵敏度，并降低了交叉灵敏度的影响。
可以附加使用其它的气体滤光片以减少其它气体的干扰。
其中1 红外光源8 反射镜2 气体相关滤光片9 样品室3 样品气滤光片10 检测器4 参比气滤光片11 放大器5 斩波轮 a 样品气进口6 电机 b 样品气出口7 光学滤光片 c 输出信号图A.2 —气体滤波相关型NDIR分析仪示意图——交叉调制型非色散红外分析仪检测样品气体与参比气体（如脱去NOx、SO2等的空气）交替进入测量室所引起的红外吸收差异。
红外线气体分析仪测定CO2技术及其在植物生理学中的应用
2.气室
• 大部分红外线CO2气体分析仪是双光束和双气室的， 即有等量的红外线辐射通过两个平行的气室，一个为 分析气室，另一个作为参比气室(图4)。
图4 具有并列式检测室的双光束红外线CO2气体分析仪光路部分结构示意图 来自两个辐射源S1和S2的辐射同时被切光片C斩波，以便使通过分析气室A 和参比气室B的辐射同时到达检测室的1和2的两个小室，检测室的1和2的两
器显示。
1.红外线辐射源
•光源要求：
•①辐射的光谱成分要稳定；
•②辐射的能量大部分集中在待测气体特征吸收波 段；
•③辐射光最好能平行于气室中心入射；
•④光源寿命长，热稳定性好，抗氧化性好，金属 蒸发物要少；
•⑤光源灯丝在加热过程中不能释放有害气体。
• 典型的红外线辐射源是由镍铬合金或钨丝绕 制成的螺旋丝，用低电压源加热，温度升至600～ 800℃之间发出暗红色光，发射出0.7～7μm的连续 波长的红外光。
红外线气体分析仪测定CO2技术 及其在植物生理学中的应用
• 植物生命活动中的三个重要过程：光合作用、 呼吸作用与光呼吸作用，分别伴随着CO2的吸收和释 放。三者变化总结果与相互关系可由下式表示：
•
CO2＋H2O 光合作用 ［CH2O］+O2
•
(光)呼吸作用
• 因此，CO2分析一直是研究这三个过程的基本测 定技术。在目前所有的CO2分析技术（检压法、酸碱 滴定，pH比色法，电导法，气相色谱法，放射性(14C） 及稳定性（13C）同位素法，CO2电极法，红外线分析 法等）中，红外线CO2分析法是最有效的一种手段。 它具有灵敏度高、反应迅速，抗干扰性强，操作方 便，可以进行活体的、连续的测定等突出优点，因 而被广泛应用于农业测定和科学研究中。
CO碳同位素红外光谱检测方法及装置[发明专利]
![CO碳同位素红外光谱检测方法及装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4ee0fc5aa55177232f60ddccda38376baf1fe0ae.png)
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.05.15C N 103105366 A (21)申请号 201310023557.2(22)申请日 2013.01.22G01N 21/25(2006.01)(71)申请人中国科学院安徽光学精密机械研究所地址230031 安徽省合肥市蜀山湖路350号(72)发明人徐亮 李相贤 高闽光 王亚萍石建国 童晶晶 金岭 李胜(74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司 34112代理人余成俊(54)发明名称CO 2碳同位素红外光谱检测方法及装置(57)摘要本发明公开了一种CO 2碳同位素红外光谱检测方法及装置，装置采用、反射池、红外光源、离轴抛物面反射镜、干涉仪、与计算机连接的红外探测器、输入含有CO 2待测气体的待测气输入气路和输入已知δ13CO 2值的标准CO 2气体的标准气输入气路，本发明方法根据红外探测器获得的红外光谱来得到被测气体的δ13CO 2值。
(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书5页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书5页 附图1页(10)申请公布号CN 103105366 A*CN103105366A*1.CO2碳同位素红外光谱检测装置，其特征在于：包括反射池，反射池入光口处设置有红外光源、离轴抛物面反射镜、干涉仪，反射池出光口处设置有与计算机连接的红外探测器，反射池进气口通过三通阀接入有输入含有CO2气体待测气的待测气输入气路和输入已知δ13CO2值的标准CO2气体的标准气输入气路，红外光源辐射具有连续红外光波的红外光，红外光依次经过离轴抛物面反射镜准直、干涉仪调制后由反射池的入光口进入反射池，并在反射池内经过多次往复反射后由反射池出光口出射至红外探测器。
2.根据权利要求1所述的CO2碳同位素红外光谱检测装置，其特征在于：所述待测气输入气路包括依次通过管路连通的待测气采样口、粉尘过滤器、装有液氮的杜瓦罐、Nafion 管、装有HE-3型干燥剂的干燥管、气体流量计，待测气从待测气采样口进入待测气输入气路，再依次经过过滤器滤掉粉尘、杜瓦罐进行一级干燥、 Nafion管进行二级干燥、装有HE-3型干燥剂的干燥管进行三级干燥、气体流量计计量后通过三通阀送入反射池中；所述标准气输入气路包括依次通过管路连通的标准气进气口、气体流量计，标准气从标准气进气口进入标准气输入气路，再经过气体流量计计量后通过三通阀送入反射池中。
问题解释二氧化碳分子的振动形式与红外吸收光谱的关系
三 基团频率与红外光谱区
官能团
特征吸收频率
基团频率：能代表基团存在，并有较高强 度的吸收谱带。
特征吸收峰：基团频率所在位置。
（一）官能团区和指纹区
1. 官能团区： 4000—1300 cm-1区域的峰，由伸缩振动 产生的吸收带，基团鉴定工作最有价值的区域。
基因的特征吸收峰一般位于此高频范围，在该区域内， 吸收峰比较稀疏。
1n4n3 2n1
=0时，分子是饱和的，分子为链状烷烃或其不 含双键的衍生物；
=1时，分子可能有一个双键或脂环； =2时，分子可能有三键； =3时，分子可能有两个双键或脂环； =4时，分子可能有一个苯环。 一些杂原子如S、O不参加计算。
5. 几种标准图谱集
进行定性分析时,对于能获得相应纯品的化合 物,一图谱进行对照。最常见的标 准图谱有三种：
（1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱集：由美 国 Sadtler research laborationies 编 集 出 版 的 。 “萨特勒”收集的图谱最多，至1974年为止，已 收集47000张（棱镜）图谱。另外，它有各种索 引，使用甚为方便。
4. 几种标准图谱集
（2）分子光谱文献 “DMS”(documentation of molecular spectroscopy) 穿孔卡片：
Sample should completely cover the ZnSe Crystal indicated with the arrow below.
Be sure that the press is rotated completely to the lowest level.
Slide 18
（三）指纹区波段分区
（l）1300——900 cm-1 这一区域包括C—O、C—N、 C—F、C—P、C—S、P—O、Si—O等键的伸缩振动 和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
二氧化碳在红外光谱中的吸收峰数目
二氧化碳在红外光谱中的吸收峰数目
二氧化碳是地球上最重要的温室气体之一，它对太阳辐射的侵蚀有重要的影响，并且在近红外光谱的吸收有重大的作用。
研究发现，二氧化碳在近红外光谱中，其中一个窗口主要由弱的碳偶极气体吸收，其中包含6360 cm-1和6.582 cm-1的三
个吸收峰，其他几个窗口主要由更弱的氧偶极转换和自由电子吸收应答所构成的根植梆子模式，峰值部分为6.478 cm-1和6.367 cm-1。
在这三个吸收峰分别出现在6360 cm-1和6.582 cm-1，也叫做碳–碳双键气
体吸收窗口，其中特征性的三个吸收峰可以用来识别和分离二氧化碳。
它们可以帮助研究人员更好地理解二氧化碳在近红外光谱中的存在，也可以为电离辐射场出现影响力。
总而言之，二氧化碳在红外光谱中的吸收峰数目为三个，分别是6360 cm-1和6.582 cm-1的三个吸收峰以及6.478 cm-1和6.367 cm-1的更弱的氧偶极转换和
自由电子吸收应答。
这些峰反映着二氧化碳在红外光谱中的重要性，也可以帮助人们更好地理解它在大气中的影响力，对大气质量及太阳能利用进行诊断。
原位红外光催化二氧化碳还原
原位红外光催化二氧化碳还原
原位红外光催化二氧化碳还原是一种利用红外光催化技术将二氧化碳还原为有价值的化学品的手段。
在光催化反应中，催化剂吸收光能后，会将电子从价带激发至导带，形成光生电子和空穴。
光生电子具有还原能力，而空穴具有氧化能力，它们可以分别将二氧化碳还原为碳氢化合物或氧化的有机物。
而原位红外光催化技术则是在反应过程中利用红外光谱技术对反应产物进行实时分析，探究反应机理、反应物的转化程度以及产物的结构等信息。
这项技术可以应用于各种二氧化碳还原反应，例如将二氧化碳还原为CO、CH4等。
原位红外光谱技术用于表征反应中间体和催化活性中心，对光催化CO2还原反应的机理研究起到了关键作用。
然而，当前该领域的研究还存在一些挑战，如缺乏大量反应机理研究、还原产物的选择性难以调控等。
二氧化碳同位素气体测试
二氧化碳同位素气体测试
（原创版）
目录
1.二氧化碳同位素气体测试的概述
2.二氧化碳同位素气体测试的方法
3.二氧化碳同位素气体测试的应用
4.二氧化碳同位素气体测试的优缺点
5.二氧化碳同位素气体测试的未来发展
正文
二氧化碳同位素气体测试是一种用于测量大气中二氧化碳浓度的方法，通过分析不同碳同位素的比例，可以了解大气中二氧化碳的来源和变化。
二氧化碳同位素气体测试的方法主要有两种：一种是利用质谱仪进行测量，这种方法可以直接测量大气中二氧化碳的浓度和同位素比例，但需要昂贵的设备和技术熟练的操作人员。
另一种是利用光谱仪进行测量，这种方法可以通过红外光谱分析二氧化碳的吸收光谱，从而间接测量二氧化碳的浓度和同位素比例，相对较为经济和便捷。
二氧化碳同位素气体测试的应用广泛，不仅可以用于研究大气中二氧化碳的来源和变化，还可以用于监测和评估人类活动对大气环境的影响，以及预测和应对全球气候变化。
二氧化碳同位素气体测试的优点在于其高精度和高灵敏度，可以准确地测量大气中二氧化碳的浓度和同位素比例。
同时，这种方法的测试结果具有可比性和可重复性，可以在不同地区和不同时间进行比较。
然而，其缺点在于设备和技术要求较高，以及测试结果受到环境因素的影响较大。
随着科技的进步和社会的发展，二氧化碳同位素气体测试在未来将会
得到更广泛的应用。
二氧化碳同位素气体测试
二氧化碳同位素气体测试【原创版】目录1.二氧化碳同位素气体测试的背景和意义2.二氧化碳同位素气体测试的原理和方法3.二氧化碳同位素气体测试的应用领域4.二氧化碳同位素气体测试的发展前景正文一、二氧化碳同位素气体测试的背景和意义随着全球气候变暖和环境污染日益严重，对大气中温室气体的监测和研究成为科学家关注的焦点。
其中，二氧化碳（CO2）作为主要的温室气体之一，其浓度的变化对于全球气候变化具有重要意义。
二氧化碳同位素气体测试作为一种有效的检测手段，可以对大气中 CO2 的浓度和同位素组成进行精确测量，从而为研究气候变化提供关键数据。
二、二氧化碳同位素气体测试的原理和方法二氧化碳同位素气体测试是通过测量大气中 CO2 的不同同位素比例来确定其来源和变化过程。
目前，常见的二氧化碳同位素气体测试方法有以下几种：1.质谱法：通过测量不同质量的 CO2 离子数量，确定各同位素的相对丰度。
2.红外光谱法：通过测量 CO2 分子中不同同位素振动频率的红外光谱，推算出各同位素的比例。
3.激光光谱法：利用激光与 CO2 分子的特定同位素相互作用，根据激光频率的变化确定各同位素的含量。
三、二氧化碳同位素气体测试的应用领域二氧化碳同位素气体测试在多个领域具有广泛的应用价值，包括：1.气候变化研究：通过分析大气中 CO2 同位素组成，可以推断出不同碳循环过程的贡献，为气候变化研究提供关键依据。
2.环境监测：通过对工业排放、生物质燃烧等 CO2 来源的同位素组成分析，有助于评估其对环境的影响。
3.油气资源勘探：CO2 同位素组成可以作为油气成藏过程的示踪剂，为油气资源勘探提供重要信息。
四、二氧化碳同位素气体测试的发展前景随着科学技术的不断进步，二氧化碳同位素气体测试在方法、精度和应用范围等方面将得到进一步发展。
二氧化碳红外吸收光谱
二氧化碳（CO2）的红外吸收光谱主要包含两个主要的吸收带，分别对应于两种不同的分子振动模式：
1. 反对称伸缩振动：这个吸收带位于波数约为2369 cm-1的位置。
反对称伸缩振动是指沿着CO2分子轴线方向，两个氧原子相对于碳原子做反向运动的振动。
2. 弯曲振动（包括面内变形和面外变形）：弯曲振动或变形振动有两个类型，但是由于它们的频率相同，所以在光谱中表现为一个吸收峰，该峰位于波数约667 cm-1的位置。
面内变形振动是指O-C-O平面内的弯曲，而面外变形振动是垂直于O-C-O平面的弯曲。
在实际应用中，例如环境监测、工业过程控制或实验室研究中，这些特定的吸收波段被用来定量测量二氧化碳的浓度。
通常，使用能够检测这些特定波长红外辐射的传感器来完成这一任务。
分析化学 红外吸收光谱2
红外光谱解析的一般原则
1、解析红外光谱的三要素：峰位、峰强及峰形。首 先要识别峰位，其次观看峰强，然后分析峰形
2、用一组相关峰确认一个基团：防止利用某特征 峰片面的确认基团。
3、红外光谱的解析顺序：先观察解析特征区，确定 化合物有何基团，并归属其类别。然后结合指纹区找 到相关吸收峰，最后初步确认化合物的结构。
第三节
HYPHENATED TECHNOLOGY
红外分光光度计
infrared absorption spectrometer
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一、仪器类型与结构
types and structure of instruments
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
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1. 内部结构
1、固体样品 （1）压片法 （2）糊剂法 （3）薄膜法 2、液体样品 （1）夹片法 （2）涂片法 （3）液体池法
二、红外光谱解析一般步骤
（一）收集未知物的有关数据 （二）确定未知物的不饱和度 2 2n4 n3 n1
2 （三）检查红外光谱图是否有杂质吸收 （四）解析图谱 （五）确定化合物的可能结构 （六）与标准图谱比较确定结构
分子间氢键随浓度而变， 而分子内氢键不随浓度而变。
结晶水 3600-3450 cm-1
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3515cm-1
2895 cm-1
3640cm-1
2950cm-1 3350cm-1
乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图
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0．01M
0．1M 0．25M 1．0M
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近红外吸收光谱技术在炼钢气体检测中的应用
近红外吸收光谱技术在炼钢气体检测中的应用
林! 键， 朱力生， 浦辰雨
（ 宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司 设备部， 上海 "#$%## ） 摘要： 通过对红外吸收光谱产生机理的阐述， 引申出气体浓度的测量原理以及利用该原理而设计并广泛运用在 炼钢炉前快速分析中碳、 硫、 氧、 氮、 氢五元素的红外气体检测池。通过对不同种类红外池的共性和异性的研究 对比， 以及对红外池的线性化定标模式的客观分析， 达到进一步掌握气体检测设备的分析机理， 提升红外池技 术状态的管理水平。 关键词： 吸收； &’()*+,-.**+ 定律；红外检测池；线性化； 校正曲线
［ 2 / 3］ ［ 0］
%" 气体检测系统设计
利用红外光谱吸收原理设计的气体检测系统 最常见的就是运用在气体分析仪上的红外吸收检 测池（ 简称红外池） 。在钢铁行业， 被广泛运用在 炼铁炼钢过程中对钢水中碳、 硫、 氧、 氢含量进行 快速检测的气体分析仪上， 装备了大量的红外检 测池， 它们有 :; 红外池、 :;" 红外池、 <;" 红外池 和 =" ; 红外池。由于不同的气体分子所吸收的红 外波长（ 例如 :; 为 1> 32 !(、 :;" 为 1> "2 !(、 <;" 为 ?> 3% !(、 =" ; 为 3> 3 !( ） 和吸收的强度（ 吸收 系数） 是不一样的， 所以由不同的红外池对不同的 气体分子进行检测。 % > #" 红外池的共性 气体分 析 仪 上 使 用 的 红 外 池 其 结 构 基 本 一 致， 工作原理相同。红外检测池是气体分析仪的 核心部件， 如图 $ 所示， 典型的红外池由 4 部分组 成： 红外光源、 带斩波片的斩波电机、 两端由蓝宝
co2的腔增强吸收与高灵敏吸收光谱研究
co2的腔增强吸收与高灵敏吸收光谱研究现代社会不可避免地伴随着大量的二氧化碳（CO2的排放，这对我们的地球已经造成了巨大的威胁。
为了寻找控制和预测CO2的研究方法，CO2的腔增强吸收与高灵敏度吸收光谱研究就成为了全球研究的焦点。
CO2腔增强吸收光谱研究是一种利用腔增强技术和高灵敏度的传感技术来进行测量的研究。
利用传统的吸收光谱技术，需要样品和高度的分子品，这有无法满足实际应用的要求。
而CO2腔增强吸收光谱研究，可以大大降低植物中CO2度的限制。
因此，采用CO2腔增强吸收光谱研究来检测CO2在环境中的浓度已经成为一种普遍接受的方案。
首先，CO2腔增强吸收光谱研究中使用的特殊CO2腔增强器可以大大提高CO2的吸收率，从而提供一个更精确的检测方法。
其次，使用的CO2度传感器可以准确的检测到CO2的度。
第三，CO2腔增强吸收光谱研究还可以通过利用高灵敏度的吸收光谱技术来检测CO2的度，所以可以大大提高检测的灵敏度。
另外，在CO2腔增强吸收光谱研究中，也可以利用吸收光谱研究的结果进行CO2的排放的量化分析。
利用这种方法，可以准确的获得CO2的排放量，从而更精准的预测和控制CO2的排放。
值得一提的是，CO2腔增强吸收与高灵敏度吸收光谱研究也可以用于水环境的检测和监测，比如东海海域的CO2度变化，以及对海水所对CO2的影响。
这种研究可以帮助我们了解和调控水环境中CO2的状况，以及预测CO2在未来的变化趋势。
总之，CO2腔增强吸收与高灵敏度吸收光谱研究可以帮助我们更准确的检测并预测CO2的变化，从而帮助我们更好的管理环境，保护我们的地球。
CO2腔增强吸收与高灵敏度吸收光谱研究已经受到了越来越多的关注，从而推动了相关关键性技术的发展。
未来，CO2腔增强吸收与高灵敏度吸收光谱研究将会发挥更大的作用，以帮助我们更好的保护环境，减少CO2排放。
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二氧化碳及碳氧同位素红外吸收光谱
CO2
12C16O2
13C16O2
16O12C18O
16O12C17O
16O13C18O
16O13C17O
18O12C18O
17O12C18O
基于TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱方法进行气体浓度检测分析。
深圳唯锐科技有限公司提供德国nanoplus激光器（近红外DFB 激光器、中红外ICL激光器、QCL激光器）。
从760nm 至 6000nm 范围内，任意中心波长的激光器。
实现常见气体，特殊气体的任意红外吸收峰波长。
同时，提供多种高灵敏度的光电探测器（铟砷探测器、铟镓砷探测器，碲镉汞探测器），可覆盖整个红外波段。
特别是在极低浓度的同位素检测方面应用，有非常高的检测灵敏度。
特别适合医疗检测、呼气分析、空间探测、极端环境监测、传统工业过程控制、大气痕量气体检测、食品与医药生产检测、燃烧排放分析、安全防爆等等场合。