差分光学吸收光谱

差分光学吸收光谱（Differential Optical Absorption Spectroscopy, DOAS）是一种先进的环境监测技术，用于测量大气中痕量气体的浓度。其基本原理基于不同气体分子在特定波长范围内对太阳光或人工光源的特征吸收现象，并通过比较测量光谱与参考光谱之间的差异来确定目标气体的浓度。

DOAS技术的工作流程包括以下步骤：

光源：使用自然光（如日光）或人造光源发出连续的紫外至可见光谱范围内的光。

光路传输：光线穿过待测的大气层，在这个过程中，气体分子会根据自身的吸收特性吸收部分特定波长的光。

光谱采集：通过望远镜、光纤或其他光学系统收集穿过大气后到达地面或反向散射回来的光信号，并聚焦到光谱仪入口狭缝。

光谱分析：光谱仪将接收到的光信号转换为电信号，然后进行分光和探测，得到连续的光谱数据。

差分处理：根据Lambert-Beer定律计算并分析每个波长点处的光强变化。通过对测量光谱和背景/清洁空气光谱进行数学上的差分运算，提取出目标气体特有的窄带吸收结构，消除宽谱吸收和其它非目标气体的影响。

反演算法：应用差分吸收光谱反演算法，解算出沿光路路径上目标气体的平均浓度。DOAS技术的优势在于：

非接触式测量，不受采样器影响。

可实时检测多种气体，具有较高的灵敏度和准确性。

能够有效抑制背景噪声和多组分混合气体干扰。

适用于远程测量，获取较大区域内的平均气体分布信息。

这项技术广泛应用于空气质量监测、环境污染源排放监测、大气化学研究以及环境保护等领域。