紫外差分吸收法原理.docx。(儿L),经过气室后,由透镜搜集光集聚进入光谱仪。曲于沿光程的气体分子的吸收、分子散射,导致了接纳光强削弱。在光经过距离L的光程后,接纳光I(儿L)能够由Lambert-Beer规律来表明:/=/(2,L)=/0(/l,L)exp[J (0+^(A,/)+sM(Z,l))dl]+N(A)()/=0关于每一种气体,o-.(A,/9,T)是在波长入,压力p和温度为T时的吸收截而。C//)是沿光程在距离I处的密度。匂和6别离表明瑞利散射、Mie散射的消光系数。N(Q是光强I(儿L)上的光了噪声。,I(九,L)为经过大气的后光谱(为了简化阐明,假定其间只含有甲醛的吸收)。在大多数的DOAS体系屮,冋来的光被聚集到光谱仪的入射狭缝上,经光谱仪分光,光谱由勘探器记载。由于光谱仪有限的分辨率,光谱1(儿L)的形状发生了改动,这样的一个进程的数学描绘是大气光谱I(儿L)与光谱仪的仪器函数H进行卷积,,投影在勘探器上的光谱I*(入,L)。在勘探器记载光谱的进程中,光谱规模被映射为n个离散的像元(D勘探器),用i来表记,每个像元表明从九⑴到U汁1)的距离积分。这个距离能够精确的经过波长一像元映射口核算得到。关于线)+汐),像元的光谱宽度为常数(A2(0=2(z+1)-2(0=/O)o像元i上的光强厂⑴表明为(疏忽任何的仪器I大I子,如不同像元的呼应不一样),M+I)I\i)=jr(A\L)dV ()一般来说,波长一像元映射口能够用多项式来表明:匚:如= (3・3)0矢量(乙)确认了像元i■波长X(i)的映射。参数%的改动的物理含义为光谱的平移,人的改动表明了光谱的线性拉抻和紧缩,k阶参数%描绘了光谱的非线性变形。参数矢量(乙)物改动能是光谱丈量条件引起的,由于光栅光谱仪跟着每k温度的改动移动1/10个像元。因而,在光谱剖析屮有必要对这些影响进行批改。\i)oDOAS技能开始是规划用来丈量大气的吸收光谱[Platt1994],与实验室中的丈量比较,大气丈量不可能把握观测气体的肯定吸收,由于不能够移去大气来取得光强信息oDOAS技能的根底原理是经过将吸收截面分为两部分来处理这一个问题的:(Jj= +cr ()关于痕量气体j,穴代表了宽状结构光谱,代表差分吸收截而,其反映了窄带光谱结构。在光谱剖析屮只考虑7;能够去除来自瑞利和Mie散射的搅扰。。IV)取对数,J(i)=InI表明为:J(0=%(,)+》心・s;(Z)+盹)+/?U)+A+N⑺ ()i关于每种痕量气体j,S;是差分吸收截面,Sj(/l)=ln(exp(-cr^.(/))*//),其对应丁•气体的差分吸收截而与仪器函数H的卷积,BXi)为宽带吸收结构,R*(0为瑞利和Mie散射的和,,⑴代表了勘探器、光谱仪的呼应,N=ln(N(X))表明了勘探器的噪声和光了噪声的总和,份额因了•厶则是沿光程平均数密度的积。lightQ-;y::□o□0□□source300 310 320wavelength[nm]I&L)□OG亠o7讥0 □o□0coO□ 。spectrographojoqdsomjeJOP0QP300 310 320I0L)sl-unAJEgqwavelength[nm]r(i)。平行光束穿过观测的大气团,被大气分子所吸收。(a)举例阐明,观测到含有甲醛的人气光谱⑹与光谱仪仪器函数卷积后的光谱(0)投影在PDA表面上,按PDA像元离散后的光谱,这个光谱被存储在核算机中,待进一步的数值处理。。实际上,可丈量剖析的吸收气体数量是由它们的吸收结构强度來决议,有必要高于DOAS技能的勘探低限。-般,一条光谱能够剖分出2-10种气体成分[Platt1994]O因而,一起得到这些气体的浓度。为了从堆叠的光谱结构中反表演不同的成分浓度,要对堆叠结构能够进行数字别离。这个反演进程的使命是:反演参数考虑中痕量气体的吸收和仪器体系的影响。核算参数Q;的差错,及丈量浓度的差错。在不考虑仪器自身的影响时,以上两项使命可经过最小二乘拟合来完成[StutzandPlatt1996]。-0x1018-0x1018-0x10180x03401・----vo」s匕uogDesssobUo-Ktosq