< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Ледар на основі реєстрації диференційного поглинання

Метод базується на реалізації суттєвої залежності коефіцієнта об'ємної екстинкції від довжини світлової хвилі. В основу роботи диференційного лідара покладено принцип опромінювання об'єкта, що контролюється, світлом із різними довжинами хвиль. Випромінювання з однією () довжиною хвилі, яка збігається з лінією поглинання об'єкта (газу чи забруднення) поглинається об'єктом, тоді як випромінювання з другою () довжиною хвилі, яка далека від лінії поглинання, набуває пружне розсіювання (рис. 26.4).

Критерієм оцінки забруднення атмосфери є відношення сигналів, які реєструються на обох довжинах хвиль. Лідар такого типу отримав в англомовній літературі назву DIAL (Differential Absorption Lidar) або DAS (Differential Absorption And Scattering).

Принцип дії лідара на основі реєстрації диференційного поглинання

Рис. 26.4. Принцип дії лідара на основі реєстрації диференційного поглинання

Мінімальна концентрація газу чи забруднювача, які вимірюються методом реєстрації диференційного поглинання, визначається за виразом:

(26.15)

де – переріз диференційного поглинання, а величина описується рівнянням:

(26.16)

Для практичних обчислень залежно від того, в яких одиницях вимірюється концентрація N, використовуються такі вирази:

(26.17)

(26.18)

(26.19)

В останньому виразі σ називають коефіцієнтом диференційного поглинання k, який можна пов'язати з (см2) виразом:

(26.20)

(де см-3•атм-1 – густина молекул в атмосфері на рівні моря при температурі 0 °С), або:

(26.21)

Як приклад можливого застосування лазерного диференційного лідара можна навести результати дослідження розподілу ΝΟ2 в атмосфері над хімічним заводом (рис. 26.5).

Результати дослідження розподілу двоокису азоту в атмосфері над хімічним заводом (цифрами наведено концентрацію NO2 в млн-1)

Рис. 26.5. Результати дослідження розподілу двоокису азоту в атмосфері над хімічним заводом (цифрами наведено концентрацію NO2 в млн-1)

Приклад

Визначити мінімальну концентрацію молекул SO2, якщо 0,02, а м. Коефіцієнт диференційного поглинання SO2 становить k - 26 см-1•атм-1

Розв'язання

Підставляємо числові дані у вираз (26.19):

Контрольне завдання

Визначити коефіцієнт диференційного поглинання k (см-1•атм-1) озоном випромінювання з довжиною хвилі 0,29 мкм, якщо Δlпа = 0,02, ΔR – 0,1 км і млн-1•атм-1,

Відповідь: 12,5 см-1•атм-1.

Допплерівський лідар

Принцип дії допплерівського лідара полягає у тому, що при опромінюванні об'єкта, який рухається зі швидкістю v, світлом певної довжини хвилі Я відбувається розсіювання світла, причому частота (довжина хвилі) розсіяного світла залежить від швидкості руху об'єкта. Допплерівський зсув Δf частоти світла залежить від кута розсіювання Θ світла об'єктом, швидкості руху ν об'єкта та від кута φ між напрямком швидкості і напрямком поширення світла:

(26.22)

Приклад

Визначити швидкість руху частинок аерозолю підвпливом вітру длятаких параметрів допплерівського розсіювання: Гц, Гц, , .

Розв'язання

Підставимо числові дані у формулу (26.22 ):

Контрольне завдання

Визначити величину допплерівського зсуву, що реєструється при опромінюванні краплин дощу, для таких параметрів: λ = 638 нм, φ = 45°, Θ = 900, v = 6 м/с.

Відповідь: 9,4•106 Гц.

Лідар на основі реєстрації флуоресценції

Суть флуоресцентних методів полягає в опромінюванні речовини, яку досліджують, збудженні молекули цієї речовини та перевипромінюванні світла у вигляді флуоресценції. Довжина хвилі випромінювання флуоресценції завжди перевищує довжину хвилі збудження. Реєстрація різноманітних параметрів флуоресценції (інтенсивності, спектрів випромінювання та збудження, часової кінетики, поляризації тощо) дає можливість отримати інформацію про речовину, яка є об'єктом дослідження. Перевагами методів флуоресцентної спектроскопії є висока чутливість, селективність та універсальність.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >