什么是 DOAS?

DOAS 是差分吸收光谱(Differential Optical Absorption Spectroscopy)的缩写,是 OPSIS 大多数气体分析仪的核心监测原理。

其理论基础是 Beer-Lambert 吸收定律:光穿过气体时被吸收的量与气体分子浓度和光程长度成正比。

DOAS 四个词揭示了其本质:光谱学(Spectroscopy)——研究光的行为;吸收(Absorption)——观察特定波长光如何被衰减;光学(Optical)——研究限于紫外到可见再到红外的光学波段;差分(Differential)——对监测到的吸收光谱进行数学处理。

DOAS 需要宽带光源。OPSIS 仪器使用氙灯,发出的光形成窄而锐利的光束,穿过待监测气体所在的区域——这条光束也称为"监测光路"。

OPSIS DOAS光谱

分子如何吸收光

每种气体分子在特定波长处都有独特的吸收能力——类似于分子的"指纹"。光源发出的光中,一小部分会被监测光路中的气体分子吸收。气体浓度越高、光程越长,吸收越多。到达光路远端后,剩余的光被送入光谱分析仪——气体分析仪的核心部件。

DOAS气体指纹图谱

分析仪将测量到的光谱除以参考光谱("干净"的无吸收光谱——这就是 DOAS 中 D 的含义),再与已知的吸收光谱进行比较,即可计算出监测光路上的平均气体浓度。由于每种气体分子都有独特的指纹特征,同一套监测系统可以对多种不同分子类型进行光学区分和同步监测。

今天,DOAS 已成为气体浓度监测领域公认的成熟方法。这已通过全球众多认证机构(TÜV、MCERTS、U.S. EPA、CCEP 等)的型式测试以及数千台在全球运行的 DOAS 仪器得到充分验证。

来源:OPSIS AB, Sweden · opsis.se