La detección de gases traza basada en espectroscopía de absorción láser (LAS) es una técnica poderosa debido a su alta sensibilidad y selectividad, y es ampliamente utilizada en muchos campos. La mayoría de los trabajos actuales se realizan utilizando un láser de frecuencia única dirigido a una sola especie. El estudio de la interacción entre diferentes componentes necesita la medición simultánea de múltiples especies, lo que sigue siendo un desafío.

Recientemente, el Prof. Wang Qiang del Instituto de Óptica, Mecánica Fina y Física de Changchun (CIOMP) de la Academia China de Ciencias (CAS) y el Prof. Ren Wei de la Universidad China de Hong Kong, desarrollaron un sensor de gas traza con una configuración totalmente de fibra, y logró la interrogación simultánea de múltiples gases a un costo de solo analito sub-μL. El estudio se publicó en Sensors and Actuators B:Chemical .

Esta técnica se realizó combinando la espectroscopia fototérmica (PTS), un método que responde a la detección del índice de refracción del analito en fase gaseosa, y la multiplexación por división de frecuencia (FDM), una estrategia que modula el gas bombeando diferentes especies a frecuencias separadas. Una fibra de núcleo hueco con un diámetro de campo modal de μm funcionó como una cámara de gas flexible para proporcionar una intensidad de luz significativamente mayor, una interacción de molécula de luz altamente eficiente, así como un interferómetro Fabry-Perot en línea.

Se integraron tres láseres de diodo con longitudes de onda centrales ubicadas en la banda C, la banda L y la banda U para interrogar a C₂ H₂ , CO₂ y CH₄ , simultaneamente. La medición simultánea de múltiples especies se demostró mediante la detección de muestras de C₂ H₂ , CO₂ y CH₄ en una fibra de núcleo hueco de un centímetro de largo, que tiene un consumo total de solo 0,17 μL. Se prepararon cuatro cajas preestablecidas con diferentes concentraciones de muestra diluyendo las muestras con N₂ puro . Se obtuvieron las curvas de respuesta correspondientes esperadas.

Los investigadores también demostraron experimentalmente el rendimiento de este sensor compacto totalmente de fibra, que logra un límite mínimo de detección de 2,5 ppb (partes por billón), 21 ppm (partes por millón) y 200 ppb para C₂ H₂ , CO₂ y CH₄ , respectivamente, y un buen rango dinámico lineal de tres a cinco órdenes de magnitud.

Las características únicas de alta sensibilidad, bajo consumo de gas y tamaño compacto hacen del sensor una herramienta versátil para el análisis preciso de gases. + Explora más

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