Statik Manyetik Alan Faraday Rotasyon Spektroskopisine Dayalı Yeni NO2 Sensörü
Analytical Chemistry’da yayınlanan bir araştırmaya göre, Çin Bilimler Akademisi’nin (CAS) Hefei Fizik Bilimi Enstitülerinden Prof. Gao Xiaoming liderliğindeki araştırmacılar tarafından, halka dizisi kalıcı mıknatıslarına dayanan düşük güçlü bir Faraday rotasyon spektroskopisi (FRS) nitrojen dioksit (NO2) sensörü önerildi.
FRS, harici bir uzunlamasına manyetik alana batırılmış gazlı bir ortamın neden olduğu doğrusal polarize ışığın polarizasyon durumundaki değişiklikleri tespit ederek paramanyetik moleküllerin tespit edilmesini sağlar. CO2 ve H2O gibi diyamanyetik moleküller tarafından
bozulmaz, bu nedenle yüksek bir tür özgüllüğü sergiler.
Ek olarak, lazer yoğunluğundaki gürültüyü büyük ölçüde bastıran bir çift neredeyse çapraz
polarizörün kullanılması nedeniyle çok yüksek algılama hassasiyetine sahiptir.
Mevcut FRS sinyali esas olarak bir solenoid bobin tarafından üretilen alternatif bir manyetik alan tarafından modüle edilen numune absorpsiyon hatlarının Zeeman bölünmesiyle üretilir.
Bununla birlikte, manyeto-optik etkiyi harekete geçirirken, bu sinüzoidal elektromanyetik alan, yüksek güç tüketiminden, büyük miktarlarda Joule ısısının oluşumundan, elektromanyetik girişimden vb. muzdariptir.
Bu sorunları çözmek için araştırmacılar, nadir toprak kalıcı mıknatıslara dayalı bir statik manyetik alan FRS algılama cihazı önerdiler.
Neodimyum-demir-bor (NdFeB) kalıcı mıknatıs halkalarının manyetik alan dağılım özelliklerine göre 14 özdeş NdFeb kalıcı mıknatıs halkasını eşitliksizlik şeklinde birleştirdiler ve 380 mm uzunluğunda ortalama 346 gauss manyetik alan yoğunluğuna sahip statik bir manyetik alan elde ettiler.
Doğrusal olarak polarize ışık ve numune arasındaki etkileşim, Herriott hücresinin kalıcı mıknatıs dizisine eş eksenli olarak yerleştirilmesiyle büyük ölçüde geliştirildi. 1.613,25 cm-1’de NO2’nin ν3 temel bandındaki bir Q-dal spektral özelliği, bir orta kızılötesi kuantum kaskad lazeri ile incelenmiştir.
0,4 ppb’lik NO2 algılama limiti, 23,7 m’lik bir optik uzunlukta elde edildi. Çalışmanın ilk yazarı Cao Yuan, “Bunun sağlam, sahada konuşlandırılabilir bir ortam izleme sistemine
dönüştürülmesini ümit ediyoruz” dedi.
Kaynak
More information: Yuan Cao et al, NO2 Sensor Based on Faraday Rotation Spectroscopy Using Ring Array Permanent Magnets, Analytical Chemistry (2023). DOI: 10.1021/acs.analchem.2c04821 / Journal information: Analytical Chemistry / Provided by Chinese Academy of Sciences / https://phys.org/news/2023-01-scientists-no2-sensor-based-static.html
