第32卷，第11期 2012年11月
光谱学与光谱分
板
Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32,No. 11,pp2886-2890
November, 2012
LED温度波动对差分吸收光谱技术测量NO2的影响研究凌六一1.2，谢品华1·，秦敏"，郑尼娜"，叶丛雷1，李
昂1，胡仁志
1.中国科学院安徽光学精密机械研究所，中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽合肥230031 2.安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽准南232001
摘要研究了中心波长分别为370nm(近紫外）、452nm(蓝光)和660nm(红光）三种无标准具结构的发光二板管(LED)光源温度波动对差分吸收光谱技术(DOAS)测量NO的影响。利用温度10C时的LED灯谱构造NO：吸收谱，将其他温度下测得的LED谱作为灯谱，以此得到不同温度波动下的NO：差分光学密度，再拟合NO：差分吸收截面到差分光学密度，结果发现拟合残差的峰-峰值与LED温度波动幅度均近似成线性关系，相关性分别为0.995，0.945和0.989；斜率分别为1.12×10-3，5.25×10-"和7.45×10-4℃-1。拟合结果表明，蓝光LED温度波动对DOAS反演影响最小，基本上不影响探测灵敏度，而近紫外和红光LED 温度动对DOAS测量较为敏感，温度波动会导致探测灵度的下降。将温度特性相似的有、无标准具结构的两种蓝光LED的反演结果进行了比较，结果显示标准具结构会大幅度增加温度波动对DOAS反演的影响。
关键调差分吸收光谱技术；发光二极管；温度波动；NO，测量
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
DOI;10.3964/j.issn.1000-0593(2012)11-288605
系统的测量，直接导致测量系统探测灵敏度的下降。虽然这些影响可通过某种手段来消除，如测量气体吸收谱后紧接着测量灯谱，或定期测量灯谱，或对LED进行恒温控制。本工
DOAS技术["具有监测范围广、响应速度快、无接触测量和多组分同时在线监测等特点，在对流层痕量气体监测中有着广泛应用[3]。LED作为一种新型光源，具有体积小、寿命长、安全可靠、价格低、节能环保等优点，目前已成功作为DOAS系统的光源，用于测量大气中的NO。Kern 等)分别采用蓝光和红光LED作为长光程DOAS系统的光源，禹量了海德堡大学附近大气中的NO;和NO,，LI等() 采用蓝光LED测量了合肥郊区的NO，光程700m的平均探测限为1.1×10-（1.1ppb)；Chan等[同样采用蓝光 LED作为长光程DOAS系统光源，测量了香港市区NO，等痕量气体。LING等以有标准具结构的蓝光LED作光源，利用长光程DOAS系统，分别在LED四种人射角度下测量了合肥科学岛上的NO浓度，
由于LED光源的电功率通常在数瓦量级，环境温度变化就会引起LED温度波动。有研究表明，LED温度出现波动会导致辐射谱线发生漂移，而且光谱强度也会发生定的变化m。LED温度变化引起的光谱波动，会干扰DOAS
收稿日期：2012-05-07，修订日期：2012-07-20
作的目的是向读者呈现常用波段LED(近紫外、蓝色和红色 LED)温度波动给DOAS测量NO其体所带来的影响情况，为基于LED光源的DOAS系统在LED选择和测量手段方面提供参考。
LED谱的温度特性
电子-空穴对的自由复合决定了LED的光学特性[2]。当 PN结两端注人正向电流时，注人的非平衡载流子（电子-空穴对)在扩散过程中复合发光，这种复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的峰值波长入决定于材料的带能E。，即入 ~1240/E（mm），而带能是温度的函数，可表示为(u)
E,(T) = E,(0)αT/(+ T)
(1)
式中，E,(0)为温度DK时的带除能；α和β为半导体参数： T为LED温度。由式(1)可知，当温度升高时，带原能减小， LED峰值波长变长，这与实际观测到的结果相吻合。同时，温度的升高会减小电子与空穴的复合概率)，使发光效率
基金项目：国家自热科学基金青年科学基金项目（60808034，40905010），国家（863计划)项目（2009AA063006)资助
作者简介：凌六一，1980年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所博士研究生
，通讯联系人
万方数据
e-mail;pbxie@aiofm. ac. cn
e-mail;lyling@aiofm st. cn