第30卷，第11期 2010年11月
青学与光谱分
析
谱光
Spectroscopy and Spectral Analysis
差分吸收光谱中光源的光谱结构去除研究
曲晓英"，李玉金2·
1.贵州民族学院理学院，贵州贵阳550025 2.贵州大学理学院，贵州贵阳550025
VoL. 30,No. 11, pp2897-2901
November, 2010
摘要差分吸收光谱技术（differentialopticalabsorption spectroscopy，DOAS)利用气体分子在紫外一可见光谱范围的特征吸收来测量其浓度含量，现已被广泛应用于测量大气环境中痕量污染气体的浓度，如SO， NO)，O)，HCHO等。测量得到的大气差分吸收谱在测量波段内(300～700nm)由于存有光源（氙灯或者氧灯)光谱结构，会影响大气环境中痕量气体浓度的准确反演；在光谱数据反演时，为了避开光源光谱结构的影响，国内外对其处理通常采用分段方式反演和弥补方式反演并介绍一种新的数据处理方法：采用平移口均值平滑方法（moving-windowaveragesmoothingmethod)获得大气光谱的慢变化，然后求取氙灯光谱结构。并将获得光源光谱结构对实际测量光谱进行拟合分析，取得了较好的效果，残差为2.995×10-4，避免了选择波段过窄和对新物质探测不利的缺点。
关键词差分吸收光谱；光源光谱结构；平移窗口均值平滑方法
中图分类号：0433.4；0657.3
引言
文献标识码：A
20世纪70年代由Noxonf1]和Plat(z-3]等提出的差分光学吸收光谱(DOAS)技术现已成为测量大气痕量污染物常用方法之一，DOAS技术通常利用紫外到可见波段（300～760 nm)，能够测量多种大气中物质(+1)（如N)，NO，NHs， O，SO等），同时DOAS技术监测的光路范围广，具有传统点式监测方法所无法比拟的优点，其数据结果更具有代表性。
有关DOAS技术的原理和数据反演方法国内介绍较多()，DOAS的数据处理过程可归结为：相除LI(>)/I(>)） →+高通滤波[滤除慢变化P(α)]+对数[In(I。(>)/I(a))]+低通滤波(滤除光子噪声)+数据反演。在DO)AS技术测景波段内同时存有痕量气体吸收和光源光谱固有结构，在数据反演过程中，对于光源光谱固有结构的影响国内外通常采用两种处理方法：（1)选择无光源光谱结构的波段数据反演，即分段方式反演；（2)将带有光源结构的剩余光谱加到数据反演中，即弥补方式反演")。这两种方法均具有缺点：方法（1)数据反演时选择波段过窄，不能很好地考虑光谐的拉伸，致使数据反演误差偏大(高达20%(1)：方法(2)虽然能得到很
收稿日期：2010-01-18，修订日期：2010-04-22
DOI; 10. 3964/j. issn, 1000-0593(2010)11-2897-05
小的残差，但该处理方式不能发现剩余光谱中的新物质，对新物质的探测极为不利。
本文介绍一种获得光源(以氙灯光源为例)光谱固有结构的方法，并将获得的光源光谱结构用于数据反演，该方法即避免了选择波段过窄的缺点又不影响新物质的探测发现。
光源光谱结构简介
图1(a)为300～360nm波段内光源（以氙灯为例）光谱(1。)和大气吸收落(1)，图1(b)为大气的差分吸收请，从图1 可以看到在311～326nm波段内，截灯光谱有2个很明显的发射峰，在得到的大气差分吸收光谱[图1(b)中，2个颌灯光谱发射峰结构清晰可见，在该波段内已知的有吸收的痕量气体有NO，O，SO，HCHO，CS和CHCHO等(见图2 几种典型气体的差分吸收截面，阴影部分为受鼠灯光谱结构干扰的光谱范围)，这将影响下一步的数据拟合过程。
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去除光源光谱结构理论分析
在实际的测量得到的大气光谱中，如果我们获得沿光程
而没有大气痕量气体吸收的氙灯光谱：
基金项目：贵州民族学院2009年度科研基金项目（校科研2009JS15)和责州大学青年基金项目(X082002)资助作者简介：曲晓英，女，1980年生，贯州民族学院理学院讲师
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