Atmospheric applications IFS 125HR

Význam tématu

Atmosférická analýza stopových plynů pomocí vysoce rozlišené FT-IR spektroskopie hraje klíčovou roli v monitorování znečištění ovzduší, sledování emisí a studiu stratosférických procesů.

Cíle a přehled studie / článku

Tato aplikacní poznámka představuje dvě specializované instalace spektrometru Bruker IFS 125HR pro kontinuální měření atmosférických stopových plynů: vícekanálovou stanici v Shenzhen a měření během polární noci.

Použitá metodika a instrumentace

Spektrometr IFS 125HR s ultra-vysokým rozlišením používá permanentně seřízený Michelsonův interferometr s krychlovými rohy na hybridním ložisku, což zajišťuje dlouhodobou stabilitu a jednoduchou výměnu děličů svazku.
Pro solární transmise je využit automatický sledovač slunce A547N/2 řízený softwarem CamTracker, který sleduje obraz slunce na vstupní apertuře spektrometru.
Dual channel DigiTectTM a dichroitické děliče umožňují paralelní akvizici dat v MIR, NIR a VIS/UV ve stejném čase s optimalizovanými detektory.
Pro měření během polární noci je jako zdroj infračerveného záření použit Měsíc.

Hlavní výsledky a diskuse

V Shenzhenu byly tři spektrometry IFS 125HR instalovány pod kupolí hvězdárny, což umožňuje souběžné snímání v rozsahu 600–33 000 cm⁻¹ při orientaci na slunce, moře a město, a to bez nutnosti výměny optiky.
V polární noci byly s měsíčním zdrojem naměřeny stratosférické stopové plyny (HNO₃, HCl, HF, ClONO₂) s rozlišením 0,02 cm⁻¹ a vysokou citlivostí díky dual channel technice.

Přínosy a praktické využití metody

Sada nástrojů IFS 125HR nabízí výjimečnou flexibilitu, povrchovou kontinuální akvizici přes široké spektrální pásmo a vynikající citlivost, což usnadňuje provoz bez opakované výměny optických komponent.
Metoda podporuje dlouhodobé studie kvality ovzduší, výzkum atmosféry a ověřování environmentálních modelů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj směřuje k automatizaci sledování zdroje, integraci s daty satelitů, rozšíření používání automatizovaných sítí detekce a využití strojového učení pro analýzu spekter.
Potenciální aplikace zahrnují mobilní a terénní stanice pro rychlé reakce na environmentální požadavky.

Závěr

Představené příklady instalací potvrzují, že IFS 125HR je unikátní nástroj pro vysoce přesnou a citlivou atmosférickou spektroskopii, schopný plnit náročné požadavky výzkumu i průmyslové analýzy.

Reference

• Gisi M. et al. Camtracker: a new camera controlled high precision solar tracker system for FT-IR-spectrometers. Atmos. Meas. Tech., 4 (2011), 47–54.
• Notholt J., Schrems O. Ground-based FT-IR spectroscopic absorption measurements of stratospheric trace gases in the Arctic with the sun and the moon as light sources. J. Mol. Struct., 347 (1995), 407–416.
• Deutscher N. M. et al. Total column CO2 measurements at Darwin. Atmos. Meas. Tech., 3 (2010), 947–958.
• Kohlhepp R. et al. Observed and simulated time evolution of HCl, ClONO2, and HF total column abundances. Atmos. Chem. Phys., 12 (2012), 3527–3556.