圖 1 - 本研究中使用的 GASEX OEM - HD-05-12
簡介
Arcoptix GASEX HD-05-xx 光譜儀是用于多種應(yīng)用的專業(yè)氣體光譜儀。新開發(fā)的版本分辨率高達(dá) 0.5 cm^-1，這使得 Gasex 的“光譜視野”比之前的型號提高了 4 倍。在應(yīng)用說明中，我們報告了使用 GASEX-OEM-HD-05-12 測量氯化氫 (HCl) 混合氣體中兩種天然穩(wěn)定氯同位素（35Cl 和 37Cl）的同位素比值。
方法
在 75 ppm 濃度下（環(huán)境壓力下），以 5N 氮氣作為背景，測量了氯化氫的光譜。分析了光譜中兩種天然同位素對應(yīng)的吸光度比，并與 Hitran 模擬結(jié)果進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析。
結(jié)果
圖2 - 使用 GASEX OEM - HD-05-12 記錄的 180°C 下 HCl 基波吸收帶全圖。每個吸收峰均由雙峰表示，分別對應(yīng)于氯同位素 35a 和 37。
為了進(jìn)行比較，我們使用另一款型號的氣體光譜儀（即 GASEX-OEM-ST-20-12，分辨率為 2 個波數(shù)）對相同濃度的 HCl 氮氣進(jìn)行了吸收光譜測定。
圖 3 - 用兩種不同模型測量的 HCl 光譜細(xì)節(jié)，顯示了分辨率對儀器線形函數(shù)的影響。分辨率較低的光譜無法提供同位素分辨的可能性，而分辨率較高的光譜則可以清晰地區(qū)分 HCl 的兩個同位素異構(gòu)體。
進(jìn)一步分析了HCl兩種同位素體含量比例的細(xì)節(jié)。光譜與Hitran模擬結(jié)果關(guān)聯(lián)起來，分別對應(yīng)HCl分子中兩種氯同位素的光譜。
圖4 - 使用 GASEX-OEM-HD-05-12 光譜儀以 0.5 cm-1 的分辨率測量的吸收光譜細(xì)節(jié)。測量光譜與 HITRAN 計算的 HCl 各同位素體的光譜一起繪制。該圖顯示，理論光譜和測量光譜的波長高度一致。
使用 Hitran 數(shù)據(jù)庫計算的 HCl 混合氣體中 35Cl 和 37Cl 兩種同位素體的理論光譜峰位置與理論光譜峰位置高度一致。更詳細(xì)的光譜視圖有助于評估同位素比。
圖5 - 使用 GASEX-OEM-HD-05-12 光譜儀以 0.5 cm-1 分辨率測量的吸收光譜的雙峰細(xì)節(jié)，以及相應(yīng)的 Hitran 計算光譜?；诖藴y量確定的同位素比為 2.53。（這與氯同位素的天然比 3.2 不符）。對此的解釋需要進(jìn)一步研究。
結(jié)論
高分辨率（Res=0.5 波數(shù)）GASEX-OEM-HD-05-12 光譜儀與標(biāo)準(zhǔn)分辨率（Res=2 波數(shù)）GASEX-OEM-ST-20-12 光譜儀進(jìn)行了比較。兩款儀器均可用于測定 HCl（以及幾乎所有異核氣體）的濃度。然而，只有高分辨率光譜儀才能提供足夠精細(xì)的分辨率來測定某些氣體的同位素比，正如本文以 HCl 為例所展示的那樣。
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