科学家提出基于静态磁场法拉第旋转光谱的新型NO2传感器

静态磁场原理图 FRS NO2传感器。来源：曹源

低功率法拉第旋转光谱（FRS）二氧化氮（NO2）基于环形阵列永磁体的传感器是由中国科学院合肥物理科学研究院高晓明教授领导的研究人员提出的，根据发表在《分析化学》上的一项研究。

FRS通过检测浸入外部纵向磁场中的气体介质引起的线偏振光偏振状态的变化来检测顺磁性分子。它不受CO等抗磁性分子的干扰2和 H2O，因此它表现出很高的物种特异性。此外，由于使用了一对近交叉的偏振片，因此它具有非常高的检测灵敏度，可以很大地控制激光强度噪声。

当前的FRS信号主要由螺线管线圈产生的交变磁场调制的样品吸收线的塞曼分裂产生。然而，当激发磁光效应时，这种正弦电磁场会遭受高功耗、产生大量焦耳热、电磁干扰等因素。

为了解决这些问题，研究人员提出了一种基于稀土永磁体的静态磁场FRS传感装置。

??钕铁硼永磁环形阵列及其磁场分布特性示意图.??

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??FRS信号和信噪比作为分析仪角度的函数 α。

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根据钕铁硼（NdFeB）永磁环的磁场分布特征，他们以非等距形式组合了14个相同的钕铁硼永磁环，在380 mm的长度上获得了平均磁场强度为346高斯的静态磁场。通过将Herriott电池同轴拟合到永磁体阵列上，线性偏振光与样品之间的相互作用大大增强。

NO的ν3基本波段中的Q支路谱特征2位于 1，613.25 厘米-1被中红外量子级联激光器探测。不2在23.7 m的光学长度下达到了0.4 ppb的检测限。

“我们希望它能发展成为一个强大的现场可部署环境监测系统，”该研究的作者曹源说。