文章背景
甲基碘 (CH3I)，又称碘甲烷，是一种在大气中存在的卤代挥发性有机化合物 (HVOC)，对臭氧层具有破坏作用。其分子具有对称陀螺结构，在红外和近红外区域具有丰富的吸收谱线，是光谱学研究的理想对象。尽管对其红外基频谱带的研究已较为深入，但在近红外区域，尤其是850纳米波段附近的高分辨率光谱数据仍十分匮乏。早期的研究受限于技术手段，难以探测其强度极弱的泛频吸收带。基于此，来自意大利国家光学研究所的Alessandro Lucchesini博士在 Spectroscopy Journal 期刊发表了文章，旨在利用先进的可调谐二极管激光吸收光谱技术 (TDLAS)，首次对碘甲烷在11,660–11,840 cm⁻¹范围内的泛频谱带进行高分辨率、高灵敏度的探测与表征，以填补该领域的数据空白。
研究过程与结果
本研究采用可调谐二极管激光吸收光谱 (TDLAS) 技术，结合波长调制光谱 (WMS) 与二次谐波检测技术，成功实现了对室温气相中碘甲烷分子极弱吸收谱线的高灵敏度探测。实验系统核心为法布里-珀罗 (F–P) 型异质结构二极管激光器，其输出波长通过精密的温度和电流控制进行调谐与扫描。研究使用了两台光程为30米的赫里奥特 (Herriott) 型多通池，极大地增强了光与物质的相互作用路径，从而有效放大了微弱的吸收信号。为了从强噪声中提取出信号，采用了高调制幅度的波长调制策略，并通过锁相放大器检测二次谐波分量来获得近似于吸收线型二阶导数的线形，此举有效压制了基线漂移，显著提高了信噪比。
在此实验配置下，研究团队首次在844-857纳米 (波数11,660–11,840 cm⁻¹) 范围内观测并精确测量了82条碘甲烷的泛频吸收谱线，其线强度估计在10⁻²⁷ 至 10⁻²⁶ cm/分子之间，测量波数精度达到0.01 cm⁻¹。通过对吸收线型的详细分析，研究采用了适用于高调制幅度状态的Voigt线型拟合函数，从而可靠地提取了谱线参数。此外，工作还首次针对其中两条谱线 (位于11,741.39 cm⁻¹和11,778.27 cm⁻¹) 测量了其自增宽系数，分别在室温下测得为0.23 ± 0.02 和 0.18 ± 0.02 cm⁻¹/atm。这些结果与HITRAN数据库中该分子在其他光谱区域 (如3.3 μm、7 μm和11 μm的基频谱带) 已报道的增宽系数范围相符，验证了本次测量结果的可靠性。
研究总结
本项研究成功利用高灵敏度的可调谐二极管激光光谱技术，开拓了对碘甲烷分子在近红外850纳米波段微弱泛频吸收的探索，首次提供了该区域内82条高精度谱线位置与强度数据，以及两条谱线的自增宽系数，极大地丰富了对该分子光谱特性的认知。这些高质量的光谱数据对于完善大气分子光谱数据库、发展高灵敏度的痕量气体遥感探测技术具有重要价值，同时也为后续针对该分子能级结构、振动耦合机制等深入的物理研究奠定了坚实的基础。此项工作展示了现代激光光谱学技术在探测极弱光谱信号方面的强大能力，为相关领域的研究提供了可靠的技术范式和数据支持。
原文出自 Spectroscopy Journal 期刊：https://www.mdpi.com/2244246
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/spectroscj
Spectroscopy Journal 期刊介绍
主编：Clemens Burda, Case Western Reserve University, USA
Spectroscopy Journal 关注物质与电磁波谱的任何部分之间的相互作用，及其在所有学科的应用，包括物理、化学、生物化学、生物学、空间科学、材料科学和工程。来自非光子实验 (如电子、中子和质子实验) 的贡献同样受欢迎。
Time to First Decision：19.4 Days
Acceptance to Publication：5.8 Days
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