靜態磁場法拉第旋轉光譜研究取得新進展

近日，中科院合肥研究院安光所高曉明研究員團隊在靜態磁場法拉第旋轉光譜研究方面取得新進展，相關研究成果以《基于環形陣列永磁體的法拉第旋轉光譜NO2傳感器》為題發表在國際TOP期刊Analytical Chemistry上。

法拉第旋轉光譜（FRS）通過檢測沉浸在外部縱向磁場中的氣體介質所引起的線偏振光偏振狀態的變化，從而實現對基態或上電子態具有磁偶極矩的順磁性分子的高靈敏度檢測。該光譜檢測方法對水汽、CO2等抗磁性分子具有天然的免疫力，這使得其表現出高度的樣品特異性。同時，由于采用了一對相互接近正交的偏振器極大抑制了激光噪聲，法拉第旋轉光譜具有非常高的檢測靈敏度。

目前法拉第旋轉光譜信號主要由螺線管線圈產生的交流磁場調制樣品吸收線的塞曼分裂而產生。針對正弦電磁場在激發磁光效應時所存在的高功耗、電磁干擾、產生大量焦耳熱等缺陷，團隊劉錕研究員，博士后曹淵等人提出了一種基于稀土永磁體的靜態磁場法拉第旋轉光譜傳感裝置。研究團隊將十四個完全相同的環形釹鐵硼（NdFeB）永磁體按照非等間距的形式同軸組合，從而在380 毫米長度范圍內產生了一個平均磁場強度為346 高斯的外部縱向靜態磁場。通過將赫里奧特（Herriott）池與非等間距永磁體陣列同軸配合，極大地增強了線偏振光與樣品之間的相互作用。實驗以NO2為檢測對象，探測了1613.25 cm-1處NO2的ν3基帶的Q支光譜特征，在23.7米的光程范圍實現了0.4 ppb的檢測極限。

本研究工作得到了中國科學院科研裝備研制項目、國家自然科學基金、先進激光技術安徽省實驗室開放基金、合肥研究院院長基金以及中國博士后面上基金等項目的資助。

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靜態磁場法拉第旋轉光譜傳感裝置

環形陣列永磁體及其縱向磁場分布特性