Дистанционный газоанализ атмосферы с использованием многоволновых ИК-лазеров
Диссертация
Для успешного применения экономических и других мер, направленных на уменьшение вредных выбросов, необходимо сначала научиться точно контролировать уровень загрязнений и надежно идентифицировать их источник. С этой целью следует непрерывно определять содержание в воздухе нескольких ключевых загрязняющих веществ, т. е. осуществлять их пространственно-временной количественный мониторинг. Отметим… Читать ещё >
Список литературы
- Schotland R.M. The detection of the vertical profile of atmospheric gases by means of a ground based optical radar // In: Proceedings of Third Symposium on Remote Sensing of the Environvtnt, Michigan, Ann Arbor. 1964. P. 215−224.
- Browell E.V., Wilkerson T.D., and McCrath T.J. Water vapor differentional absorption lidar development and evolution // Appl. Opt. 1979. V. 18. N 20. P. 3474 3483.
- Zuev V.V., Zuev V.E., Makushkin Yu.S. et al. Laser sounding of the atmospheric humidity: experiment // Appl. Opt. V.22. N 23. P.3742 3746.
- Schotland R.M. Errors in the lidar measurements of atmospheric gases by differential absorption // J. Appl. Meteorology. 1974. V.13. N.2. P.71−77.
- Зуев B.B., Катаев М. Ю., Мицель A.A., Пташник И. В., Фирсов К. М. Лазерное зондирование газов атмосферы на компьютере диалоговые пакеты программ // В кн.: Материалы 2 Межреспубликанского симпозиума «Оптика атмосферы и океана». Томск. 1995. С. 150 — 155.
- Browell E.V., Wilkerson T.D., and McCrath T.J. Water vapor differentional absorption lidar development and evolution // Appl. Opt. 1983 V. 22. N 3. P. 522 -534.
- Ismail S., Browell E.V., Megie G. et al. Sensitivities in DIAL measurements from airborne platforms // In: Abstracts of Papers of 12 Int. Laser Radar Conference. Aix en Provance, France. 1984. P. 436 440.
- Ushino O., McCormick M.P., Swissler T.J., McMaster L.R. Error analysis of DIAL measurement of ozone by shutlle eximer lidar // Appl. Opt. 1986. V.25. N 21. P. 3946−3951.
- Zuev V.E., Makushkin Yu.S., Marichev V.N. et al. Differential absorption and scattering technique: Theory // Appl. Opt. 1983. V.22. N 23. P. 3733 3741.
- Murray E.R., Hake R.O., Van der Laan J.E. and Hawley J.G. Atmospheric water vapor measurements with infrared (10 rim) differential absorption lidar system // Appl. Phys. Letters. 1976. V.28. N 9. P. 542 543.
- Hardesty R.M. Simultaneous measurements of range resolved species concentration and wind velocity characteristis by pulsed coherent lidar // In: Abstracts of Papers of 12 Int. Laser Radar Conference. Aix en Provance, France. 1984. P. 431 -435.
- Енгоян T.M., Козинцев В. И., Никифоров В. Г., Сильницкий А. Ф. Дистанционные измерения концентрации N02 в атмосфере с помощью лидара дифференциального поглощения // ЖПС. 1983. Т.39. № 1. С. 87 93.
- Fredrikkson К. A., Hertz Н.М. Evalution of the DIAL techniques for studies on N02 using a mobile lidar system // Appl. Opt. 1984. V. 23. N 9. P. 1403 1411.
- Egebak A. L., Fredrikkson K.A., Hertz H.M. DIAL techniques for the control of sulfur dioxide emissions // Appl. Opt. 1984. V. 23. N 5. P. 722 — 729.
- Browell E.V., Carter A.F., Shipley S.T. et. al. NASA Multipurpose airborne DIAL system and measurementnts of ozone and aerosol profiles // Appl. Opt. 1983. V. 22. N3. P. 522−534.
- Ushino O., McCormick M.P., Swissler T.J., McMaster L.R. Error analysis of DIAL measurement of ozone by shutlle eximer lidar // Appl. Opt. 1986. V.25. N 21. P. 3946−3951.
- Altman J., Lachman W., Weitkamp C. Remote measurement of atmospheric N20 with DF laser radar // Appl.Opt. V. 19. N 20. P. 3453 3457.
- Murray E.R., Van der Laan J.E. and Hawley J. G Remote measurement of HC1, CH4 and N20 using a single-ended chemical laser lidar system // Appl. Opt. 1976. V.15. N12. P. 3140−3148.
- Васильев Б.И., Маннун У. М. ИК-лидары дифференциального поглощения для экологического мониторинга окружающей среды // Квантовая электроника. 2006. Т.36. № 9. С. 801−820.
- Зуев В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере // Москва: Радиои связь. 1981.288 с.
- Коллис Р.Т.Х., Рассел П. Б. Лидарные измерения аэрозольных частиц и газов посредством упругого рассеяния назад и дифференциальное поглощение // Вкн.: Лазерный контроль атмосферы. / Под ред. Хинкли Е. Д. Москва: Мир. 1979. С. 91 180.
- Андреев Ю.М., ГейкоП.П., Самохвалов И. В. Зондирование газовых загрязнений атмосферы методом дифференциального поглощения в РЖ-области спектра // Оптика атмосферы и океана. 2003. Т. 16. № 9. С. 783 791.
- Межерис P.M. Лазерное зондирование атмосферы. Москва: Мир. 1987. 550 с.
- Зуев В.Е., Зуев В. В. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат. 1992. 231 с.
- Fujii Т., Futuchi Т., Goto N., Nemoto К., Takeuchi N. Dual differential absorption lidar for the measurement of atmospheric S02 of the order of parts in 109 // Appl. Opt. 2001. V. 40. № 6. P. 949 956.
- Lidar. Range-Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere // Series: Springer Series in Vol. 102. Weitkamp, Claus (Ed.). 2005. 460 p.
- Bissonette L.R., Hutt D.L. Multiply scattered aerosol lidar returns: inversion mwthod and comparison with in situ measurements // Apll.Opt. 1995. V. 34. № 30. P. 6959 6975.
- Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A. e.a. The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer. 2009. V. 110. P. 533 -572.
- Lorentz H.A. The absorption and emissions lines of gaseous bodies // Proc. Roy. Acad. Sci. 1996. V.8. P.591 599.
- Killinger D.F., Menyuk N., DeFeo W.E. Remote sensing of CO using frequency -doubled C02 laser radiation // Appl. Opt. 1980. V. 36. N 6. P. 402 405.
- Bulanin M.O., Dokuchaev A.V., Tonkov M.V. and Filippov N.N. Influence of line interference on the vibranional rotation band shapes // J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer. 1984. V. 25. N6. P. 521 — 543.
- Grossman B.E. and Browell E.V. Spectroscopy of water vapor in 720 nm wavelength region: line strengs, self — indused pressure broadenings and shifts // J.Mol.Spectroscopy. 1989. V. 136. N 2. P. 264 — 294.
- Husson N., Chedin A., Scotte N.E. et.al. The GEISA Spectroscopic Lines Parameters Data Bank in 1984 // Annales Geophysical, Fasc.2, Serias A. 1986. P. 185- 190.
- Катаев М.Ю. Методические основы обработки данных лазерного трассового газоанализа// Оптика атмосферы и океана. 2001. Т. 14. № 9. С. 782−787.
- Duarte F.J. Tunable Lasers: Hand Book. New York: Acad.Press. 1995. 476 p.
- Городничев B.A., Козницев В. И. Мониторинг загрязнений атмосферы с помощью лидара дифференциального поглощения в инфракрасной области спектра// Оптика атмосферы и океана. 1994. Т. 7. № 10. С. 1410 1414.
- Menyuk N., Killinger D.K. Atmospheric remote sensing of water vapor, HC1 and CH4 using a continuously tunable Co: MgF2 laser // Appl. Opt. 1987. V. 26. № 15. P. 3061−3065.
- Prasad C.R. et.al. Tunable IR differential absorption lidar for remote sensing of chemicals // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1998. V. 3757. P. 87 95.
- Ambrico P.F., Amodeo A., et. al. Tunable Lidar System Based on IR OPA Laser Source // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1998. V. 3504. P. 111 118.
- Agroskin V.Y. et. al. Multifrequency Sounding With DF Laser-Based Lidar System: Preliminary Results // Proc. SPIE Int. Soc. Opt Eng. 2004. V. 541. P. 245 252.
- Philippov P.G. et. al. DIAL infrared lidar for monitoring of main pipelines and gas industry objects // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1998. V. 3504. P. 119 127.
- Geiger A.R. et. al. Mid-infrared multi-wavelength source for lidar applications // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1998. V. 3380. P. 63 69.
- Romanovskii O.A., Kharchenko O.V. Application of airborne lidars based on mid-IR gas lasers for gas analysis of the atmosphere // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2004. V. 5743 P. 441 448.
- Lee S.W. et. al. Concentration measurements of methane source with an OPO-based differential absorption lidar system // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1999. V. 3757. P. 96- 102.
- Prasad N.S. Geiger A.R. Remote sensing of propane and methane by means of a differential absorption lidar by topographic reflection // Opt. Eng. 1996. V. 35. № 4. P.1105−1111.
- Killinger D.F., Menyuk N., DeFeo W.E. Remote sensing of NO using a differential absorption lidar // Appl. Opt. 1980. V.19. № 18. P. 3282 3286.
- Андреев Ю.М., Воеводин В. Г., Грибенюков А. И. и др. Трассовый газоанализатор на основе перестраиваемого С02 лазера с удвоением частоты // ЖПС. 1987. Т. 47. № 1. С. 15 20.
- Murray E.R., Hake R.O., Van der Laan J.E. and Hawley J.G. Atmospheric water vapor measurements with infrared (10 rim) differential absorption lidar system // Appl. Phys. Letters. 1976. V. 28. № 9. P. 542 543.
- Killinger D.F., and Menyuk N. Remote probing of the atmosphere using CO2 DIAL system // IEEE J. of Quant. Electr. 1981. V. QE 17. № 9. P. 1917 — 1929.
- Murray E.R. Remote measurement of gases using discretely tunable infrared lasers
- Opt. Eng. 1977. V. 16. № 3. P. 284 290.
- Астахов В.И., Бурмистров A.C., Галактионов B.B. и др. Лазерный контроль содержания метана и окиси углерода в приземном слое атмосферы // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. № 10. С. 65 69.
- Астахов В.И., Галактионов В. В., Засавицкий И. И. и др. Трассовый измерительконцентрации окиси углерода в атмосфере на основе импульсных диодных лазеров // Квантовая электроника. 1982. Т. 9. № 3. С. 513 536.
- Bufton J.L., Itabe Т., Strow L.L. et al. Frequency doubled C02 lidar measurementand laser spectroscopy of atmospheric CO2 // Appl. Opt. 1983. V. 22. № 17. P. 2592 2602.
- Бойко C.A., Попов А. И. Анализ NO с помощью He-Ne лазера и зеемановской модуляции поглощения // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. № 5. С. 119−121.
- Grant W.G. He-Ne and CW C02 laser long-path systems for gas detection // Appl.
- Opt. 1986. V. 25. № 9. P. 709 719.
- Agishev R., Agishev R., Gross В., Moshary F., Gilerson A., Ahmed S. Atmospheric CW -FM-LD-RR Ladar for Trace-Constituent Detection: A Concept Development // Applied Physics B: Lasers and Optics. 2005. v. 81. № 5. p. 695 703.
- Алейников В. С., Масычев В. И. Лазеры на окиси углерода. Москва: Радио и связь. 1990.312 с.
- Ионин А.А. В кн. «Энциклопедия низкотемпературной плазмы» Сер. Б, Том XI-4, под ред. С. И. Яковленко. Москва: Физматлит. 2005. 740 с.
- L. В. Kreuzer, N. D. Kenyon, and С. К. N. Patel Air Pollution: Sensitive Detection of Ten Pollutant Gases by Carbon Monoxide and Carbon Dioxide Lasers // Science. 1972. V. 177 P. 347−349.
- Patel С. К N., Kerl R.J. A new optoacoustic cell with improved performance // Appl. Phys. Lett. 1977. V. 30. № 11. P. 578 579.
- Gerlach R., Amer N. M. Sensitive optoacoustic detection of carbon monoxide by resonance absorption // Appl. Phys. Lett. 1978. V. 32. № 4. P. 228 231.
- Zelinger Z. Continuous generation of trace amounts by means of permeation tubes // Chem. Listy. 1986. № 80. P. 673−690.
- Bernegger S. СО-laser photoacoustic spectroscopy of gases and vapors for trace gas analysis // Ph. D. Thesis. № 8636. ETH Zurich, Switzerland. 1988.
- Luo X., Shi F. Y., Lin J. X. СО-laser photoacoustic detection of phosgene (COCI2) // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 1991. V. 12. № 2. P. 141 147.
- Bernegger S., Sigrist M. W. СО-laser photoacoustic spectroscopy of gases and vapours for trace gas analysis // Infrared Phys. 1990. V. 30. № 5. P. 375 429.
- Корнилов С. Т., Проценко Е. Д., Тымпер С. И. Волноводный СО лазер для контроля атмосферных загрязнений // ЖПС. 1985. Т. 42. № 1. С. 44 47.
- Agroskin V. Ya., Bravy B. G., Kirianov V. I., et. al., Mobil pulsed chain HF/ DF laser: Prospects for remote analysis of atmosphere // Proc. Int. Conf. «LASERS"-98, 7−11 Dec 1998, Tucson, AZ, USA. STS Press. McLean, VA. 1999. P. 469.
- Басов Н.Г., Ионин A.A., Котков A.A. и др. Импульсный лазер на первом колебательном обертоне молекулы СО, действующий в спектральном диапазоне2.5 — 4.2 мкм. 1. Многочастотный режим генерации // Квантовая электроника. 2000. Т. 30. № 9. С. 771 782.
- Басов Н.Г., Ионин А. А., Котков А. А. и др. Импульсный лазер на первом колебательном обертоне молекулы СО, действующий в спектральном диапазоне 2.5 — 4.2 мкм. 2. Частотно-селективный режим // Квантовая электроника. 2000. Т. 30. № 10. С. 859 872.
- Bachem Е., Dax A., Fink Т., et.al. Recent progress with the СО-overtone laser // Appl. Phys. B. 1993. V. 57. № 6. P. 185 -191.
- Бузыкин О. Г., Иванов С. В., Ионин А. А. и др. Количественная спектроскопическая диагностика загрязнений атмосферы с помощью излучения СО-лазера на первом обертоне // Известия Академии наук. Серия физика. 2002. № 66. С. 962 967.
- Ионин А.А., Климачев Ю. М., Козлов А. Ю. и др. Импульсный обертонный СО-лазер с КПД 16% // Квантовая электроника. 2006. Т. 36. № 12. С. 1153 -1154.
- Urban W. Physics and spectroscopic applications of carbon monoxide lasers, a review // Infrared Phys. Technol. 1995. V. 36. № 2. P. 465 473.
- Бузыкин О. Г., Иванов С. В., Ионин А. А., Котков А. А., Селезнев JI.B. Линейное и нелинейное поглощение излучения обертонного СО лазера в атмосфере // Оптика Атмосферы и Океана. 2001. Т. 14. № 5. С. 400 407.
- Sigrist M. W. Trace gas monitoring by laser photoacoustic spectroscopy and related techniques (plenary) // Rev. Scientific Instruments. 2003. V. 74. № 1. P. 486 490.
- Murtz M., Kauser T., Klaine D., et. al. Recent developments in cavity ring-down spectroscopy with tunable cw lasers in the mid-infrared // Proc. SPIE. 1999. V. 3758. P. 53−61.
- Danke H., von Basum G., Kleinermanns K., et. al. Rapid formaldehyde monitoring in ambient air by means of mid- infrared cavity leak-out spectroscopy // Appl. Phys. B. 2002. V. 75. P. 311 -316.
- Danke H., Klaine D., Urban W., et. al. Isotopic ratio measurement of methane inambient air using mid-infrared cavity leak-out spectroscopy // Appl. Phys. B. 2001. V.72. P. 121 125.
- Danke H., Kahl J., Schuler G., et. al. On-line monitoring of biogenic isoprene emissions using photoacoustic spectroscopy // Appl. Phys. B. 2000. V. 70 P. 275 -280.
- Danke H., Klaine D., Hering P., et. al. Real-time monitoring of ethane in human breath using mid-infrared cavity leak-out spectroscopy // Appl. Phys. B. 2001. V. 72. P. 971 975.
- Santosa I. E., Laarhovan L. J. J., Harbinson J., et. al. Laser-based trace gas detection of ethane as a results of photooxidative damage in chilled cucumber leaves // Rev. Scientific Instruments. 2003. № 74. P. 680 683.
- Schmitz H., Murtz M., Bleckmann H. Responses of the infrared sensilla of Melanophila acuminate (Coleoptera: Buprestidae) to monochromatic infrared stimulation // J. Comparative Physiology A. 2000. № 186. P. 543 549.
- Buzykin O. G., Ionin A. A., Ivanov S. V., Kotkov A.A., Seleznev L.V., Shustov A.V. Resonant absorption of first-overtone CO laser radiation by atmospheric water vapor and pollutants // Laser and Particle Beams. 2000. № 18. P. 697 713.
- Buzykin O. G., Ivanov S. V., Ionin A. A., Kotkov A.A., Kozlov A.Yu. Spectroscopic Detection of Sulfur Oxides in the Aircraft Wake // J. Russian Laser Research. 2005. № 26. P. 402 426.
- Ветошкин С.В., Ионин А. А., Климачев Ю. М. и др. Динамика коэффициента усиления в импульсном лазерном усилителе на газовых смесях СО—Не, СО— N2 и СО—02 // Квантовая электроника. 2007. V. 37. № 2. С. 111 117.
- Матвиенко Г. Г., Пташник И. В., Романовский О. А., Харченко О. В., Шаманаев B.C. Применимость DF-лазера для детектирования аэрозольно-газовых выбросов // Прикладная физика. 2002. № 1. С. 129 136.
- Romanovskii О.А. Airborne DIAL Lidar Gas Analysis of the Atmosphere by Middle IR Gas Lasers: Numerical Modeling // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2008. V. 17. № 2. P. 131 137.
- Солдатов A.H., Филонов А. Г., Полунин Ю. П., Васильева А. В. Лазерная система «генератор-усилитель» на парах стронция со средней мощностью более 20 Вт // Оптика атмосферы и океана. 2008. Т. 21. № 8. С. 666 668.
- Маричев В.Н., Платонов А. В., Солдатов А. Н., Соснин А. В., Филонов А. Г., Филонова Н. А. // Измерительные приборы для исследования параметров приземных слоев атмосферы // Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО АН СССР. 1977. С. 80 86.
- S.A.Kooi, E.V.Browell, S.Ismail. In.: The 23rd International Laser Radar Conference (ILRC 2006) // Reviewed and Revised papers presented. Nara, Japan. 2006. P. 767 780.
- О.А.Романовский Анализ систематических ошибок восстановления лидарных профилей концентраций атмосферных газов методом дифференциальногопоглощения // Известия Высших учебных заведений. Физика. 2008. Т. 51, № 6. С. 68 73.
- П.П. Гейко, В. Е. Привалов, О. А. Романовский, О. В. Харченко Применение преобразователей частоты излучения фемтосекундных лазеров для лидарного мониторинга атмосферы // Оптика и спектроскопия. 2001. Т. 108. № i.e. 85−91.
- Ю.М. Андреев, П. П. Гейко, А. И. Грибенюков, В. В. Зуев, O.A. Романовский ИК-параметрические преобразователи частоты в задачах лазерной спектроскопии // Оптика атмосферы. 1988. Т. 1. № 3. С. 20−26.
- Войцеховская O.K., Сулакшина О. Н., Черепанов В. Н. Определение концентраций примесей промышленного происхождения в атмосфере // Изд. АН СССР, ФАО. 1980. Т.16. № 3. С. 322 325.
- Г. М. Креков, Р. Ф. Рахимов Оптико-локационная модель континентального аэрозоля//Новосибирск. Наука. 1982. 199 с.
- R.Beck, W. English, K. Gurs Table of laser lines in gases and vapors // Berlin, Heidelberg, New York. Springer Verlag. 1978. 203 p.
- В.Е.Зуев, В. С. Комаров Статистические модели температуры и газовых компонент атмосферы // Ленинград: Гидрометеоиздат. 1986. 264 с.
- US standard 1976 //NESS. Washington. 1977.
- И.Л.Кароль, В. В. Розанов, Ю. Н. Тимофеев Газовые примеси в атмосфере // Ленинград: Гидрометеоиздат. 1983. 192 с.
- R.A.McCatchey, R.W.Fenn, J.E.A. Selby Optical properties of atmosphere // Report AFCRL-71−0297. Bedford, Mass. 1971. P. 86.
- Л.И.Несмелова, О. Б. Родимова, С. Д. Творогов Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие//Новосибирск: Наука. 1986. 216 с.
- Романовский О.А., Харченко О. В., Яковлев С. В. Методические аспекты лидарного зондирования малых газовых составляющих атмосферы по методу дифференциального поглощения // Журнал прикладной спектроскопии. 2012. Т. 79. № 5. С. 799 805.
- Romanovskii О.A. Minimization of systematic errors at lidar profile reconstruction of atmospheric gase consentrations according to the method of differential absorption // Proc. of SPIE. 2005. V. 6160. Part II. P. 267 274.
- Зуев B.B., Романовский О. А. Возможности лидарного зондирования метеопараметров атмосферы в видимом диапазоне // ЖПС. 1986. Т. 45. № 6. С. 998 1003.
- Лидарное зондирование газовых составляющих атмосферы методом дифференциального поглощения // В кн.: Спектроскопические методы зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука. 1985. С. 57 75.
- М. P. Bristow, D. Н. Bundy, A. G. Wright Signal linearity, gain stability, and gating in photomultipliers: application to differential absorption lidars // Appl. Opt. 1995. УГ34. № 31. P. 4437 4452.
- Гришин А.И., Матвиенко Г. Г. Исследование высотного распределения статистических характеристик коэффициента обратного рассеяния // В кн.: Исследования атмосферного аэрозоля с помощью методов лазерного зондирования. Новосибирск: Наука. 1980. С. 167 179.
- Фотоприемники видимого и ИК-диапазонов // Под ред. Киеса Р.Дж. М. Москва: Мир. 1985. 325 с.
- Temelkov К.A., Vuchkov N.K., Sabotinov N.V., Lyutov L., Freijo-Martin I., Lema A. Experimental study on the spectral and spatial characteristics of a high-power He-SrBr2 laser // J. Phys. D. 2009. V. 42. N. 11. P. 105−115.