Probing natural gas components with Raman integrating sphere technology

拉曼光谱 积分球 光学 异丁烷 天然气 异戊烷 丙烷 材料科学 拉曼散射 杂散光 光谱学 分析化学(期刊) 化学 物理 催化作用 有机化学 色谱法 量子力学 生物化学
作者
fabing Li,Qiannan Zhao,Chengxin Sun,Lin Zhu,Jie Xia,Baokun Huang
出处
期刊:Optics Letters [The Optical Society]
卷期号:48 (2): 187-187
标识
DOI:10.1364/ol.474494
摘要

Raman spectroscopy is a powerful method of probing natural gas components, but higher sensitivity, greater miniaturization, and lower cost techniques are required. Therefore, we designed a Raman integrating sphere-enhanced spectroscopy technology in a volume of 40 × 40 × 20 cm3 based on the principle of integrating sphere reflection. This technology consists of two parts: the first is an integrating sphere model to collect scattered signals, and the second is a right-angle light-boosting system to increase the optical path of the pump light in the sample. Raman integrating sphere technology has a detection limit of 0.5 ppm in the air with an exposure time of 600 s under room temperature and ambient pressure conditions. Experiments of natural gas detection display that the detection limits of ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, and isopentane are 28, 28, 95, 28, 189, and 95 ppm, respectively. In addition, there is a linear relationship between the relative Raman intensity and the concentration of each component in natural gas, which can be used as a probe for detecting unknown natural gas components in gas wells.
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