近日,中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院安光所張志榮研究員團隊在基于空芯光纖激光吸收光譜二氧化碳氣體穩定同位素測量研究方面取得新進(jìn)展,相關(guān)研究成果以《基于緊湊型中紅外中空波導氣體傳感器同時(shí)測量CO2的13C、18O和17O同位素》為題發(fā)表在國際知名TOP期刊Sensors and Actuators B: Chemical上。 呼氣分析(EBA)以其無(wú)創(chuàng )、安全、無(wú)損、方便、快速、無(wú)條件的獨立采樣而聞名,在監測人體代謝狀態(tài)和疾病早期診斷方面具有廣闊的應用前景,是臨床醫學(xué)和生物醫學(xué)的重要研究領(lǐng)域。其中呼出CO2中的13C同位素豐度已被用作幽門(mén)螺桿菌陽(yáng)性臨床診斷的“金標準”, 18O與17O同位素豐度也是相關(guān)的生物標志物。因此,高精度同時(shí)測量呼出二氧化碳中的同位素豐度變化具有相當大的臨床價(jià)值。 團隊張志榮研究員、夏滑副研究員、黃文彪博士生(第一作者)等人,采用量子級聯(lián)激光器(QCL)結合長(cháng)度為1m的中空波導,開(kāi)發(fā)了一種緊湊型氣體傳感器。該傳感器可以同時(shí)測量CO2氣體中四種同位素分子(16O12C16O、18O12C16O、16O13C16O和17O12C16O)的濃度,從而獲得δ13C、δ18O和δ17O的相對同位素比值。傳感器集成了一個(gè)緊湊的反饋函數發(fā)生器,以確保對激光輸出波長(cháng)的控制,消除波長(cháng)波動(dòng)導致的測量精度損失。結果表明,在波長(cháng)可控的條件下,四種同位素分子濃度的測量精度至少提高了1.8倍,濾波后的測量精度可以進(jìn)一步提高。根據Allan方差分析,在98秒的積分時(shí)間下,δ13C、δ18O和δ17O的檢測精度分別為0.7‰、0.62‰和1.58‰。本工作開(kāi)發(fā)的氣體傳感器在無(wú)創(chuàng )臨床呼吸診斷中具有潛在的應用價(jià)值,并且可以非常方便的擴展到大氣環(huán)境、煤礦安全、新能源等氣體同位素測量的其他應用場(chǎng)合。 該研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、安徽省重點(diǎn)研發(fā)計劃、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院“火花”基金等項目、合肥市“揭榜掛帥”項目支持。 論文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136119 二氧化碳氣體同位素傳感器裝置圖 在波長(cháng)控制條件下同時(shí)測量δ13C、δ18O和δ17O的檢測精度 免責聲明:編寫(xiě)或轉載此文是為了傳遞更多的信息,為光電行業(yè)盡一些綿薄之力。若文字或圖片侵犯了您的合法權益或有不當之處,請作者在20個(gè)工作日之內與我們聯(lián)系,我們將協(xié)調給予處理。 聯(lián)系郵箱:lm@focaloptics.com,歡迎相關(guān)行業(yè)朋友與我們約稿。謝謝。 |
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