由光学学会 研究人员开发了一种新的传感器，该传感器使用带间级联发光器件，可以对低浓度甲烷进行实用且低成本的检测
荣誉:萨梅尔·汗 研究人员开发了一种新的传感器，可以对低浓度的甲烷气体进行实用且低成本的检测
测量甲烷排放和泄漏对许多行业都很重要，因为这种气体会导致全球变暖和空气污染
研发这种传感器的普林斯顿大学研究小组组长马克·宗德罗说:“农业和废弃物处理行业排放大量甲烷。”
“出于环境和经济原因，检测甲烷泄漏对于石油和天然气行业也至关重要，因为天然气主要由甲烷组成
" 在光学学会杂志《光学快报》上，普林斯顿大学和美国大学的研究人员
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海军研究实验室展示了他们的新型气体传感器，这种传感器使用带间级联发光装置来检测低至0的甲烷浓度
百万分之一
环境倡议理事会是一种新型的高功率发光二极管，发射中红外波长的光，可用于测量许多化学物质
该论文的第一作者内森·李说:“我们希望这项研究将最终为低成本、准确和灵敏的甲烷测量打开大门。”
“这些传感器可以用来更好地了解牲畜和奶牛场的甲烷排放，并对气候危机进行更准确、更全面的监测
" 制造更便宜的传感器 基于激光的传感器目前是甲烷检测的黄金标准，但它们的价格在10，000到100，000美元之间
使用基于激光的传感器来实现检测垃圾填埋场、石化设施、废水处理厂或农场泄漏的传感器网络将是极其昂贵的
尽管已经用中红外发光二极管演示了甲烷传感，但性能受到可用设备产生的低光强的限制
为了大幅度提高灵敏度并开发一个监测甲烷的实用系统，研究人员使用了由美国大学杰里·迈耶团队开发的新的环境倡议理事会
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海军研究实验室
为了提高灵敏度，来自高功率环境倡议理事会的红外光穿过一根1米长的空芯光纤，光纤中含有空气样本
光纤内部涂有银，这使得光沿着光纤向下传播到另一端的光电探测器(MCT用于碲镉汞探测器)时，从其表面反射出去
这允许光与空气中的额外甲烷分子相互作用，导致光的更高吸收
学分:内森·李，普林斯顿大学 迈耶说:“我们开发的节能环保产品比市场上可买到的中红外发光二极管产生的能量大约多十倍，并且有可能大规模生产。”
“这可以使基于环境倡议理事会的传感器的成本低于100美元每个传感器
" 为了测量甲烷，这种新型传感器测量不含甲烷的洁净空气中传输的红外光，并将其与含甲烷的空气中传输的红外光进行比较
为了提高灵敏度，研究人员通过一根1米长的包含空气样本的空芯光纤发送来自高功率车辆的红外光
光纤内部涂有银，这使得光沿着光纤向下传播到另一端的光电探测器时，从其表面反射出去
这允许光与空气中的额外甲烷分子相互作用，导致光的更高吸收
李说:“镜子通常用来多次来回反射光线，以提高传感器的灵敏度，但它体积庞大，需要精确对准。”
“空芯光纤紧凑，需要的样品气体量少，机械性能灵活
" 测量高达基于激光的传感器 为了测试新的传感器，研究人员将已知浓度的甲烷注入中空纤维，并将样品的红外透射率与最先进的激光传感器进行比较
环境倡议理事会的传感器能够检测浓度低至0
百万分之一，同时显示出与校准标准和基于激光的传感器非常一致
“这种精度足以监测甲烷污染源附近的排放，”李说
“可以安装一系列这样的传感器来测量大型设施中的甲烷排放，使操作人员能够经济、快速地检测泄漏并缓解泄漏
" 研究人员计划改进传感器的设计，通过研究提高空芯光纤机械稳定性的方法，使其适用于长期现场测量
他们还将研究极端天气条件以及环境湿度和温度的变化如何影响系统
因为大多数温室气体和许多其他化学物质可以通过中红外光来识别，甲烷传感器也可以用来检测其他重要气体
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