基于室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的痕量氣體檢測(cè)方法研究的開(kāi)題報(bào)告

基于室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的痕量氣體檢測(cè)方法研究的開(kāi)題報(bào)告一、選題背景和意義隨著工業(yè)化和城市化的不斷加快，環(huán)境問(wèn)題逐漸引起人們的重視。痕量氣體污染是當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題中的主要問(wèn)題之一。如何快速、準(zhǔn)確、高效地檢測(cè)并定位痕量氣體污染源成為了環(huán)境監(jiān)測(cè)中的重要任務(wù)。使用激光技術(shù)檢測(cè)痕量氣體成為了一種主流方法。其中，基于光譜學(xué)原理的激光吸收光譜（laserabsorptionspectroscopy，LAS）是一種非常有效的氣體檢測(cè)方法。而利用量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）的LAS方法具有長(zhǎng)程、高靈敏度、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)。目前，QCL用于痕量氣體檢測(cè)主要集中在近紅外波段，具有一定的局限性。研制室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器（room-temperaturepulsedoperationquantumcascadelaser）開(kāi)展中紅外波段的痕量氣體檢測(cè)，是QCL在氣體檢測(cè)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。因此，基于室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的痕量氣體檢測(cè)方法研究具有重要的理論和應(yīng)用意義。二、研究?jī)?nèi)容和研究方法本研究將重點(diǎn)研究基于室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的痕量氣體檢測(cè)方法。通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，探索室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器檢測(cè)中紅外波段痕量氣體的方法。具體研究?jī)?nèi)容包括：1.室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的設(shè)計(jì)制備；2.紅外波段痕量氣體吸收特性的理論探討和實(shí)驗(yàn)研究；3.基于室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的氣體檢測(cè)方法研究；4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法的有效性、準(zhǔn)確性、靈敏度和可靠性。研究方法包括：1.理論模擬分析，建立數(shù)學(xué)模型；2.器件設(shè)計(jì)、生長(zhǎng)和制備；3.光譜特性分析、氣體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)等。三、論文結(jié)構(gòu)安排本論文將由以下部分組成：第一章：緒論。介紹研究的背景、意義和目的，概述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景。第二章：量子級(jí)聯(lián)激光器原理介紹。對(duì)QCL的物理原理、器件結(jié)構(gòu)、制備技術(shù)等方面詳細(xì)介紹。第三章：研究方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。對(duì)本研究所采用的器件制備、實(shí)驗(yàn)步驟等進(jìn)行詳細(xì)闡述。第四章：實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。介紹實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋。第五章：結(jié)論與展望。對(duì)本研究結(jié)果作出總結(jié)，并對(duì)未來(lái)研究工作提出展望。四、預(yù)期成果1.設(shè)計(jì)、制備實(shí)驗(yàn)室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器，驗(yàn)證其在中紅外波段的效果；2.探索基于室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的痕量氣體檢測(cè)方法，提高其準(zhǔn)確性和靈敏度；3.為進(jìn)一步研究中紅外波段痕量氣體檢測(cè)提供新的思路和方法。五、研究進(jìn)度安排1.第一階段（3個(gè)月）：搜集相關(guān)文獻(xiàn)，了解室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器在中紅外波段痕量氣體檢測(cè)的研究現(xiàn)狀；2.第二階段（6個(gè)月）：進(jìn)行室溫脈沖工作量子級(jí)聯(lián)激光器的制備與實(shí)驗(yàn)研究；3.第三階段（3個(gè)月）：研究作出初步成果；4.第四階段（3個(gè)月）：完成數(shù)據(jù)分析、對(duì)比研究并撰寫(xiě)論文。預(yù)計(jì)畢業(yè)時(shí)間：2022年6月。六、參考文獻(xiàn)1.SpagnoloV,etal.Sensingwithquantumcascadelasers:Areview.IEEESensorsJ,2012,12(5):1103-1118.2.LiuF,etal.BiomarkersdetectionfordiagnosticsusingQClaser.ApplPhysB,2016,122(6):1-14.3.WuBS,etal.Recentadvancesinquantu