近日，中國科學(xué)院安徽合肥物質(zhì)科學(xué)研究員安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員張為俊課題組、強(qiáng)磁場科學(xué)中心研究員陳文革課題組和萬瑞冷電科技有限公司合作，建立了國際上首個基于超導(dǎo)磁體的磁旋轉(zhuǎn)吸收光譜測量OH自由基裝置，實現(xiàn)了對OH自由基106molecule/cm3的實時原位測量。
 

 

圖1.基于超導(dǎo)磁體的磁旋轉(zhuǎn)吸收光譜測量OH自由基裝置示意圖和照片
 

 

　　圖2.臭氧光解實驗過程中的OH自由基FRS信號變化.(a)，反應(yīng)不同時刻的FRS信號；(b)，反應(yīng)臨近結(jié)束時的FRS信號。

 

　　OH自由基是大氣中重要的氧化劑，對流層大氣中幾乎所有的可被氧化的痕量氣體都主要通過與OH自由基反應(yīng)而被轉(zhuǎn)化、去除。因此，大氣中OH自由基的濃度水平可作為大氣氧化能力的指標(biāo)，其源與匯及反應(yīng)過程與區(qū)域和全球性氣候變化、大氣臭氧水平以及酸沉降等重大環(huán)境問題密切相關(guān)。但OH自由基反應(yīng)活性高、壽命短、濃度低，其準(zhǔn)確測量十分困難，是大氣化學(xué)領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的研究內(nèi)容。
 

　　磁旋轉(zhuǎn)吸收光譜技術(shù)(FRS)利用順磁性分子在縱向磁場中發(fā)生的法拉第效應(yīng)，使分子能級發(fā)生塞曼分裂，通過調(diào)制解調(diào)旋光信號獲得磁旋轉(zhuǎn)吸收光譜。該方法對順磁性分子信號有顯著增強(qiáng)作用，同時能夠排除大氣中常見的水和揮發(fā)性有機(jī)組分等其他抗磁性分子吸收的干擾，具有高探測靈敏度。
 

　　此前，安徽光機(jī)所研究員趙衛(wèi)雄等在國際上率先發(fā)展基于中紅外2.8微米磁旋轉(zhuǎn)吸收光譜的OH自由基探測新方法。在近期的研究中，科研人員首次將大口徑傳導(dǎo)冷卻超導(dǎo)磁體系統(tǒng)應(yīng)用于磁旋轉(zhuǎn)吸收光譜中，并將其與大氣光化學(xué)反應(yīng)煙霧箱實驗系統(tǒng)相結(jié)合，在108米吸收光程上，實現(xiàn)了OH自由基1.6×106個/cm3的探測極限，測量準(zhǔn)確度優(yōu)于3%。該儀器成功研制將為OH自由基相關(guān)的大氣化學(xué)過程研究提供研究平臺，促進(jìn)OH自由基再生新機(jī)制、大氣氧化性、揮發(fā)性有機(jī)物降解機(jī)理、有機(jī)氣溶膠老化等大氣化學(xué)核心問題的深入研究，對我國當(dāng)前大氣復(fù)合污染研究具有重要意義。
 

　　該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、安徽省杰出青年基金等的資助。
 

　　(原標(biāo)題：合肥研究院等在OH自由基探測研究中取得進(jìn)展)