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作者：宋逸凡;仰青颖;陈胜坦;王进;谈艳;孙羽;胡水明;
单位：中国科学技术大学,合肥微尺度物质科学国家研究中心;合肥国家实验室;深圳先进光源研究院;
摘要：氢气（H_2）作为一种清洁能源，在工业等领域的需求日益增长。为了有效监测H_2在生产、储存、运输和使用过程中的泄漏情况，需实时检测大气环境中的痕量H_2。然而，痕量H_2的光学检测面临诸多挑战。氢分子仅具有极微弱的电四极矩跃迁，难以通过吸收光谱法进行有效测量；拉曼光谱虽在痕量气体检测中展现出良好的潜力，但其灵敏度不足。本研究提出了一种结合PDH锁频技术的腔增强拉曼光谱方法，通过测量偏振拉曼光谱，一方面利用腔增强技术大幅提升气体散射信号强度，另一方面借助不同振动模式拉曼峰的偏振特性可分辨性，实现了复杂拉曼光谱的简化，从而消除了H_2测量过程中水汽的干扰。本方法对H_2的检出限（LOD）低至0.06μmol/mol(1标准大气压下)，可实现对环境大气中H_2的直接采样和连续测量，测量相对精度为5%，表明其具有在复杂气体环境中定量测定痕量H_2的能力。
关键词：光谱学;;痕量气体检测;;偏振拉曼光谱;;腔增强拉曼光谱;;氢气
基金资助：科技创新2030“量子通信与量子计算机”重大项目(Nos.2021ZD0303102,2023ZD0301000);; 国家自然科学基金项目(Nos.22241302,12393825)资助~~
