Two-component gas sensing with MIR dual comb spectroscopy: Fast and precise monitoring of concentrations despite complex spectra

A dual comb spectrometer is used as gas sensor for the parallel detection of nitrous oxide (N2O) and carbon monoxide (CO). These gases have overlapping absorption features in the mid-infrared (MIR) at a wavelength of 4.6 µm. With a spectra acquisition rate of 10 Hz, concentrations of 50 ppm N2O and 30 ppm CO are monitored with a relative precision of 6×10-3 and 3×10-3 respectively. The limit of detections are 91 ppb for N2O and 50 ppb for CO for an integration time of 25 s. The system exhibits a linear sensitivity from 2 ppm to 100 ppm with coefficients of determination of 0.99998 for N2O and 0.99996 for CO.

Ein Doppel-Frequenzkamm-Spektrometer wird für die parallele Detektion von Lachgas (N2O) und Kohlenstoffmonoxid (CO) verwendet. Die Gase weisen überlappende Absorptionen im mittleren Infrarot (MIR) bei einer Wellenlänge von 4.6 µm auf. Die Akquisitionsrate der Spektren von 10 Hz erlaubt es die Konzentrationen von 50 ppm N2O und 30 ppm CO mit einer relativen Genauigkeit von 6×10-3 und 3×10-3 zu verfolgen. Die Detektionslimits sind 91 ppb und 50 ppb für eine Integrationszeit von 25 s. Das System weist eine lineare Sensitivität im Bereich von 2 ppm bis 100 ppm mit den Bestimmtheitsmaßen von 0.99998 für Lachgas und 0.99996 für Kohlenmonooxid auf.