维度网讯，奥地利格拉茨工业大学（TU Graz）实验物理研究所的研究团队开发出一种新型紫外双梳光谱仪，能够以极高的精度和灵敏度检测气态空气污染物。该设备利用紫外双激光束，在半秒内即可测量甲醛等有害气体的浓度，测量范围最长可达2.5公里，适用于城市、工业区和农业区域的空气污染物和气体泄漏移动测量。

该光谱仪的工作原理是：设备在几分之一秒内产生两个紫外光谱范围的激光脉冲，照射气体分子时激发电子并使其产生振转跃迁。每种气态物质的振转跃迁各不相同，并以独特的方式吸收部分激光，形成各自的“指纹”。研究团队负责人比吉塔·舒尔茨-伯恩哈特（Birgitta Schultze-Bernhardt）表示，紫外双梳光谱仪能够识别这些特征。

大约两年前，舒尔茨-伯恩哈特与团队开发了第一版光谱仪，当时是全球首个同类设备，但测量需要大型实验室装置。新版本已缩小到搬家纸箱大小，这得益于改用单一激光源产生双激光脉冲，并省去了系统电子稳定化处理的复杂环节。

该光谱仪能以1 GHz的分辨率检测紫外光频率，性能优于传统紫外光谱仪。在针对甲醛的测试中，研究人员获得了关于该空气污染物紫外光吸收的新发现，测量到了先前因设备分辨率不足而未能观察到的吸收模式。

通过格拉茨工业大学的测量数据，自20世纪60年代以来保存在物理数据库和教科书中的甲醛转动常数被发现存在误差。舒尔茨-伯恩哈特介绍，与美国哈佛-史密森天体物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）原子与分子物理学部合作，团队将该分子特性参数的值修正了最高达15%。这一基础研究的进展也得益于与格拉茨工业大学有机化学研究所（Institut für Organische Chemie, TU Graz）罗尔夫·布赖恩鲍尔（Rolf Breinbauer）的合作，他通过两步工艺制备了用于研究的高纯度甲醛。

除基础研究外，该光谱仪有潜力使城市和工业区的空气污染物和气体泄漏测量更加精确和简便。舒尔茨-伯恩哈特表示，该设备原则上能精确检测任何半透明的气态物质，团队正致力于通过一次测量确定多种污染物的浓度。在欧洲研究理事会（ERC）的“概念验证资助”（Proof of Concept Grant）下，她正在开发一种可供企业或环保机构等非专业人士用于空气质量监测的紫外光谱仪。

该紫外双梳光谱仪的开发基于舒尔茨-伯恩哈特领导的研究项目，得到了奥地利科学基金（FWF）和欧洲研究理事会（ERC）的资助。格拉茨合作倡议（NAWI Graz）在基础设施资助框架下为当前光谱仪的新型激光源提供了资金。

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