Espectroscopía fotoacústica resonante multiheterodina mejorada por cuarzo

Resumen La extensión de la espectroscopía de doble comb (DCS) a todas las longitudes de onda de la luz, junto con su capacidad para proporcionar un rango dinámico ultra-amplio y una resolución espectral ultra-alta, la hace extremadamente útil para una diversa gama de aplicaciones en física, química, ciencia atmosférica, ciencia espacial, así como en aplicaciones médicas. En este trabajo, informamos sobre una técnica innovadora de espectroscopía fotoacústica resonante multiheterodina mejorada por cuarzo (QEMR-PAS), en la que la respuesta de frecuencia de batido de un doble comb se convierte en el dominio de frecuencia de audio. De esta manera, las moléculas de gas actúan como un conversor óptico-acústico a través del efecto fotoacústico, generando ondas sonoras heterodinámicas. A diferencia de la DCS convencional, donde la onda de luz es detectada por un fotoreceptor dependiente de longitud de onda, la QEMR-PAS emplea un tenedor de cuarzo (QTF) como un transductor de sonido de alto Q y trabaja en conjunto con un detector sensible a la fase para extraer el componente sonoro resonante de los múltiples tonos acústicos heterodinámicos, lo que resulta en una configuración de hardware sencilla y de bajo costo. Esta novedosa técnica QEMR-PAS permite la detección DCS independiente de longitud de onda para la detección de gases, proporcionando un rango dinámico sin precedentes de 63 dB, una resolución espectral notable de 43 MHz (o ~0.3 pm), y una prominente absorción equivalente de ruido de 5.99 × 10 -6 cm -1 ·Hz -1/2.