低成本传感器实现低浓度甲烷精准检测

研究者开发新传感器，可实用低成本检测低浓度甲烷。测量甲烷排放泄漏对多行业重要，因甲烷导致全球变暖和空气污染。

农业和废弃物行业排放大量甲烷，对石油天然气行业亦关键，因环境和经济原因——天然气主要成分是甲烷。

普林斯顿大学和美国海军研究实验室研究者演示新气体传感器，用带间级联发光器件（ICLED）检测低至0.1 ppm甲烷浓度。ICLED是发中红外光的新型高功率LED。研究者望此最终开启低成本、精准、灵敏甲烷测量大门。传感器可更好理解畜牧奶场甲烷排放，实现气候危机更精准普适监测。

激光基传感器是甲烷检测金标准，但单价$10,000-$100,000。用激光传感器部署覆盖垃圾填埋场、石化设施、污水厂、农场的泄漏检测网络成本高得难以实施。

虽中红外LED已演示甲烷感测，但可用器件光强低限制性能。为大幅提灵敏度开发实用甲烷监测系统，研究者用海军研究实验室开发的新ICLED。

他们开发的ICLED发射功率约为商用中红外LED 10倍，且潜在可大规模量产。据研究者称，这可实现单传感器<$100的ICLED基传感器。

测量甲烷时，新传感器测无甲烷洁净空气红外透射率，与含甲烷空气透射率比较。为增灵敏度，研究者让高功率ICLED红外光经1米长含空气样品的空芯光纤。光纤内壁镀银，光传播中反射，与更多甲烷分子相互作用导致更高光吸收。

测试新传感器时，研究者向空芯光纤通入已知浓度甲烷，将样品红外透射率与最先进激光传感器比较。ICLED传感器能检测0.1 ppm浓度，与校准标准和激光传感器高度一致。

据研究者称，此精度足以监测甲烷污染源附近排放。传感器阵列可安装于大型设施测量甲烷排放，让操作员廉价快速检测缓解泄漏。

研究者计划改进设计使其适配长期现场测量，研究增强空芯光纤机械稳定性方法。也将研究极端天气、环境湿度温度变化对系统影响。因大多数温室气体和许多化学品可用中红外光识别，甲烷传感器也可改造检测其他重要气体。

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