zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-200Research ArticleСтатьиИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ПАРАФОРМАЛЬДЕГИДА И МЕТАЛЬДЕГИДА В ТЕРАГЕРЦОВОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРАMEASUREMENT OF ABSORPTION COEFFICIENT OF PARAFORMALDEHYDE AND METALDEHYDE WITH TERAHERTZ SPECTROSCOPYZhangJ. .ZhangJ. .noemail@neicon.ruXiaT. .XiaT. .noemail@neicon.ruChenQ. .ChenQ. .noemail@neicon.ruSunQ. .SunQ. .noemail@neicon.ruDengY. .DengY. .noemail@neicon.ruWangC. .WangC. .noemail@neicon.ruИнститут жидкости и теплопередачи и IGCIT, Пекинский химико-технологический университет; Пекинский химико-технологический университет; Beijing University of Chemical TechnologyInstitute of Fluid Flow and Heat Transfer and IGCIT, Beijing University of Chemical TechnologyИнститут жидкости и теплопередачи и IGCIT, Пекинский химико-технологический университетInstitute of Fluid Flow and Heat Transfer and IGCIT, Beijing University of Chemical TechnologyНациональный институт метрологииNational Institute of MetrologyЦиндаоский университет науки и технологийQingdao University of Science and Technology2018100320208519499Copyright © Zhang J..., Xia T..., Chen Q..., Sun Q..., Deng Y..., Wang C..., 20202020Zhang J..., Xia T..., Chen Q..., Sun Q..., Deng Y..., Wang C...Zhang J..., Xia T..., Chen Q..., Sun Q..., Deng Y..., Wang C...Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/200

Характерные спектры поглощения параформальдегида и метальдегида в области терагерцо-вых (ТГц) частот получены с помощью терагерцовой спектроскопии с временным разрешением (THz-TDS). Для уменьшения поглощения ТГц волн содержащимися в воздухе парами воды и снижения фонового шума измерительная система заполнена сухим воздухом, а измерения проведены при температуре 24 °С. Относительная влажность воздуха <10%. THz-TDS-cпектры исследуемых и референсных образцов проанализированы с помощью преобразования Фурье в диапазоне 0-2.5 ТГц. В спектре поглощения параформальдегида наблюдаются два слабых максимума при 1.20 и 1.66 ТГц, для метальдегида - только один отчетливый максимум при 1.83 ТГц. Значительные различия между спектрами поглощения параформальдегида и метальдегида могут быть использованы в качестве “отпечатков пальцев” для идентификации этих веществ. Исследована взаимосвязь между средними коэффициентами поглощения и массовыми концентрациями и построена зависимость среднего поглощения от массовой концентрации для параформальдегида и метальдегида. Средний коэффициент поглощения параформальдегида линейно зависит от натурального логарифма массовой концентрации. Для метальдегида имеет место более простая линейная зависимость между средним коэффициентом поглощения и массовой концентрацией. Различие спектров поглощения параформальдегида и метальдегида в ТГц области позволяет применять THz-TDS для обнаружения и количественной оценки содержания этих двух альдегидов и уменьшения опасности, вызываемой этими веществами.

The characteristic absorption spectra of paraformaldehyde and metaldehyde in the terahertz frequency region are obtained by terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS). In order to reduce the absorption of terahertz (THz) wave by water vapor in the air and the background noise, the measurement system was filled with dry air and the measurement were conducted at the temperature of 24°C. Meanwhile, the humidity was controlled within 10% RH. The THz frequency domain spectra of samples and their references from 0 to 2.5 THz were analyzed via Fourier transform. The refractive index and absorption coefficients of the two aldehydes were calculated by the formulas models. From 0.1 to 2.5 THz, there appear two weak absorption peaks at 1.20 and 1.66 THz in the absorption spectra of paraformaldehyde. Only one distinct absorption peak emerges at 1.83 THz for metaldehyde. There are significant differences between the terahertz absorption coefficients of paraformaldehyde and metaldehyde, which can be used as “fingerprints” to identify these substances. Furthermore, the relationship between the average absorption coefficients and mass concentrations was investigated and the average absorption coefficient-mass concentrations diagram of paraformaldehyde and metaldehyde were shown. For paraformaldehyde, there is a linear relationship between the average absorption coefficient and the natural logarithm of mass concentration. For metaldehyde, there exists a simpler linear relationship between the average absorption coefficient and the mass concentration. Because of the characteristics of THz absorption of paraformaldehyde and metaldehyde, the THz-TDS can be applied to the qualitative and quantitative detection of the two aldehydes to reduce the unpredictable hazards due to these substances.

химическая безопасностьтерагерцовая спектроскопия с временным разрешениемхимическая идентификацияпараформальдегидметальдегидкоэффициент поглощенияchemical safetyterahertz time-domain spectroscopychemical identificationparaformaldehydemetaldehydeabsorption coefficientReferencesC. Ma, X. Xu, R. Zou, J. Spectrosc. Spectr. Anal., 35, No. 4, 870-874 (2015).C. Ma, X. Xu, R. Zou, J. Spectrosc. Spectr. Anal., 35, No. 4, 870-874 (2015).Z. Zhang, J. Spectrosc. Spectr. Anal., 35, No. 9, 2388-2392 (2015).Z. Zhang, J. Spectrosc. Spectr. Anal., 35, No. 9, 2388-2392 (2015).J. Hooper, E. Mitchell, C. Konek. Chem. Phys. Lett., 467, No. 4-6, 309-312 (2009).J. Hooper, E. Mitchell, C. Konek. Chem. Phys. Lett., 467, No. 4-6, 309-312 (2009).H. Liu, Y. Chen, G. J. Bastiaansm, Opt. Express, 14, No. 1, 415-423 (2006).H. Liu, Y. Chen, G. J. Bastiaansm, Opt. Express, 14, No. 1, 415-423 (2006).J. Shen, G. Wang, D. Jiang. Optik - Int. J. Light Electron Opt., 121, No. 18, 1712-1716 (2010).J. Shen, G. Wang, D. Jiang. Optik - Int. J. Light Electron Opt., 121, No. 18, 1712-1716 (2010).Y. Ma, Q. Wang, C. Yuan, Y. Wei, J. Safety and Environ., 12, No. 3, 120-123 (2012).Y. Ma, Q. Wang, C. Yuan, Y. Wei, J. Safety and Environ., 12, No. 3, 120-123 (2012).H. Wang, Q. Wang, X. Wang, X. Gu, J. Safety Environm., 11, No. 5, 109-112 (2011).H. Wang, Q. Wang, X. Wang, X. Gu, J. Safety Environm., 11, No. 5, 109-112 (2011).X. Wang, Q. Wang, H. Wang, X. Gu, J. Safety Environm., 11, No. 4, 117-120 (2011).X. Wang, Q. Wang, H. Wang, X. Gu, J. Safety Environm., 11, No. 4, 117-120 (2011).D. V. Nickel, A. J. Garza, G. E. Scuseria, D. M. Mittlema, Chem. Phys. Lett., 592, 292-296 (2014).D. V. Nickel, A. J. Garza, G. E. Scuseria, D. M. Mittlema, Chem. Phys. Lett., 592, 292-296 (2014).F. Cataldo, G. Angelini, D. Anĺbal Garcĺa-Hemández, A. Manchado, Spectrochim. Acta, A: Mol. Biomol. Spectrosc., 111, 68-79 (2013).F. Cataldo, G. Angelini, D. Anĺbal Garcĺa-Hemández, A. Manchado, Spectrochim. Acta, A: Mol. Biomol. Spectrosc., 111, 68-79 (2013).R. Bao, K. Zhao, X. Lan, L. Tian, Modern Sci. Instrum., 21, No. 6, 12-15 (2011).R. Bao, K. Zhao, X. Lan, L. Tian, Modern Sci. Instrum., 21, No. 6, 12-15 (2011).Y. Lv, Y. Liu, Xi. Jiang, G. Chen, Y. Wu, Meat Res., 29, No. 4, 35-38 (2015).Y. Lv, Y. Liu, Xi. Jiang, G. Chen, Y. Wu, Meat Res., 29, No. 4, 35-38 (2015).C. Li, L. Zhao, T. Yang, Y. Wu, W. Huang Pu, Chin. J. Anal. Chem., 39, No. 2, 239-242 (2011).C. Li, L. Zhao, T. Yang, Y. Wu, W. Huang Pu, Chin. J. Anal. Chem., 39, No. 2, 239-242 (2011).S. Ba, S. Feng, L. Zhou, X. Cheng, G. Wang, X. Du, J. Shenyang Ligong Univ., 33, No. 5, 70-72, 84 (2014).S. Ba, S. Feng, L. Zhou, X. Cheng, G. Wang, X. Du, J. Shenyang Ligong Univ., 33, No. 5, 70-72, 84 (2014).Y. Deng, Q. Sun, J. Yu. Metrologia, 51, No. 1, 18-24 (2014).Y. Deng, Q. Sun, J. Yu. Metrologia, 51, No. 1, 18-24 (2014).T. D. Dorney, R. G. Baraniuk, D. M. Mittleman. J. Opt. Soc. Am. A: Opt. Image Sci. Vision, 18, No. 7, 1562-1571 (2001).T. D. Dorney, R. G. Baraniuk, D. M. Mittleman. J. Opt. Soc. Am. A: Opt. Image Sci. Vision, 18, No. 7, 1562-1571 (2001).L. Duvillaret, F. Garet, J. L. Coutaz. IEEE J. Select. Top. Quantum Electron., 2, No. 3, 739-746 (1996).L. Duvillaret, F. Garet, J. L. Coutaz. IEEE J. Select. Top. Quantum Electron., 2, No. 3, 739-746 (1996).L. Duvillaret, F. Garet, J. L. Coutaz. Appl. Opt., 38, No. 2, 409-415 (1999).L. Duvillaret, F. Garet, J. L. Coutaz. Appl. Opt., 38, No. 2, 409-415 (1999).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.