Многоволновый рамановско – флуоресцентный лидар MRFL-400
Общий вид лидара
Инструмент для исследования атмосферного аэрозоля
Атмосферный аэрозоль естественного и антропогенного происхождения является одним из ключевых факторов, определяющих радиационный баланс Земли. Для моделирования соответствующего воздействия необходима информация о высотном распределении микрофизических параметров частиц. Инструментами, способными проводить соответствующие измерения, являются рамановские. В рамановском лидаре производится одновременная регистрация сигнала упругого рассеяния и рамановского сигнала рассеяния азота. для вычисления коэффициентов обратного рассеяния и экстинкции аэрозоля на нескольких длин волн. Эти данные используются для определения микрофизических параметров аэрозоля (радиуса, концентрации, показателя преломления) путем решения обратной задачи. Дополнительная информация о типе аэрозоля получается из флуоресцентных измерений.
Лазер
| Тип лазера | Nd:YAG c ламповой или диодной накачкой |
| Длины волн | 355, 532, 1064 нм |
| Частота повторения | До 100 Гц |
| Мощность на 355 нм | До 10 Вт |
- Лазер установлен на телескопе Ньютона с апертурой 400 мм из углепластика. Измерения могут проводиться под любым углом к горизонту. Излучение всех трех гармоник одновременно расширяется внеосевым зеркальным коллиматором.
- Конфигурация лидара (тип лазера и количество приемных каналов) выбирается в соответствие с пожеланиями заказчика и его бюджетом.
Оптическая схема приемного блока
Дополнительная информация
Оптические сигналы регистрируются фотодетекторами, работающими в аналоговом режиме и в режиме счета фотонов.
- Эффективный радиус аэрозоля
- Числовая, объемная и поверхностная концентрация
- Комплексный показатель преломления аэрозоля
Типы каналов регистрации и измеряемые параметры аэрозоля
Типы каналов регистрации и измеряемые параметры аэрозоля
| Тип канала | Длины волн | Измеряемые параметры |
| Упругое рассеяние | 355, 532, 1064 нм | Коэффициент обратного рассеяния, β |
| Рамановское рассеяние (колебательное и вращательное) | 387, 530 нм 408 нм |
Коэффициент экстинкции, α Содержание водяного пара, WV |
| Деполяризация | 355, 532, 1064 нм | Коэффициент деполяризации, δ |
| Флуоресценция | 415-520 нм | Коэффициент флуоресцентного рассеяния, βF |
Многоволновые измерения позволяют определять микрофизические параметры аэрозоля
| Конфигурация | Определяемые параметры |
| 3β+2α | Объемная, поверхностная, численная концентрации |
| +1δ | Разделение сферических частиц и частиц нерегулярной формы |
| +1βF | Классификация аэрозоля |
| +1WV | Содержание водяного пара |
Флуоресцентные измерения расширяют возможности лидара
Исследований дыма в тропосфере
Лидарный сигнал на 1064 нм и флуоресценция дыма в верхней тропосфере
Классификация аэрозоля
Измерение коэффициента деполяризации δ532 и эффективности флуоресценции позволяет классифицировать основные типы аэрозоля
| Тип | GF, 10⁻⁴ | δ532, % |
| Дым | 2.5÷4.5 | 2.0÷8 |
| Пыльца | 1÷2.5 | 30÷40 |
| Городской | 0.2÷0.8 | 2.0÷8 |
| Пыль | 0.05÷0.45 | 25÷35 |
Измерения
Классификация
Многоканальные измерения флуоресценции
Лидарная система может быть модифицирована для проведения флуоресцентных измерений в пяти спектральных диапазонах.
Оптическая схема лидара с пятью флуоресцентными каналами. Центральные длины волн (ширины пропускания) каналов: 438(29), 472(32), 513(29), 560(40), 614(54) нм. Спектральные диапазоны выделяются фильтрами и разделяются дихроичными зеркалами.
Мониторинга слоев дыма в тропосфере над Москвой.
Дым в ночь 6-7 сентября сентября 2023 года. Представлены вертикальные профили коэффициентов флуоресцентного (Bl) и упругого (β355) рассеяния, а также спектры эффективности флуоресценции (Gl) для трех высотных диапазонов.