为了实现煤热解过程中痕量乙烯（C₂H₄）标识气体的在线识别与检测，结合波长调制与长光程技术，搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1 620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源，有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池，利用SR830进行波长解调，通过二次谐波信号反演得到乙烯浓度。使用高精度流量控制器，利用高纯氮气稀释乙烯配比，制备得到10×10^-6到90×10^-6的标准乙烯样气，其线性拟合的相关系数R²为0.998 9；对浓度为20×10^-6的乙烯进行连续4 000 s的Allan方差分析，实验结果表明，检测极限为121×10^-9。为了研究不同气体氛围下煤热解过程中乙烯浓度的演化规律，控制气体流速为150 mL/min，分别在氮气、空气以及合成空气中对乙烯标识气体的释放过程进行热重分析实验。研究发现，当温度小于500 ℃时，3种气体环境下乙烯释放量较少且基本一致，当温度在500~700 ℃时，氮气环境中乙烯释放量要远高于其他两种气体，但空气中乙烯释放的增速最快，最大释放量约为40×10^-6，温度高于700 ℃时乙烯释放量均开始减少。这一结果为进一步探索煤热解中乙烯的生成机理提供了理论和实验基础。

基于相关一致aug-cc-pV6Z基组, 采用高精度多参考组态相互作用 (MRCI) 的方法, 计算了BX (X = H, D) 分子两个最低解离极限 B(²P_u)+X(²S_g) 和B(⁴P_g)+X(²S_g) 所对应的8个Λ-S态 (X¹Σ⁺, a³Π, A¹Π, 1³Σ⁺, b³Σ^-, 2³Π, 1⁵Σ^-和1⁵Π) 的势能曲线。求解径向薛定谔方程并利用LEVEL8.0程序拟合出分子的Λ-S束缚态光谱常数。计算了A¹Π-X¹Σ⁺ 的跃迁偶极矩、Franck-Condon因子和振动能级辐射寿命。根据计算结果, 制定了电子跃迁系统的激光冷却方案, 为进一步研究BX (X = H, D) 分子光谱特性奠定了理论基础。

氨气排放会对环境以及人体健康造成危害，因此对环境中氨气浓度的高精度监测显得尤为重要。本文基于具有高灵敏度、高响应速度等优点的离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)对氨气高精度检测装置进行设计。使用基长30 cm装有反射率为99.99%的高反镜的光学谐振腔作为气体吸收池，实现了近3000 m的光程，将中心波长为1528 nm的分布反馈式激光器（DFB）调谐至6548.611 cm⁻¹和6548.798 cm⁻¹附近，在常温18.6 kPa的气压下对1×10⁻⁵~5×10⁻⁵范围内NH₃进行了检测。测量结果表明NH₃浓度与信号幅值的线性拟合度R²可达0.99979。使用Allan方差对实验数据进行分析得到13 s后系统的平均检测极限为9.8×10⁻⁹，在103 s时系统的最低检测极限可达7×10⁻⁹（S/N~1）。实验结果表明，该检测装置具有良好的稳定性与高灵敏度，满足对氨气高精度检测的需求，本文研究为国内自主研发痕量气体高精度检测设备提供了技术经验。