Технические средства на основе спектроскопии комбинационного рассеяния света для анализа состава многокомпонентных газовых сред тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, доктор наук Петров Дмитрий Витальевич

• Петров Дмитрий Витальевич
• доктор наук
• 2026

Оглавление диссертации доктор наук Петров Дмитрий Витальевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1.СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ (КР) СВЕТА КАК МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ГАЗОВЫХ СРЕД

1.1. Физические основы спектроскопии КР

1.2. КР-спектрометр газовых сред и его ключевые компоненты

1.2.1. Конфигурация КР-спектрометра

1.2.2. Лазер

1.2.3. Фотодетектор

1.2.4. Спектральный прибор

1.3. Методы увеличения интенсивности регистрируемых сигналов

1.3.1. Увеличение интенсивности возбуждающего лазерного излучения

1.3.2. Увеличение угла сбора рассеянного излучения

1.3.3. Увеличение рассеивающего объема

1.3.4. Сжатие пробы

1.3.5. Усиление сигналов КР вблизи поверхностей

1.4. Современное состояние в области разработки КР-газоанализаторов

1.5. Выводы по главе

ГЛАВА 2.АППАРАТУРА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СПЕКТРОВ КР ГАЗОВЫХ СРЕД

2.1. Специализированный спектральный прибор МКР-02

2.2. Однопроходный КР-спектрометр СКР-02

2.3. Многопроходный КР-спектрометр СКР-04

2.4. Лабораторный КР-спектрометр высокого разрешения

2.5. КР-спектрометр с оптоволоконным зондом

2.6. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ПРИРОДНОГО ГАЗА С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРОСКОПИИ КР

3.1. Требования, предъявляемые к анализатору ПГ

3.2. Метод определения концентраций из спектров КР природного газа

3.3. Исследование влияния давления и молекулярного окружения на спектры основных компонентов ПГ

3.3.1. Спектр КР метана

3.3.2. Спектры КР этана, азота и диоксида углерода

3.3.3. Спектры КР пропана и бутанов

3.4. Симуляция спектра КР метана

3.4.1. Математический аппарат

3.4.2. Коэффициенты уширения для линий полосы у2

3.4.3. Степени деполяризации полос у2,

3.5. Оценка допустимых флуктуаций температуры и давления пробы в кювете газоанализатора

3.6. Метод оценки концентрации гелия в природном газе

3.6.1. Метод определения концентрации гелия посредством рэлеевского рассеяния

3.6.2. Метод определения концентрации гелия посредством характеристик полосы метана

3.6.3. Метод определения концентрации гелия посредством характеристик полосы у2 метана

3.7. Метод определения изотопного состава метана 13С/12С

3.8. Интенсивность сигналов КР в сжатых газовых средах

3.9. Метрологические испытания КР-газоанализатора

3

3.10. Выводы по главе

ГЛАВА 4.ГАЗОАНАЛИЗ НА ОСНОВЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ КР

4.1. Поляризационные особенности спектров КР

4.2. Метод получения изотропных спектров КР

4.3. Анализ ПГ с помощью поляризационной спектроскопии КР

4.4. Возможности измерения изотопного состава молекул с помощью поляризационной спектроскопии КР

4.5. Выводы по главе

ГЛАВА 5.АНАЛИЗ СОСТАВА АТМОСФЕРНОГО И ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРОСКОПИИ КР

5.1. Измерение концентраций С02 и СН4 в атмосферном воздухе

5.2. Анализ выдыхаемого воздуха

5.3. Оценка пределов детектирования примесей

5.4. Выводы по главе

ГЛАВА 6.УСИЛЕНИЕ СИГНАЛОВ КР ГАЗОВ ВБЛИЗИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

6.1. Геометрии для возбуждения распространяющихся поверхностных плазмон-поляритонов на решетках

6.2. Эффективность возбуждения распространяющихся поверхностных плазмон-поляритонов в зависимости от параметров решеток

6.3. Оценка усиления сигналов КР компонентов атмосферного воздуха

6.4. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акты внедрения и использования результатов диссертации

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты измерений образцов ПГ с помощью КР-газоанализатора СКР-02

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Список сокращений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технические средства на основе спектроскопии комбинационного рассеяния света для анализа состава многокомпонентных газовых сред»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности

Определение состава многокомпонентных газовых сред с высокой точностью и в режиме реального времени востребовано во многих отраслях промышленности. Потребность в современных газоанализаторах имеют предприятия крупнейшей газовой компании России - ПАО «Газпром» (для определения состава, влажности и калорийности природного газа), нефтедобывающие предприятия (для оптимизации процессов освоения месторождений и эффективной утилизации попутного газа), предприятия химического комплекса и тепло-электроэнергетики (для оптимизации технологических процессов), экологические службы и МЧС РФ (для контроля состава атмосферного воздуха) и многие другие. В настоящее время базовыми методами для комплексного анализа многокомпонентных газовых смесей являются газовая хроматография и масс-спектроскопия. Однако сравнительно долгое время одного анализа, необходимость в расходных материалах (газ-носитель, высокоточные поверочные смеси), частые проверки градуировки, а также невозможность реализовать в одном приборе анализ по всем интересующим компонентам являются существенными недостатками хроматографов. В свою очередь, масс-спектрометры являются достаточно дорогими и прихотливыми приборами, требуют квалифицированного обслуживания и применяются исключительно в лабораторных условиях. В этой связи разработка новых устройств, лишенных перечисленных выше недостатков, является крайне актуальной задачей.

Большим потенциалом в данном направлении обладает спектроскопия спонтанного комбинационного рассеяния света (КР). Частоты, на которых наблюдаются рассеянные сигналы, индивидуальны для каждого сорта молекул и определяются структурой их колебательно-вращательных уровней, а интенсивности пропорциональны их концентрациям. Газоаналитические системы, построенные на данном методе, позволяют в режиме реального

6

времени без расходных материалов и сложной пробоподготовки с высокой селективностью контролировать любые молекулярные компоненты газовой среды. Такой набор свойств обуславливает перспективы КР-газоанализаторов в задачах где требуется одновременный контроль большого числа газовых компонентов, в том числе, когда качественный состав пробы заранее неизвестен.

Основным недостатком спектроскопии КР является низкий уровень сечений рассеяния (~10-30 см2/ср). Это приводит к трудностям при получении спектров КР газовых сред с высоким отношением сигнал/шум. Частичному решению этой проблемы за последние несколько десятилетий способствовало увеличение доступности мощных малогабаритных лазеров, а также улучшение характеристик многоканальных фотодетекторов. Помимо этого, в конструкции КР-спектрометров стали внедрять оригинальные технические решения, направленные на повышение эффективности возбуждения и сбора рассеянного излучения [1-4]. Это привело к тому, что на момент начала работы над диссертацией (2013 г.) предельная чувствительность таких анализаторов составляла 0,01%. Несмотря на это, задача разработки более эффективных технических решений для КР-спектрометров не потеряла своей актуальности, поскольку улучшение данной характеристики расширяет потенциал таких устройств и открывает возможность увеличения сферы их применения.

Как показала практика применения спектроскопии КР, в ряде задач высокого отношения сигнал/шум для достижения требуемой точности измерения концентраций недостаточно и для их решения необходимо применять оригинальные методы обработки регистрируемых спектров. Ярким примером является анализ состава природного газа. Данная задача характеризуется необходимостью одновременного измерения большого количества газовых компонентов, концентрации которых могут отличаться более чем на 4 порядка. Учитывая значительные перекрытия колебательных полос углеводородов, классические методы, основанные на измерении

7

интегральных интенсивностей в характеристических спектральных диапазонах, непригодны. Альтернативным методом является аппроксимация спектра пробы суперпозицией спектров отдельных компонентов. Однако для его корректного применения необходимо учитывать изменения спектральных характеристик молекул в зависимости от давления и окружения. Требуемые параметры к моменту начала работы над диссертацией отсутствовали.

Цель диссертации: разработка новых технических решений и методов обработки регистрируемых спектров, направленных на повышение чувствительности и точности измерений КР-газоанализаторов.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

1. Разработка специализированного спектрального прибора для КР-спектрометра газовых сред.

2. Разработка технических решений, направленных на повышение отношения сигнал/шум регистрируемых спектров КР газовых сред.

3. Изучение особенностей интенсивностей сигналов КР в сжатых газовых средах.

4. Изучение возможности и условий усиления сигналов КР вблизи периодических наноструктурированных поверхностей.

5. Разработка методов определения концентраций многокомпонентных газовых сред из спектров КР.

6. Создание экспериментальных образцов КР-газоанализаторов и оценка их метрологических возможностей.

Методы исследования

Основным методом исследования являлось проведение экспериментов. Наряду с этим, при их подготовке и обработке результатов использовались теория спонтанного комбинационного рассеяния, теория дифракции, численные расчеты, методы математической статистики, а также оптическое моделирование с помощью ПО «7ешах».

8

Научные положения, выносимые на защиту

1. Оптическая схема КР-спектрометра, основанная на сборе рассеянного излучения под углом 90 градусов к направлению распространения возбуждающего лазерного излучения с помощью оптики с относительным отверстием 1:1.8 и согласованного с ней по светосиле спектрального прибора, оснащенного фотодетектором высотой не менее 3 мм, позволяет получать спектры КР газовых сред, в которых отношение сигнал/шум, определенное по пику Р-ветви фундаментальной полосы молекул К2, находящихся при давлении 1 атм, при мощности лазерного излучения (532 нм) 1 Вт и времени накопления сигнала 1 с превышает 790.

2. Вариация давления метана в пределах Р±0.1Р, где Р<25 атм, позволяет получить его спектр КР полосы у2 с таким уширением линий, при котором отклонение интенсивностей относительно спектра метана, уширенного компонентами природного газа при давлении Р, не превышает 2% пиковой интенсивности Р-ветви данной полосы.

3. Увеличение показателя преломления среды, содержащей анализируемый газ, за счёт повышения давления этого газа либо любого другого компонента среды, приводит к нелинейному увеличению интенсивности сигнала КР, приходящегося на одну молекулу.

4. Использование изотропных спектров КР, полученных из разности зарегистрированных спектров КР плоскости поляризации световых волн которых параллельны и ортогональны плоскости поляризации возбуждающего лазерного излучения, исключает влияние температуры, давления и состава анализируемого природного газа на точность измерений концентраций С02 и 02.

5. Оснащение КР-газоанализатора системой безмасляного сжатия пробы до давлений более 20 атм и многопроходной оптической системой возбуждения рассеянного излучения, состоящей из двух расположенных концентрически сферических зеркал с диаметром от 25 раз превышающим

диаметр лазерного пучка и коэффициентом отражения не менее 99%, увеличивает отношение сигнал/шум более чем в 200 раз.

6. Установка в области перетяжки пучка лазерного излучения с длиной волны 532 нм, используемого для возбуждения КР, диэлектрической подложки с синусоидальной поверхностью амплитудой 15 нм и периодом 667 нм, покрытой слоем серебра толщиной 30 нм, позволяет более чем в 8 раз увеличить интенсивность собранных сигналов КР молекул газа.

Научная новизна

1. Предложено техническое решение, обеспечивающее повышение чувствительности КР-спектрометров газовых сред за счет увеличения телесного угла сбора рассеянного излучения (Патент на изобретение № 2672183).

2. Предложен экспериментальный метод получения спектра КР метана, уширение линий которого соответствует уширению компонентами природного газа.

3. Установлена связь сечений рассеяния молекул с показателем преломления газовой среды в которой они находятся.

4. Предложен способ определения состава многокомпонентных газовых сред, основанный на поляризационной спектроскопии КР (Патент на изобретение № 2499250).

5. Предложено техническое решение, обеспечивающее повышение чувствительности КР-спектрометров газовых сред за счет мультипликативного эффекта от сжатия пробы и увеличения интенсивности возбуждающего излучения (Патент на изобретение № 2672187).

6. Установлены параметры диэлектрической подложки с периодической синусоидальной структурой, покрытой серебром, при которых наблюдается увеличение интенсивности сигналов КР газовой среды, находящейся вблизи ее поверхности, за счет возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов.

Практическая значимость

1. На основе оптической схемы, описанной в положении 1, разработан и изготовлен КР-спектрометр СКР-02, предназначенный для использования в качестве альтернативы газовым хроматографам при решении задач определения состава топливных газов (природный газ, биогаз, попутный нефтяной газ и т.п.). Достигнутая чувствительность позволяет за 1 с контролировать содержание любых молекул в анализируемой пробе, концентрация которых превышает 1 %.

2. Положение 2 обеспечивает повышение точности определения состава метан-содержащих топливных газов. Его применение для природного газа, находящегося при давлении 25 атм, устраняет ошибку вычисления концентрации кислорода, обусловленную уширением линий метана, абсолютная величина которой может достигать 200 ppm.

3. Учет эффекта, описанного в положении 3, позволяет при вычислении концентраций, используя набор референсных спектров КР различного давления, устранить ошибку, относительная величина которой при давлениях до 50 атм может достигать 4%.

4. На основе положения 4 разработан поляризационный КР-спектрометр, характеризующийся тем, что обрабатываемые при вычислении концентраций спектры содержат меньшее число линий. В случае анализа природного газа это позволяет не учитывать возможные изменения спектральных характеристик линий полосы у2 метана, которая перекрывает наиболее интенсивные колебательные полосы кислорода и диоксида углерода, что существенно упрощает используемый математический аппарат.

5. На основе положения 5 разработан и изготовлен многопроходной КР-спектрометр СКР-04, чувствительность которого позволяет контролировать содержание любых молекул в анализируемой пробе, концентрация которых превышает 1.3 ppm, при этом предельно детектируемая концентрация метана составляет менее 0.1 ppm.

6. Использование положения 6 позволяет либо до 8 раз увеличить чувствительность КР-спектрометра газовых сред, либо для достижения эквивалентной чувствительности использовать лазер меньшей мощности.

Научная ценность:

- экспериментально подтверждена правомерность модели [5] для случая газов различного давления;

- определены функции для оценки коэффициентов уширения спектра КР метана основными компонентами природного газа путем использования его коэффициентов самоуширения;

- установлены взаимосвязи между параметрами диэлектрических периодических наноструктурированных поверхностей, покрытых серебром, и эффективностью возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов.

По совокупности достигнутых результатов расширены возможности спектроскопии КР газовых сред как газоаналитического метода.

Реализация результатов работы

Результаты работы использованы при выполнении следующих проектов: Проект СО РАН УШ.80.1.2 «Научные основы создания новых газоаналитических приборов и методик их использования для мониторинга окружающей среды и специального контроля» (2013-2016 гг., исполнитель); Проект в рамках государственного задания ИМКЭС СО РАН 1Х.138.1.3 «Развитие методов и разработка технологий мониторинга состава атмосферного воздуха методами спектроскопии комбинационного рассеяния света и абсорбционной спектроскопии» (2017-2020 гг., соруководитель); Проект в рамках государственного задания ИМКЭС СО РАН FWRG-2021-0006 «Разработка новых технологий и аппаратуры для исследования метеорологический явлений и процессов в приземном слое атмосферы» (20212025 гг., соруководитель); Соглашение № 14.607.21.0030 (КЕМЕЕ160714Х0030) «Разработка и создание измерительно-вычислительной

12

системы для реализации технологии мезомасштабного мониторинга и прогнозирования состояния атмосферного пограничного слоя» в рамках ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы" (2014-2016 гг., исполнитель); Проект РФФИ № 16-32-60111 «Развитие метода спектроскопии комбинационного рассеяния света для прецизионной диагностики состава природного газа» (2016-2018 гг., руководитель); Проект РФФИ № 18-48-703022 «Разработка методов экологически чистого сжигания углеводородных газов переменного состава» (2018-2019 гг., исполнитель); Проект РФФИ № 19-42-700006 «Особенности формирования спектра комбинационного рассеяния метана в природном газе» (2019-2020 гг., исполнитель); Проект РФФИ № 19-42-703020 «Научные основы диагностики состава атмосферного воздуха с помощью комбинационного рассеяния усиленного вблизи периодических наноструктур» (2019-2020 гг., руководитель); Проект РНФ № 19-77-10046 «Научно-методические основы Рамановского анализа состава природного газа in situ» (2019-2024 гг., руководитель).

Результаты диссертации использованы в ТНЦ СО РАН, ИСЭ СО РАН, ТПУ, ООО «Сибаналитприбор», ООО «Синтез-СВ», ООО «Умиум», ООО «СКБ НП «Академприбор»», ООО «СибБиоГаз», что подтверждается соответствующими актами внедрения и использования (копии актов представлены в Приложении к диссертации).

Достоверность результатов работы

Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается использованием независимых экспериментальных методик, протоколами сравнительных испытаний с эталонными средствами измерений, повторяемостью экспериментальных данных, их соответствием численным расчетам и моделированию, а также непротиворечивостью полученных данных и их согласием с результатами других исследователей.

13

Представленные результаты прошли экспертизу в ведущих российских и зарубежных научных журналах по оптике, спектроскопии и приборостроению, а предложенные технические решения - экспертизу федерального института промышленной собственности.

Личный вклад автора

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследований, планировании всех экспериментов и анализе полученных результатов. Автором сформулирована идеология большинства представленных в диссертации способов газоанализа и технических решений для спектроскопии КР. Тексты всех заявок на патенты и большинства статей были написаны лично автором. Указанные выше факты подтверждаются наличием ряда публикаций и результатов интеллектуальной деятельности без соавторов.

Разработка конструкций, представленных в работе КР-газоанализаторов и экспериментальных установок, была выполнена при непосредственном участии И.И. Матросова, А.Р. Зарипова и И.Н. Россомахина. Исследование возможности усиления сигналов КР газов вблизи поверхности решеток было осуществлено совместно с А.А. Щербаковым. Определение фундаментальных параметров спектров КР компонентов природного газа было выполнено совместно с А.С. Таничевым.

Апробация результатов

Материалы диссертационной работы представлялись, докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях: XII International conference «GeoRaman-2016» (г. Новосибирск, 2016 г.); 26th International Conference on Raman Spectroscopy «ICORS 2018» (о. Чеджу, Южная Корея, 2018 г.); Международный симпозиум по молекулярной спектроскопии высокого разрешения «HighRus» (г. Нижний Новгород, 2019 г.; озеро Байкал, 2023 г.); Международная конференция по импульсным лазерам и применениям лазеров «AMPL» (г. Томск, 2019 г., 2021 г., 2023 г.);

14

Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы» (г. Томск, 2014 г., 2015 г., 2016 г., 2018 г., 2022 г.; г. Иркутск, 2017 г.; г. Новосибирск, 2019 г.; г. Москва, 2020 г., 2021 г.); Международная конференция «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии и на транспорте» (г. Новороссийск, 2014 г., 2015 г., 2016 г.); Международная научно-практическая конференция «Нефтегазопереработка-2014» (г. Уфа, 2014 г.); Международная научно-техническая конференция «Системы контроля окружающей среды» (г. Севастополь, 2017 г., 2021 г.); VII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы радиофизики» (г. Томск, 2017 г.); XII Международная конференция «Химия нефти и газа» (г. Томск, 2022 г.); 2-я Международная конференция «Лазеры, полупроводниковые излучатели и системы на их основе» (г. Минск, 2024 г.); V Научно-практическая конференция с международным участием «Информационно-измерительная техника и технологии» (г. Томск, 2014 г.); «Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу» (г. Томск, 2015 г., 2017 г.); «Сибирский семинар по спектроскопии комбинационного рассеяния света» (г. Красноярск, 2017 г.; г. Екатеринбург, 2021 г.); Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 2018 г., 2022 г.); Российская конференция по актуальным проблемам спектроскопии комбинационного рассеяния света (г. Новосибирск, 2018 г., 2023 г.); II Всероссийская научно-практическая конференция «Научное приборостроение. Современное состояние и перспективы развития» (г. Казань, 2018 г.); IV Всероссийская конференция по аналитической спектроскопии с международным участием (г. Краснодар, 2023 г.); Всероссийская научная конференция с международным участием «Енисейская фотоника - 2024» (г. Красноярск, 2024 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 60 работ, в том числе 42 статьи в журналах, входящих в списки рецензируемых российских и зарубежных научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора наук (из них 39 статей в журналах, индексируемых в Web of Science и Scopus, в т.ч. 27 в журналах Q1-Q2), 3 публикации в сборниках конференций, индексируемых в Web of Science и Scopus, 11 патентов РФ на изобретения, 3 патента РФ на полезные модели и 1 свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.

Соответствие паспорту специальности

Диссертация соответствует специальности 1.3.6. - Оптика, технические науки по областям исследования: «Новые принципы построения оптических систем и инструментов», «Развитие физических основ молекулярной оптики и спектроскопии», «Физические основы процессов люминесценции и спектроскопических методов исследования веществ» (пп. 4, 5, 7 паспорта специальности).

ГЛАВА 1. СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ (КР) СВЕТА КАК МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ГАЗОВЫХ

СРЕД

В данной главе кратко изложены физические основы формирования спектров КР, а также преимущества и недостатки спектроскопии КР для решения задач газоанализа. Рассмотрены базовые оптические схемы КР-спектрометров газовых сред и современный уровень ключевых компонентов. Представлены методы увеличения интенсивности регистрируемых сигналов КР, их особенности, а также результаты их применения различными научными группами. Выполнен обзор современного состояния в области разработки КР-газоанализаторов.

1.1. Физические основы спектроскопии КР

Спонтанное комбинационное рассеяние (КР) света представляет собой один из процессов взаимодействия света с веществом, для которого характерно изменение частоты рассеянного излучения по сравнению с частотой возбуждающего излучения. С точки зрения квантовой теории, в результате взаимодействия фотона с молекулой, между ними может происходить обмен энергией (Рис. 1.1). За счет этого молекула может перейти с одного уровня энергии на другой, а рассеянный фотон в этом случае будет иметь другую частоту. Разность частот возбуждающего и рассеянного фотонов определяется только структурой энергетических уровней молекулы и является ее индивидуальной характеристикой.

Е

(1, 4)

(1, 3)

(1, 2) (1, 1) (1, 0)

(0, 4)

(0, 3)

(0, 2) (0, 1) (0, 0)

(и, /)

Рис. 1.1. Схема энергетических уровней молекулы и структура переходов при

рассеянии излучения: 1 - рэлеевское рассеяние, 2 - чисто вращательные переходы КР (А/=+2), 3 - колебательно-вращательные переходы КР (А/=-2), 4 - колебательно-вращательные переходы КР (А/=0), 5 - колебательно-вращательные переходы КР (А/=+2)

Колебательное движение молекулы представляет собой колебания ее ядер около их равновесных значений и описывается набором колебательных квантовых чисел и. Вращательное движение молекулы описывает вращение молекулы в пространстве и задается набором вращательных квантовых чисел /. Принимая во внимание более высокую заселенность состояний с меньшей энергией, интенсивности КР в стоксовой части, где рассеянные фотоны имеют меньшую частоту по сравнению с возбуждающими, значительно выше, чем в

1

2

3

4

5

антистоксовой. В этой связи, спектры КР в данной области, в большинстве случаев, являются более предпочтительными для решения прикладных или фундаментальных задач.

Мощность рассеянного излучения из объема V в телесный угол dQ, для отдельной колебательно-вращательной линии, соответствующей переходу из состояния с квантовыми числами и, J в состояние с квантовыми числами и', J', принято задавать выражением

К^иАв) = (1.1)

где 10 - интенсивность возбуждающего лазерного излучения, в - угол между направлением наблюдения и направлением колебания его электрического вектора, - дифференциальное сечение рассеяния в направлении в, а

пы - концентрация молекул данного сорта в газовой среде, находящихся в состоянии с квантовыми числами и и ^

В общем случае интенсивность рассеянного излучения представляется в

виде

(1-2)

где - интенсивность рассеянного света, плоскость поляризации

которого совпадает с плоскостью поляризации возбуждающего излучения, - интенсивность рассеянного света, плоскость поляризации которого перпендикулярна плоскости поляризации возбуждающего излучения. Отношение этих компонентов

= ^(1.3)

называется степенью деполяризации рассеянного света и описывает пространственное распределение поляризации рассеянного света.

Дифференциальное сечение рассеяния в стоксовой области в приближении "теории поляризуемости" является индивидуальной характеристикой рассеивающей молекулы и задается соотношением

/Ус*)=16">о¡г--у)4(2/'+^/у+^^)2р--+(1 -р--)51"2* (1.4)

45 1 + Ри/ и'

где у° - частота возбуждающего лазерного излучения, - частота

2 2

перехода, и уУ^иУ' - инварианты тензора рассеяния, именуемые как

средняя поляризуемость и анизотропия. Степень деполяризации зависит от данных инвариантов и описывается соотношением

Ри/^иУ' = 45а2 "У+4г2 Г' (1.5)

45аи/^и У + Vи/ ^и У'

Для случая наблюдения рассеянного света под углом 90 градусов к направлению поляризации и к направлению распространения возбуждающего излучения выражение для сечения рассеяния имеет вид:

УУ = ^^')4 (2/ ' + 1)(45а2^иу + ) . (1.6)

В свою очередь, интенсивности рассеянного света с различной плоскостью поляризации определяются выражениями:

(1.7)

а-8)

где коэффициент К включает в себя экспериментальные параметры, указанные в выражении (1.1), а также константы из выражения (1.6). Таким образом, рассеянный свет с плоскостью поляризации параллельной плоскости поляризации возбуждающего излучения содержит линии, обусловленные как средней поляризуемостью, так и анизотропией, в то время как рассеянный свет с плоскостью поляризации перпендикулярной плоскости поляризации возбуждающего излучения содержит только линии, обусловленные

анизотропией. Помимо этого, на Рис. 1.2 приведено пространственное распределение мощности рассеянного света для двух наиболее важных

случаев: р=0 (у = 0) и р=% (а2 = 0). Рисунки выполнены в сферической системе координат и расстояние от центра до поверхности при угле наблюдения в соответствует значению интенсивности ¡(в). Можно видеть, что пространственное распределение рассеянного света существенно зависит от ориентации плоскости поляризации возбуждающего излучения, а также от степени деполяризации линий спектра КР.

а б

Рис. 1.2. Распределение мощности рассеянного излучения в пространстве (а -

для р=0, б - для р=3Л) при возбуждении линейно-поляризованным излучением. Вектор Ё возбуждающего излучения ориентирован вертикально

Важную роль в спектроскопии КР играют правила отбора, которые определяют допустимые изменения квантовых чисел молекулы в процессе комбинационного рассеяния света. Они связаны с симметрией молекулы и находятся при помощи методов теории групп. Другими словами, правила отбора позволяют установить при каких колебательно-вращательных переходах молекулы мощность рассеянного света будет ненулевая, а также позволяют указать состояние поляризации рассеянного света. Допустимыми правилами отбора в спектроскопии КР являются Ли = 0, ±1, ± 2, ... и ДJ = 0,

±1, ± 2. Важно отметить, что для спектров поглощения излучения в ИК диапазоне и для спектров КР правила отбора являются различными. Ввиду этого некоторые колебания активны только в КР, некоторые только в ИК спектрах. Помимо этого, в ИК-спектроскопии разрешены только переходы с XI = 0, ±1.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Петров Дмитрий Витальевич, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Buric M.P. et al. Improved sensitivity gas detection by spontaneous Raman scattering // Appl. Opt. 2009. Vol. 48, № 22. P. 4424-4429.

2. Schlüter S. et al. Gas Sensor for Volatile Anesthetic Agents Based on Raman Scattering // Phys. Procedia. 2012. Vol. 39. P. 835-842.

3. Li X.Y. et al. A Raman system for multi-gas-species analysis in power transformer // Appl. Phys. B. 2008. Vol. 93, № 2-3. P. 665-669.

4. Yang X. et al. High sensitivity gas sensing by Raman spectroscopy in photonic crystal fiber // Sensors Actuators. 2013. Vol. 176. P. 64-68.

5. Eckhardt G., Wagner W.G. On the calculation of absolute Raman scattering cross sections from Raman scattering coefficients // J. Mol. Spectrosc. 1966. Vol. 19, № 1-4. P. 407-411.

6. Schrotter H.W., Klockner H.W. Raman Spectroscopy of Gases and Liquids // Raman Spectroscopy of Gases and Liquids. 1st ed. / ed. Weber A. Berlin, Heidelberg, Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 1979. Vol. 11. 123-164 p.

7. Хинкли Э.Д. Лазерный контроль атмосферы / Под ред. Хинкли Э.Д. Москва: Мир, 1979. 416 с.

8. Cocola L., Tondello G., Poletto L. A non-dispersive approach for a Raman gas sensor // Appl. Sci. 2020. Vol. 2, № 5. P. 1-8.

9. Gomez Velez J., Muller A. Trace gas sensing using diode-pumped collinearly detected spontaneous Raman scattering enhanced by a multipass cell // Opt. Lett. 2020. Vol. 45, № 1. P. 133.

10. Gomez Velez J.S., Muller A. Spontaneous Raman scattering at trace gas concentrations with a pressurized external multipass cavity // Meas. Sci. Technol. 2021. Vol. 32, № 4. P. 045501.

11. Kostenko M.A. et al. Raman Gas Analyzer Based on a Multimode Diode Laser

// Instr. Exp. Tech. 2024. Vol. 67, № 6. P. 1182-1188.

12. Hamamatsu. Back-thinned type CCD area image sensor S10141-1109S-01 [Электронный ресурс]. URL: https://www.hamamatsu.com/us/en/product/optical-sensors/image-sensor/ccd-cmos-nmos-image-sensor/line-sensor/for-spectrophotometry/S10141-1109S-01.html (дата обращения: 20.01.2025).

13. Andor. Newton 920 CCD [Электронный ресурс]. URL: https://andor.oxinst.com/products/newton-ccd-and-emccd-cameras/newton-920 (дата обращения: 20.01.2025).

14. Solar. Универсальный компактный монохроматор-спектрограф M150 [Электронный ресурс]. URL: https://www.solar-laser.com/ru/catalog/spectral-instruments/monokhromatory-spektrografy/universalnyy-kompaktnyy-monokhromator-spektrograf-m150/ (дата обращения: 20.01.2025).

15. SOL. Компактный линзовый спектрограф SL100M [Электронный ресурс]. URL: https://solinstruments.by/produkciya/spektroskopiya/spektrografy/sl100m/ (дата обращения: 20.01.2025).

16. Solar. Светосильный короткофокусный монохроматор ML44 [Электронный ресурс]. URL: https://www.solar-laser.com/ru/catalog/spectral-instruments/monokhromatory-spektrografy/svetosilnyy-korotkofokusnyy-monokhromator-ml44/ (дата обращения: 20.01.2025).

17. Owen H. et al. Axial Transmissive f/1.8 Imaging Raman Spectrograph with Volume-Phase Holographic Filter and Grating // Appl. Spectrosc. 1993. Vol. 47, № 11. P. 1913-1919.

18. Owen H. The Impact of Volume Phase Holographic Filters and Gratings on

the Development of Raman Instrumentation // J. Chem. Educ. 2007. Vol. 84, № 1. P. 61-66.

19. Andor. HoloSpec Imaging Spectrograph [Электронный ресурс]. URL: https://andor.oxinst.com/downloads/uploads/HoloSpec_Manual_V2.pdf (дата обращения: 20.01.2025).

20. Петров Д.В. et al. Эффективный спектральный прибор для спектроскопии комбинационного рассеяния света // Оптика атмосферы и океана. 2015. Vol. 28, № 8. P. 756-760.

21. Булдаков М.А., Матросов И.И., Петров Д.В. Многоканальный высокоэффективный КР-спектрометр // Патент РФ на изобретение № 2492434. Опубликовано 10.09.2013. Бюллетень № 10.

22. Ландсберг Г.С. Оптика. Москва: Наука, 1976. 928 с.

23. Hartley D.L., Hill R.A. A highly efficient light-trapping cell for Raman-scattering measurements // J. Appl. Phys. 1972. Vol. 43, № 10. P. 4134-4136.

24. Федоров С.Ю., Бояршинов Б.Ф. Многоходовая оптическая схема для широкополосных измерений в спектрах комбинационного рассеяния // Приборы и техника эксперимента. 2017. № 2. С. 89-93.

25. Waldherr G.A., Hai L. Gain analysis of an optical multipass cell for spectroscopic measurements in luminous environments // Appl. Opt. 2008. Vol. 47, № 7. P. 901-907.

26. Mulac A.J. et al. Pulsed spontaneous Raman scattering technique for luminous environments // Appl. Opt. 1978. Vol. 17, № 17. P. 2695-2699.

27. Mulac A.J., Hackett C.E., Hill R.A. Retroreflecting multipass cell for Raman scattering // Appl. Opt. 1977. Vol. 16, № 7. P. 2004-2006.

28. Schlüter S. et al. Demonstration of a signal enhanced fast Raman sensor for multi-species gas analyses at a low pressure range for anesthesia monitoring //

J. Raman Spectrosc. 2015. Vol. 46, № 8. P. 708-715.

29. Петров Д.В. et al. КР-газоанализатор // Патент РФ на изобретение № 2787943. Опубликовано 13.01.2023 г. Бюллетень № 2.

30. Петров Д.В. Многопроходная оптическая система возбуждения спектров комбинационного рассеяния света // Патент РФ на полезную модель № 141310. Опубликовано 27.05.2014. Бюллетень № 15.

31. Петров Д.В. КР-газоанализатор // Патент РФ на изобретение № 2686874. Опубликовано 06.05.2019 г. Бюллетень № 13.

32. Kiefer W. et al. The vapor-phase Raman spectra and the ring-puckering vibration of some deuterated analogs of trimethylene oxide // J. Mol. Spectrosc. 1972. Vol. 43, № 3. P. 393-400.

33. Utsav K.C. et al. Improved multiple-pass Raman spectrometer // Appl. Opt. 2011. Vol. 50, № 24. P. 4805-4816.

34. Li X.Y. et al. Diagnosis of Multiple Gases Separated from Transformer Oil Using Cavity-Enhanced Raman Spectroscopy // Chinese Phys. Lett. 2008. Vol. 25, № 9. P. 3326.

35. Kim H. et al. Signal-enhanced Raman spectroscopy with a multi-pass cavity for quantitative measurements of formaldehyde, major species and temperature in a one-dimensional laminar DME-air flame // Combust. Flame. 2022. Vol. 244. P. 112221.

36. Sharma R. et al. Raman analyzer for sensitive natural gas composition analysis // Opt. Eng. 2016. Vol. 55, № 10. P. 104103.

37. Zhan L. et al. Near-confocal cavity-enhanced Raman spectroscopy for multitrace-gas detection // Opt. Lett. 2008. Vol. 33, № 18. P. 2143-2145.

38. Robinson J.C., Fink M., Mihill A. New vapor phase spontaneous Raman spectrometer // Rev. Sci. Instrum. 1992. Vol. 63, № 6. P. 3280-3284.

39. Tuesta A.D. et al. Low-pressure multipass Raman spectrometer // Appl. Opt. 2021. Vol. 60, № 3. P. 773.

40. Yang D. et al. Highly sensitive Raman system for dissolved gas analysis in water // Appl. Opt. 2016. Vol. 55, № 27. P. 7744-7748.

41. Petrov D.V. Multipass optical system for a Raman gas spectrometer // Appl. Opt. 2016. Vol. 55, № 33. P. 9521-9525.

42. Булдаков М.А. et al. Многопроходная оптическая система возбуждения спектров КР // Патент РФ на изобретение № 2469281. Опубликовано 10.12.2012. Бюллетень № 34.

43. Булдаков М.А., Матросов И.И., Попова Т.Н. Измерение угловой зависимости комбинационного рассеяния света и определение некоторых параметров поляризуемости молекул O2 и N2 // Оптика и спектроскопия. 1979. Т. 47, № 1. С. 87-90.

44. Petrov D.V., Matrosov I.I., Sedinkin D.O. Collection optics for a Raman spectrometer based on the 90° geometry of scattered light collection // Appl. Opt. 2016. Vol. 55, № 29. P. 8293-8295.

45. Петров Д.В., Матросов И.И., Сединкин Д.О. КР-газоанализатор с улучшенной системой сбора рассеянного излучения // Патент РФ на полезную модель № 156170. Опубликовано 10.11.2015. Бюллетень № 31.

46. Петров Д.В. Лазерный газоанализатор // Патент РФ на полезную модель № 152730. Опубликовано 20.06.2015. Бюллетень № 17.

47. Петров Д.В., Матросов И.И., Сединкин Д.О. Светосильный КР-газоанализатор // Патент РФ на изобретение № 2583859. Опубликовано 10.05.2016. Бюллетень №13.

48. Knebl A. et al. Fiber enhanced Raman gas spectroscopy // Trends Anal. Chem. 2018. Vol. 103. P. 230-238.

49. Ding H. et al. Review on All-Fiber Online Raman Sensor with Hollow Core Microstructured Optical Fiber // Photonics. 2022. Vol. 9, № 3. P. 134.

50. Hanf S. et al. Fiber-Enhanced Raman Multigas Spectroscopy: A Versatile Tool for Environmental Gas Sensing and Breath Analysis // Anal. Chem. 2014. Vol.

86, № 11. P. 5278-5285.

51. Khannanov M.N. et al. Analysis of Natural Gas Using a Portable Hollow-Core Photonic Crystal Coupled Raman Spectrometer // Appl. Spectrosc. 2020. Vol. 74, № 12. P. 1496-1504.

52. Brooks W.S.M. et al. Development of a gas-phase Raman instrument using a hollow core anti-resonant tubular fibre // J. Raman Spectrosc. 2021. Vol. 52. P. 1772-1782.

53. Khannanov M.N., Kirpichev V.E. Express Analysis of Natural Gas and Gas Mixtures Using a Portable Raman Spectrometer Coupled to a Hollow Photon-Crystal Light Guide // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. Vol. 85, № 2. P. 169173.

54. Poletti F. et al. Sub-ppm gas phase Raman spectroscopy in an anti-resonant hollow core fiber // Opt. Express. 2022. Vol. 30, № 24. P. 43317-43329.

55. Hanf S. et al. Fast and highly sensitive fiber-enhanced Raman spectroscopic monitoring of molecular H2 and CH4 for point-of-care diagnosis of malabsorption disorders in exhaled human breath // Anal. Chem. 2015. Vol.

87, № 2. P. 982-988.

56. Sandfort V. et al. Monitoring the Wobbe Index of Natural Gas Using Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy // Sensors. 2017. Vol. 17, № 12. P. 2714.

57. Qian G. et al. Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy for Trace-Gas Sensing in the High-Concentration Gas Background With an Anti-Resonant Hollow Core Fiber // Front. Phys. 2022. Vol. 10. P. 917688.

58. James T.M., Rupp S., Telle H.H. Trace gas and dynamic process monitoring

278

by Raman spectroscopy in metal-coated hollow glass fibres // Anal. Methods. 2015. Vol. 7, № 6. P. 2568-2576.

59. Rupp S. et al. Enhanced Sensitivity of Raman Spectroscopy for Tritium Gas Analysis Using a Metal-Lined Hollow Glass Fiber // Fusion Sci. Technol. 2015. Vol. 67, № 3. P. 547-550.

60. Pearman W.F. et al. Quantitative measurements of CO2 and CH4using a multipass Raman capillary cell // Appl. Opt. 2008. Vol. 47, № 25. P. 46274632.

61. Pearman W.F. et al. Multipass capillary cell for enhanced Raman measurements of gases // Appl. Spectrosc. 2008. Vol. 62, № 3. P. 285-289.

62. Петров Д.В., Матросов И.И., Костенко М.А. КР-газоанализатор // Патент РФ на изобретение № 2755635. Опубликовано 17.09.2021 г. Бюллетень № 26.

63. Kostenko M.A. et al. Raman Gas Sensor Based on Metal-Coated Capillary Cell // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. Vol. 87, № 1. P. S47-S51.

64. Kiefer J. et al. Design and characterization of a Raman-scattering-based sensor system for temporally resolved gas analysis and its application in a gas turbine power plant // Meas. Sci. Technol. 2008. Vol. 19, № 8. P. 085408.

65. Eichmann S.C. et al. Characterization of a fast gas analyzer based on Raman scattering for the analysis of synthesis gas // Rev. Sci. Instrum. 2010. Vol. 81, № 12. P. 125104.

66. Sieburg A. et al. Characterization of fuel gases with fiber-enhanced Raman spectroscopy // Anal. Bioanal. Chem. 2019. Vol. 411, № 28. P. 7399-7408.

67. Knebl A. et al. Hydrogen and C2-C6 Alkane Sensing in Complex Fuel Gas Mixtures with Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy // Anal. Chem. 2021. Vol. 93. P. 10546-10552.

68. Buldakov M.A. et al. Raman gas-analyzer for analyzing environmental and technogenic gas media // Atmos. Ocean. Opt. 2012. Vol. 25, №2 4. P. 298-303.

69. Petrov D.V., Matrosov I.I., Tikhomirov A.A. High-Sensitivity Spontaneous Raman Spectrometer for Gaseous Media // J. Appl. Spectrosc. 2015. Vol. 82, № 1. P. 120-124.

70. Петров Д.В. Лазерный газоанализатор // Патент РФ на изобретение № 2613200. Опубликовано 15.03.2017 г. Бюллетень № 8.

71. Fleischmann M., Hendra P.J., McQuillan A.J. Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode // Chem. Phys. Lett. 1974. Vol. 26, № 2. P. 163166.

72. Fleischmann M., Hendra P.J., McQuillan A.J. Raman spectra from electrode surfaces // J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1973. № 3. P. 80-81.

73. Albrecht M.G., Creighton J.A. Anomalously Intense Raman Spectra of Pyridine at a Silver Electrode // J. Am. Chem. Soc. 1977. Vol. 99, № 15. P. 5215-5217.

74. Jeanmaire D.L., Van Duyne R.P. Surface raman spectroelectrochemistry: Part I. Heterocyclic, aromatic, and aliphatic amines adsorbed on the anodized silver electrode // J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1977. Vol. 84, № 1. P. 1-20.

75. Акципетров О.А. Гигантские нелинейно-оптические явления на поверхности металлов // Соросовский образовательный журнал. 2001. T. 7, № 7. С. 109-116.

76. Myoung N., Yoo H.K., Hwang I.-W. Surface-enhanced Raman scattering detection of toluene and dichlorobenzene vapors using 1-propanethiol-linked Ag nanoparticles // J. Nanophotonics. 2014. Vol. 8, № 1. P. 083083.

77. Lafuente M. et al. 3D Fractals as SERS Active Platforms: Preparation and Evaluation for Gas Phase Detection of G-Nerve Agents // Micromachines.

280

2018. Vol. 9, № 2. P. 60.

78. Oh M.K., De R., Yim S.Y. Highly sensitive VOC gas sensor employing deep cooling of SERS film // J. Raman Spectrosc. 2018. Vol. 49, № 5. P. 800-809.

79. Wong C.L. et al. Non-labeling multiplex surface enhanced Raman scattering (SERS) detection of volatile organic compounds (VOCs) // Anal. Chim. Acta. 2014. Vol. 844. P. 54-60.

80. Ramanauskaite L., Mazeika V., Snitka V. SERS based monitoring of toluene vapors at ambient and elevated temperatures by using a ruffled silver nanolayer as a substrate // Microchim. Acta. 2018. Vol. 185, № 10. P. 1-8.

81. Piorek B.D. et al. Free surface microfluidic/SERS for detection of gas-phase DNT // Proceedings of SPIE. 2010. Vol. 7665. P. 76650L.

82. Wang J. et al. Spectroscopic ultra-trace detection of nitroaromatic gas vapor on rationally designed two-dimensional nanoparticle cluster arrays // Anal. Chem. 2011. Vol. 83, № 6. P. 2243-2249.

83. Lauridsen R.K. et al. Towards quantitative SERS detection of hydrogen cyanide at ppb level for human breath analysis // Sens. Bio-Sensing Res. 2015. Vol. 5. P. 84-89.

84. Rae S.I., Khan I. Surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) sensors for gas analysis // Analyst. 2010. Vol. 135, № 6. P. 1365.

85. Sharma S.K. et al. Highly Sensitive Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS)- Based Multi Gas Sensor: Au Nanoparticles Decorated on Partially Embedded 2D Colloidal Crystals into Elastomer // ChemistrySelect. 2017. Vol. 2, № 24. P. 6961-6969.

86. Kukushkin V.I., Van'kov A.B., Kukushkin I. V. Long-range manifestation of surface-enhanced Raman scattering // JETP Lett. 2013. Vol. 98, № 2. P. 6469.

87. Endress+Hauser. Raman Rxn5 process analyzer [Электронный ресурс]. URL: www.endress.com/KRXN5B (дата обращения: 20.01.2025).

88. Cubic. Laser Raman Gas Analyzer LRGA-6000 [Электронный ресурс]. URL: https://www.gas-analyzers.com/ProcessGasAnalyzer/info54/ (дата обращения: 20.01.2025).

89. Cubic. Laser Raman Spectroscopy Gas Analyzer LRGA-3100 [Электронный ресурс]. URL: https://www. gas-analyzers.com/ProcessGasAnalyzer/info 189/ (дата обращения: 20.01.2025).

90. JINSP. Best RS2600 Multi-Gas Analyzer [Электронный ресурс]. URL: https://www.jinsptech.com/rs2600-multi-gas-analyzer-product/ (дата обращения: 20.01.2025).

91. Eichmann S.C. et al. Determination of gas composition in a biogas plant using a Raman-based sensor system // Meas. Sci. Technol. 2014. Vol. 25, № 7. P. 075503.

92. Keiner R. et al. Rapid monitoring of intermediate states and mass balance of nitrogen during denitrification by means of cavity enhanced Raman multi-gas sensing // Anal. Chim. Acta. 2015. Vol. 864. P. 39-47.

93. Hanf S. et al. Online investigation of respiratory quotients in Pinus sylvestris and Picea abies during drought and shading by means of cavity-enhanced Raman multi-gas spectrometry // Analyst. 2015. Vol. 140, № 13. P. 44734481.

94. Bogozi T., Popp J., Frosch T. Fiber-enhanced Raman multi-gas spectroscopy: what is the potential of its application to breath analysis? // Bioanalysis. 2015. Vol. 7, № 3. P. 281-284.

95. Keiner R. et al. Enhanced Raman multigas sensing - a novel tool for control and analysis of 13 CO2 labeling experiments in environmental research // Analyst. 2014. Vol. 139, № 16. P. 3879.

96. Sieburg A. et al. Monitoring of gas composition in a laboratory biogas plant using cavity enhanced Raman spectroscopy // Analyst. 2018. Vol. 143, № 6. P. 1358-1366.

97. Knebl A. et al. Fiber-Enhanced Raman Gas Spectroscopy for 18O-13C-Labeling Experiments // Anal. Chem. 2019. Vol. 91, № 12. P. 7562-7569.

98. Jochum T. et al. Microbial respiration and natural attenuation of benzene contaminated soils investigated by cavity enhanced Raman multi-gas spectroscopy // Analyst. 2015. Vol. 140, № 9. P. 3143-3149.

99. Singh J., Muller A. Isotopic trace analysis of water vapor with multipass cavity Raman scattering // Analyst. 2021. Vol. 146, № 21. P. 6482-6489.

100. Arachchige C.M., Muller A. Narrow-Linewidth Pr:YLF Laser for HighResolution Raman Trace Gas Spectroscopy // Spectrosc. J. 2023. Vol. 1, № 2. P. 86-97.

101. Wang P. et al. Cavity-enhanced Raman spectroscopy with optical feedback frequency-locking for gas sensing // Opt. Express. 2019. Vol. 27, № 23. P. 33312-33325.

102. Wang P. et al. Multigas Analysis by Cavity-Enhanced Raman Spectroscopy for Power Transformer Diagnosis // Anal. Chem. 2020. Vol. 92, № 8. P. 59695977.

103. Wang J. et al. Fiber-enhanced Raman spectroscopy for highly sensitive H2 and SO2 sensing with a hollow-core anti-resonant fiber // Opt. Express. 2021. Vol. 29, № 20. P. 32296-32311.

104. Wang P. et al. Hazardous Gas Detection by Cavity-Enhanced Raman Spectroscopy for Environmental Safety Monitoring // Anal. Chem. 2021. Vol. 93, № 46. P. 15474-15481.

105. Ferraro J.R., Nakamoto K., Brown C.W. Introductory Raman Spectroscopy: Second Edition // Introductory Raman Spectroscopy. Elsevier Inc., 2003. 434

283

p.

106. Petrov D. V. et al. Wavenumber calibration of a multichannel Raman spectrometer // Proceedings of SPIE. 2017. Vol. 10466. P. 1046606.

107. Петров Д.В., Матросов И.И. Анализатор состава природного газа // Патент РФ на изобретение № 2672183. Опубликовано 12.11.2018 г. Бюллетень № 32.

108. Petrov D. V. et al. Application of Raman Spectroscopy for Determination of Syngas Composition // Appl. Spectrosc. 2020. Vol. 74, № 8. P. 948-953.

109. Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р. КР-газоанализатор // Патент РФ на изобретение № 2672187. Опубликовано 12.11.2018 г. Бюллетень № 32.

110. Sharpe M.R., Irish D. Stray light in diffraction grating monochromators // Opt. Acta. 1978. Vol. 25, № 9. P. 861-893.

111. Petrov D.V. Features of Measuring Low CO Concentrations in N2-Containing Mixtures at Different Temperatures Using Spontaneous Raman Spectroscopy // Appl. Spectrosc. 2021. Vol. 75, № 1. P. 81-86.

112. Widory D. Nitrogen isotopes: Tracers of origin and processes affecting PM10 in the atmosphere of Paris // Atmos. Environ. 2007. Vol. 41, № 11. P. 23822390.

113. Zhu Y., Shi B., Fang C. The isotopic compositions of molecular nitrogen: Implications on their origins in natural gas accumulations // Chem. Geol. 2000. Vol. 164, № 3-4. P. 321-330.

114. Petrov D.V., Matrosov I.I. Raman Gas Analyzer (RGA): Natural Gas Measurements // Appl. Spectrosc. 2016. Vol. 70, № 10. P. 1770-1776.

115. Petrov D.V., Matrosov I.I., Kostenko M.A. Multipass Raman gas analyzer for monitoring of atmospheric air composition // Opt. Laser Technol. 2022. Vol.

152. P. 108155.

116. Петров Д.В. et al. Развитие и применение КР-газоанализаторов, разработанных в ИМКЭС СО РАН // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35, № 2. С. 116-121.

117. Петров Д.В. Анализатор состава выдыхаемого воздуха // Патент РФ на изобретение № 2555507. Опубликовано 10.07.2015. Бюллетень № 19.

118. Петров Д.В. Анализатор состава природного газа // Патент РФ на изобретение № 2650363. Опубликовано 11.04.2018 г. Бюллетень № 11.

119. СП 36.13330.2012 «Магистральные трубопроводы».

120. ГОСТ 31371.7-2020 «Газ природный. Определение состава с помощью газовой хроматографии с оценкой неопределенности».

121. Petrov D.V., Matrosov I.I. Spectral range for analysis of natural gas by Raman spectroscopy // Proceedings of SPIE. 2016. Vol. 10035. P. 1003523.

122. Schrotter H.W., Klockner H.W. Raman Scattering Cross Sections in Gases and Liquids // Raman spectroscopy of gases and liquids / ed. Weber A. Berlin: Springer-Verlag, 1979. P. 123-166.

123. Петров Д.В., Матросов И.И. Способ газоанализа природного газа // Патент РФ на изобретение № 2544264. Опубликовано 20.03.2015. Бюллетень № 8.

124. Tanichev A.S., Petrov D. V. Pressure broadening in Raman spectra of CH4-N2, CH4-CO2, and CH4-C2H6 gas mixtures // Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 2023. Vol. 291. P. 122396.

125. Le V.H. et al. Quantitative Measurements of Composition, Pressure, and Density of Microvolumes of CO2-N2 Gas Mixtures by Raman Spectroscopy // Anal. Chem. 2019. Vol. 91. P. 14359-14367.

126. Ridder M., Suvernev A.A., Dreier T. Collision effects in nitrogen and methane

coherent anti-Stokes Raman isotropic Q-branch spectra at high densities // J. Chem. Phys. 1996. Vol. 105, № 9. P. 3376-3386.

127. Le V.H. et al. Calibration data for simultaneous determination of P-V-X properties of binary and ternary CO2 - CH4 - N2 gas mixtures by Raman spectroscopy over 5-600 bar: Application to natural fluid inclusions // Chem. Geol. 2020. Vol. 552. P. 119783.

128. Petrov D.V. et al. Effects of pressure and composition on Raman spectra of CO-H2-CO2-CH4 mixtures // Spectrochim. Acta A. 2019. Vol. 215. P. 363370.

129. Hansen S.B., Berg R.W., Stenby E.H. Raman Spectroscopic Studies of Methane-Ethane Mixtures as a Function of Pressure // Appl. Spectrosc. 2001. Vol. 55, № 6. P. 745-749.

130. Seitz J.C., Pasteris J.D., Chou I.-M. Raman spectroscopic characterization of gas mixtures; I, Quantitative composition and pressure determination of CH4, N2 and their mixtures // Am. J. Sci. 1993. Vol. 293, № 4. P. 297-321.

131. Seitz J.C., Pasteris J.D., Chou I.-M. Raman spectroscopic characterization of gas mixtures; II, Quantitative composition and pressure determination of the CO2-CH4 system // Am. J. Sci. 1996. Vol. 296, № 6. P. 577-600.

132. Thomas M.A., Welsh H.L. The Raman spectrum of methane // Can. J. Phys. 1960. Vol. 38, № 10. P. 1291-1303.

133. Jourdanneau E. et al. The methane Raman spectrum from 1200 to 5500 cm-1: A first step toward temperature diagnostic using methane as a probe molecule in combustion systems // J. Mol. Spectrosc. 2005. Vol. 233, № 2. P. 219-230.

134. Lolck J.E., Robiette A.G. A theoretical model for the interacting upper states of the v1, v3, 2v2, v2 + v4, and 2v4 bands in methane // J. Mol. Spectrosc. 1981. Vol. 88, № 1. P. 14-29.

135. Lin F., Sum A.K., Bodnar R.J. Correlation of methane Raman v1 band position

286

with fluid density and interactions at the molecular level // J. Raman Spectrosc. 2007. Vol. 38, № 11. P. 1510-1515.

136. Lin F., Bodnar R.J., Becker S.P. Experimental determination of the Raman CH4 symmetric stretching (v1) band position from 1-650 bar and 0.3-22 °C: Application to fluid inclusion studies // Geochim. Cosmochim. Acta. 2007. Vol. 71, № 15. P. 3746-3756.

137. Petrov D. V. Pressure dependence of peak positions, half widths, and peak intensities of methane Raman bands (v2, 2v4, v1, v3, and 2v2) // J. Raman Spectrosc. 2017. Vol. 48, № 11. P. 1426-1430.

138. Brunsgaard Hansen S., Berg R.W., Stenby E.H. How to determine the pressure of a methane-containing gas mixture by means of two weak Raman bands, v3 and 2v2 // J. Raman Spectrosc. 2002. Vol. 33, № 3. P. 160-164.

139. Wang M. et al. Pressure and Temperature Dependence of the Raman Peak Intensity Ratio of Asymmetric Stretching Vibration (v3) and Asymmetric Bending Overtone (2v2) of Methane // Appl. Spectrosc. 2014. Vol. 68, № 5. P. 536-540.

140. Oksengorn B., Fabre D. Pressure and Density Dependence of the CH4 and N2 Raman Lines in an Equimolar CH4/N2 Gas Mixture // Appl. Spectrosc. 1992. Vol. 46, № 3. P. 468-471.

141. Petrov D.V. Raman spectrum of methane in nitrogen, carbon dioxide, hydrogen, ethane, and propane environments // Spectrochim. Acta A. 2018. Vol. 191. P. 573-578.

142. ISO 6974-5:2014 - Natural gas — Determination of composition and associated uncertainty by gas chromatography — Part 5: Isothermal method for nitrogen, carbon dioxide, C1 to C5 hydrocarbons and C6+ hydrocarbons. 2014.

143. Fanjoux G., Millot G., Lavorel B. Collisional Shifting and Broadening

Coefficients for the Rovibrational Anisotropic S(J) Lines of Nitrogen Studied by Inverse Raman Spectroscopy // J. Raman Spectrosc. 1996. Vol. 27, № 6. P. 475-483.

144. Herring G.C., Dyer M.J., Bischel W.K. Temperature and density dependence of the linewidths and line shifts of the rotational Raman lines in N2 and H2 // Phys. Rev. A. 1986. Vol. 34, № 3. P. 1944-1951.

145. May A.D., Stryland J.C., Varghese G. Collisional narrowing of the vibrational Raman band of nitrogen and carbon monoxide // Can. J. Phys. 1970. Vol. 48, № 19. P. 2331-2335.

146. Lavorel B. et al. Stimulated raman spectroscopy of the q branch of nitrogen at high pressure: Collisional narrowing and shifting in the 150-6800 bar range at room temperature // Mol. Phys. 1992. Vol. 75, № 2. P. 397-413.

147. Wang C.H., Wright R.B. Effect of density on the Raman scattering of molecular fluids. I. A detailed study of the scattering polarization, intensity, frequency shift, and spectral shape in gaseous N2 // J. Chem. Phys. 1973. Vol. 59, № 4. P. 1706-1712.

148. Everitt K.F., Lawrence C.P., Skinner J.L. Density-dependent isotropic Raman line shapes in compressed room-temperature nitrogen // J. Phys. Chem. B. 2004. Vol. 108, № 29. P. 10440-10444.

149. Dreier T., Schiff G., Suvernev A.A. Collisional effects in Q branch coherent anti-Stokes Raman spectra of N2 and O2 at high pressure and high temperature // J. Chem. Phys. 1994. Vol. 100, № 9. P. 6275-6289.

150. Lavorel B. et al. Rotational collisional line broadening at high temperatures in the N2 fundamental Q-branch studied with stimulated Raman spectroscopy // J. Phys. 1986. Vol. 47, № 3. P. 417-425.

151. Koszykowski M.L. et al. Theoretical and experimental studies of highresolution inverse Raman spectra of molecular nitrogen at 1-10 atm // J. Phys.

Chem. 1987. Vol. 91, № 1. P. 41-46.

152. Bonamy L. et al. Rotationally inelastic rates for N2-N2 system from a scaling theoretical analysis of the stimulated Raman Q branch // J. Chem. Phys. 1988. Vol. 89, № 9. P. 5568-5577.

153. Sala J.P. et al. A rotational thermalization model for the calculation of collisionally narrowed isotropic raman scattering spectra - application to the SRS N2 Q-branch // Chem. Phys. 1986. Vol. 106, № 3. P. 427-439.

154. Gordon I.E. et al. The HITRAN2016 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2017. Vol. 203. P. 3-69.

155. Petrov D. V. Raman spectrum of ethane in methane environment // J. Raman Spectrosc. 2018. Vol. 49, № 4. P. 771-774.

156. Romanko J., Feldman T., Welsh H.L. The Raman spectrum of ethane // Can. J. Phys. 1955. Vol. 33, № 10. P. 588-599.

157. Al-Kahtani A., Montero S., Nibler J.W. High resolution rotational and v3 coherent Raman spectra of C2H6 // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98, № 1. P. 101109.

158. Bermejo D. et al. Vibrational-torsional coupling. High-resolution stimulated Raman spectrum of the v3 band of ethane (12C2H6) // J. Chem. Phys. 1992. Vol. 97, № 10. P. 7055-7063.

159. Malathy Devi V. et al. Multispectrum measurements of spectral line parameters including temperature dependences of N2- and self-broadened half-width coefficients in the region of the v9 band of 12C2H6 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2010. Vol. 111, № 17-18. P. 2481-2504.

160. Malathy Devi V. et al. Multispectrum analysis of the v9 band of 12C2H6: Positions, intensities, self- and N2-broadened half-width coefficients // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2010. Vol. 111, № 9. P. 1234-1251.

161. Zhang H. et al. Time-domain measurement of pure rotational Raman collisional linewidths of ethane C2H6 // J. Raman Spectrosc. 2018. Vol. 49, № 8. P. 1350-1355.

162. Lavorel B. et al. Study of collisional effects on band shapes of the v1/ 2v2 Fermi dyad in CO2 gas with stimulated Raman spectroscopy. II. Simultaneous line mixing and Dicke narrowing in the v1 band // J. Chem. Phys. 1990. Vol. 93, № 4. P. 2185-2191.

163. Lavorel B. et al. Study of collisional effects on band shapes of the v1/2v2 Fermi dyad in CO2 gas with stimulated Raman spectroscopy. I. Rotational and vibrational relaxation in the 2v2 band // J. Chem. Phys. 1990. Vol. 93, № 4. P. 2176-2184.

164. Kooi M.E., Ulivi L., Schouten J.A. Vibrational spectra of nitrogen in simple mixtures at high pressures // Int. J. Thermophys. 1999. Vol. 20, № 3. P. 867876.

165. Miller C.E., Brown L.R. Near infrared spectroscopy of carbon dioxide I. 16O 12C16O line positions // J. Mol. Spectrosc. 2004. Vol. 228, № 2. P. 329-354.

166. Domanskaya A. V. et al. CH4 broadening and shifting coefficients in the Fermi triad of 12C16O2 in the 2 ^m region // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2019. Vol. 235. P. 209-216.

167. Bürkle S., Walter N., Wagner S. Laser-based measurements of pressure broadening and pressure shift coefficients of combustion-relevant absorption lines in the near-infrared region // Appl. Phys. B. 2018. Vol. 124, № 6. P. 121.

168. Durig J.R. et al. Barrier to asymmetric internal rotation, conformational stability, vibrational spectra and assignments, and Ab Initio calculations of n-butane-d0, d5 and d10 // J. Raman Spectrosc. 1991. Vol. 22, № 11. P. 683704.

169. Petrov D. Comment on Hydrogen and C2-C6 Alkane Sensing in Complex

Fuel Gas Mixtures with Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy // Anal. Chem. 2021. Vol. 93, № 48. P. 16282-16284.

170. Wlodek T. et al. Application of Raman spectroscopy analysis in unconventional natural gas reservoirs - density and pressure dependence on Raman signal intensity // AGH Drilling, Oil, Gas. 2017. Vol. 34, № 3. P. 761774.

171. Maity S. et al. Optical spectroscopy for downhole gas show at the drill bit: Real-time sweet spot detection // Society of Petroleum Engineers - SPE Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference 2017. Society of Petroleum Engineers, 2017. Vol. 2017.

172. D^browski K.M. et al. Downhole measurements and determination of natural gas composition using Raman spectroscopy // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2019. Vol. 65. P. 25-31.

173. Petrov D.V. Raman Spectrum of Methane in the Range 20-40oC // J. Appl. Spectrosc. 2017. Vol. 84, № 3. P. 420-424.

174. Petrov D.V. Pressure dependence of peak positions, half widths, and peak intensities of methane Raman bands (v2, 2v4, v1, v3, and 2v2) // J. Raman Spectrosc. 2017. Vol. 48, № 11. P. 1426-1431.

175. Ida T., Ando M., Toraya H. Extended pseudo-Voigt function for approximating the Voigt profile // J. Appl. Crystallogr. 2000. Vol. 33, № 6. P. 1311-1316.

176. Manne J., Bui T.Q., Webster C.R. Determination of foreign broadening coefficients for Methane Lines Targeted by the Tunable Laser Spectrometer (TLS) on the Mars Curiosity Rover // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2017. Vol. 191. P. 59-66.

177. Petrov D. V. et al. Nitrogen and Oxygen Self-Broadening and Shift Coefficients of Rotational-Vibrational Raman Band in 1-50 ATM Range //

Russ. Phys. J. 2021. Vol. 63, № 9. P. 1646-1648.

178. Richard C., Boudon V., Rotger M. Calculated spectroscopic databases for the VAMDC portal: New molecules and improvements // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2020. Vol. 251. P. 107096.

179. Ba Y.A. et al. MeCaSDa and ECaSDa: Methane and ethene calculated spectroscopic databases for the virtual atomic and molecular data centre // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2013. Vol. 130. P. 62-68.

180. Tanichev A.S., Petrov D. V., Kostenko M.A. A simple model to simulate the Raman spectrum of methane in the range of 2800-3040 cm-1 // J. Raman Spectrosc. 2023. Vol. 54, № 10. P. 1150-1159.

181. Herranz J., Stoicheff B.P. High-resolution Raman spectroscopy of gases. Part XVI. The v3 Raman band of methane // J. Mol. Spectrosc. 1963. Vol. 10, № 1-6. P. 448-483.

182. Gray D.L., Robiette A.G. Simultaneous analysis of the v2 and v4 bands of methane // Mol. Phys. 1976. Vol. 32, № 6. P. 1609-1625.

183. Buldakov M.A. et al. Analyzing natural gas by spontaneous Raman scattering spectroscopy // J. Opt. Technol. 2013. Vol. 80, № 7. P. 426-430.

184. Magnotti G. et al. Raman spectra of methane, ethylene, ethane, dimethyl ether, formaldehyde and propane for combustion applications // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2015. Vol. 163. P. 80-101.

185. Lepard W.D., Shaw D.E., Welsh H.L. The v10 and v11 Raman Bands of Gaseous Ethane // Can. J. Phys. 1966. Vol. 44, № 10. P. 2353-2362.

186. Van Helvoort K. et al. The Raman spectrum of ethane from 600 to 6500 cm-1 stokes shifts // Chem. Phys. 1987. Vol. 111, № 3. P. 445-465.

187. Devi V.M. et al. Tunable diode laser measurements of intensities and Lorentz broadening coefficients of lines in the v2 band of 12CH4 // J. Quant. Spectrosc.

Radiat. Transf. 1983. Vol. 29, № 1. P. 45-47.

188. Rinsland C.P. et al. Measurements of air-broadened and nitrogen-broadened Lorentz width coefficients and pressure shift coefficients in the v4 and v2 bands of 12CH4 // Appl. Opt. 1988. Vol. 27, № 3. P. 631-651.

189. Smith M.A.H. et al. Air- and self-broadened half widths, pressure-induced shifts, and line mixing in the v2 band of 12CH4 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2014. Vol. 133. P. 217-234.

190. Gabard T. Calculated line broadening parameters for methane perturbed by diatomic molecules // J. Mol. Spectrosc. 2013. Vol. 291. P. 61-68.

191. Tanichev A.S., Petrov D.V. Simulation of v2 Raman band of methane as a function of pressure // J. Raman Spectrosc. 2022. Vol. 53, № 3. P. 654-663.

192. Devi V.M. et al. Multispectrum analysis of air-broadened spectra in the v3 Q branch of 12CH4 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2018. Vol. 206. P. 409-429.

193. Boudon V. et al. Spherical top theory and molecular spectra // Handbook of High-Resolution Spectroscopy / ed. Quack M., Merkt F. Chichester, West Sussex, United Kingdom: Wiley, 2011. P. 1437-1460.

194. Abbate S., Gussoni M., Zerbi G. Raman intensities of methanes from electrooptical parameters // J. Mol. Spectrosc. 1978. Vol. 73, № 3. P. 415-429.

195. Hyodo S., Fujiyama T. Fluctuation of Local Field and Depolarization Degree of the v1 Line of Carbon Tetrachloride // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1980. Vol. 53, № 9. P. 2456-2460.

196. Wang P.G., Ziegler L.D. Polarization analysis ofthe 266-nm excited resonance Raman spectrum of methyl iodide // J. Phys. Chem. 1993. Vol. 97, № 13. P. 3139-3145.

197. Yu Y. et al. Precise measurement of the depolarization ratio from

photoacoustic Raman spectroscopy // J. Raman Spectrosc. 2007. Vol. 38, № 9. P. 1206-1211.

198. Rose E.J., Whitewolf E., Baglin F.G. Isothermal density tuning of the depolarization ratios from the v1 mode of methane // J. Chem. Phys. 1992. Vol. 97, № 7. P. 4596-4604.

199. Wright M., Murphy T., Baglin F.G. Isosteric and isothermal studies of the raman depolarization ratios in an argon-methane mixture at 298 K and 323 K // Mol. Phys. 1994. Vol. 82, № 2. P. 277-282.

200. Petrov D. Depolarization Ratios of Methane Raman Bands as a Function of Pressure // Molecules. 2020. Vol. 25, № 8. P. 1951.

201. Rose E.J., Baglin F.G. Depolarization-density tuning in supracritical solutions of methane-carbon dioxide // Mol. Phys. 1994. Vol. 81, № 5. P. 1049-1058.

202. Rose E.J., Baglin F.G. Isothermal Raman depolarization ratios of supracritical carbon monoxide at pressures between 20 and 2400 bar // J. Raman Spectrosc. 1994. Vol. 25, № 10. P. 791-793.

203. Baglin F.G., Sweitzer S., Stanbery W. Raman light scattering from supracritical binary fluid mixtures: CH4/CF4 // J. Chem. Phys. 1996. Vol. 105, № 17. P. 7285-7293.

204. Pieroni D. et al. Experimental and theoretical study of line mixing in methane spectra. III. The Q branch of the Raman v1 band // J. Chem. Phys. 2000. Vol. 112, № 3. P. 1335-1343.

205. Le V.H., Tarantola A., Caumon M.C. Interpretation of the pressure-induced Raman frequency shift of the v1 stretching bands of CH4 and N2 within CH4-CO2, N2-CO2 and CH4-N2 binary mixtures // Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. Vol. 23, № 14. P. 8767-8777.

206. Sublett D.M. et al. Raman spectral behavior of N2, CO2, and CH4 in N2-CO2-CH4 gas mixtures from 22°C to 200°C and 10 to 500 bars, with

294

application to other gas mixtures // J. Raman Spectrosc. 2021. Vol. 52, № 3. P. 750-769.

207. Sublett D.M. et al. Shift in the Raman symmetric stretching band of N2, CO2, and CH4 as a function of temperature, pressure, and density // J. Raman Spectrosc. 2020. Vol. 51, № 3. P. 555-568.

208. Qiu Y. et al. In situ Raman spectroscopic quantification of CH4-CO2 mixture: application to fluid inclusions hosted in quartz veins from the Longmaxi Formation shales in Sichuan Basin, southwestern China // Pet. Sci. 2020. Vol. 17, № 1. P. 23-35.

209. Fang J., Chou I.M., Chen Y. Quantitative Raman spectroscopic study of the H2-CH4 gaseous system // J. Raman Spectrosc. 2018. Vol. 49, № 4. P. 710720.

210. Montero S., Bermejo D. Electro-optical parameters and raman intensities of CH4, CH3D, CH2D2, CHD3 and CD4 // Mol. Phys. 1976. Vol. 32, № 5. P. 1229-1232.

211. Shardanand S., Prasad Rao A.D. Absolute Rayleigh scattering cross sections of gases and freons of stratospheric interest in the visible and ultraviolet regions // NASA Tech. Note. 1977. Vol. 8442.

212. Петров Д.В. Способ определения состава природного газа // Патент РФ на изобретение № 2688886. Опубликовано 22.05.2019 г. Бюллетень № 15.

213. Tanichev A.S., Petrov D.V. Depolarization Ratio of the v1 Raman Band of Pure CH4 and Perturbed by N2 and CO2 // Molecules. 2022. Vol. 27, № 1. P. 144.

214. Tanichev A.S., Petrov D. V. Broadening of the v2 Raman Band of CH4 by C3H8 and C4H10 // Molecules. 2023. Vol. 28, № 8. P. 3365.

215. Smith M.A.H. et al. Air- and self-broadened half widths, pressure-induced shifts, and line mixing in the V2 band of 12CH4 // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2014. Vol. 133. P. 217-234.

295

216. Millot G., Lavorel B., Steinfeld J.I. Collisional broadening, line shifting, and line mixing in the stimulated Raman 2v2 Q branch of CH4 // J. Chem. Phys. 1991. Vol. 95, № 11. P. 7938-7946.

217. Cai Y. et al. On-line multi-gas component measurement in the mud logging process based on Raman spectroscopy combined with a CNN-LSTM-AM hybrid model // Anal. Chim. Acta. 2023. Vol. 1259. P. 341200.

218. Erzinger J., Wiersberg T., Zimmer M. Real-time mud gas logging and sampling during drilling // Geofluids. 2006. Vol. 6. P. 225-233.

219. Ablard P. et al. The expanding role of Mud logging // Oilfield Rev. 2012. Vol. 24. P. 24-41.

220. Hammerschmidt S.B. et al. Real-time drilling mud gas monitoring for qualitative evaluation of hydrocarbon gas composition during deep sea drilling in the Nankai Trough Kumano Basin // Geochem. Trans. 2014. Vol. 15, № 1. P. 15.

221. Anifowose F. et al. Contributions of machine learning to quantitative and realtime mud gas data analysis: A critical review // Appl. Comput. Geosci. 2022. Vol. 16. P. 100095.

222. Wu S. et al. Fast Sampling Field Deployable Mud Gas Carbon Isotope Analyzer // Geosciences. 2020. Vol. 10, № 9. P. 350.

223. Lu W. et al. In situ Raman spectroscopic measurement of the 13C/12C ratio in CO2: Experimental calibrations on the effects of fluid pressure, temperature and composition // Chem. Geol. 2023. Vol. 615. P. 121201.

224. Ge Y. et al. Raman spectral characteristics of 12CO2/13CO2 and quantitative measurements of carbon isotopic compositions from 50 to 450 °C and 50 to 400 bar // Spectrochim. Acta A. 2023. Vol. 296. P. 122651.

225. Li J.J. et al. Carbon Isotopic Compositions in Carbon Dioxide Measured By Micro-Laser Raman Spectroscopy // J. Appl. Spectrosc. 2017. Vol. 84, № 2.

296

P. 237-241.

226. Uda T. et al. Preliminary Study of Isotopic Methanes Analysis by Laser Raman Spectroscopy for In-Situ Measurement at Fusion Fuel Gas Processing // J. Nucl. Sci. Technol. 1991. Vol. 28, № 7. P. 618-626.

227. Petrov D. V. et al. Raman Natural Gas Analyzer: Effects of Composition on Measurement Precision // Sensors. 2022. Vol. 22, № 9. P. 3492.

228. Quay P. et al. The isotopic composition of atmospheric methane // Global Biogeochem. Cycles. 1999. Vol. 13, № 2. P. 445-461.

229. Petrov D.V., Matrosov I.I. Pressure dependence of the Raman signal intensity in high-pressure gases // J. Raman Spectrosc. 2017. Vol. 48, № 3. P. 474-478.

230. Achterman H.J. et al. Direct determination of the second refractivity virial coefficient of methane, nitrogen, and five of their mixtures // Int. J. Thermophys. 1986. Vol. 7, № 2. P. 357-366.

231. Dymond J.H. et al. Virial coefficients of pure gases and mixtures // Virial coefficients of pure gases / ed. Frenke M., Marsh K.N. Berlin: SpringerVerlag, 2003. 327 p.

232. Achtermann H.J., Magnus G., Bose T.K. Refractivity virial coefficients of gaseous CH4, C 2H4, C2H6, CO2, SF 6, H2, N2, He, and Ar // J. Chem. Phys. 1991. Vol. 94, № 8. P. 5669-5684.

233. Петров Д.В. СКР-газоанализатор // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018617489. Опубликовано 25.06.2018 г. Бюллетень № 7.

234. Penner A.R., Meinander N., Tabisz G.C. The spectral intensity of the collision-induced rotational raman scattering by gaseous CH4 and CH4-inert gas mixturest // Mol. Phys. 1985. Vol. 54, № 2. P. 479-492.

235. Meinander N. et al. Revisiting the collision-induced light scattering spectrum

of gaseous CH4 // Mol. Phys. 1996. Vol. 89, № 2. P. 521-531.

236. Petrov D.V. et al. Raman Spectra of Nitrogen, Carbon Dioxide, and Hydrogen in a Methane Environment // Opt. Spectrosc. 2018. Vol. 124, № 1. P. 8-12.

237. Petrov D. V. Raman Spectrum of Gaseous Propane in Methane // J. Appl. Spectrosc. 2018. Vol. 85, № 3. P. 369-373.

238. Petrov D. V., Matrosov I.I., Zaripov A.R. Raman Spectra of n-Butane, Isobutane, n-Pentane, and Isopentane in a Methane Environment // Opt. Spectrosc. 2018. Vol. 125, № 1. P. 5-9.

239. Petrov D. V. et al. Evaluation of the Metrological Characteristics of Raman Analyzer of Natural Gas // Meas. Tech. 2021. Vol. 64, № 3. P. 261-266.

240. Tanichev A.S. et al. Effect of Helium on the Raman Spectrum of Methane in the Range 2500-3300 cm-1 // Atmos. Ocean. Opt. 2021. Vol. 34, № 5. P. 395399.

241. Tanichev A.S. et al. Temperature and Methane Pressure Effects on the Spectral Characteristics of the Raman Bands of n-Butane in the Range 300-1100 cm-1 // Russ. J. Phys. Chem. A. 2024. Vol. 98. P. 1107-1113.

242. Petrov D. V., Tanichev A.S. 13CH4/12CH4 sensing using Raman spectroscopy // Spectrochim. Acta A. 2024. Vol. 315. P. 124253.

243. Jin Y.J. et al. Accurate Measurement of Raman Depolarization Ratio in Gaseous CO2 // Chinese J. Chem. Phys. 2015. Vol. 28, № 1. P. 17.

244. Pieroni D. et al. Experimental and theoretical study of line mixing in methane spectra. I. The N2-broadened v3 band at room temperature // J. Chem. Phys. 1999. Vol. 110, № 16. P. 7717-7732.

245. Pieroni D. et al. Experimental and theoretical study of line mixing in methane spectra. II. Influence of the collision partner (He and Ar) in the v3 IR band // J. Chem. Phys. 1999. Vol. 111, № 15. P. 6850-6863.

246. Булдаков М.А., Матросов И.И., Петров Д.В. Способ анализа многокомпонентных газовых сред // Патент РФ на изобретение № 2499250. Опубликовано 20.11.2013. Бюллетень № 32.

247. Knebl A. et al. Response to Comment on Hydrogen and C2-C6 Alkane Sensing in Complex Fuel Gas Mixtures with Fiber-Enhanced Raman Spectroscopy // Anal. Chem. 2021. Vol. 93, № 48. P. 16285-16287.

248. Vitkin V. et al. Raman Laser Spectrometer: Application to 12C/13C Isotope Identification in CH4 and CO2 Greenhouse Gases // Appl. Sci. 2020. Vol. 10, № 7473. P. 12.

249. Kaariainen T., Richmond C.A., Manninen A. Determining Biogenic Content of Biogas by Measuring Stable Isotopologues 12CH4, 13CH4, and CH3D with a Mid-Infrared Direct Absorption Laser Spectrometer // Sensors. 2018. Vol. 18, № 2. P. 496.

250. Bermejo D., Escribano R., Orza J.M. Absolute Raman intensities of CH4, CH3D, CH2D2, CHD3, and CD4 // J. Mol. Spectrosc. 1977. Vol. 65, № 3. P. 345-353.

251. Stolper D.A. et al. The utility of methane clumped isotopes to constrain the origins of methane in natural gas accumulations // Geol. Soc. Spec. Publ. 2018. Vol. 468, № 1. P. 23-52.

252. Kiefer J. Simultaneous Acquisition of the Polarized and Depolarized Raman Signal with a Single Detector // Anal. Chem. 2017. Vol. 89, № 11. P. 57255728.

253. Petrov D., Matrosov I. Natural Gas Analysis Using Polarized Raman Spectroscopy // Anal. Chem. 2023. Vol. 95, № 25. P. 9409-9414.

254. Dlugokencky E.J. et al. Continuing decline in the growth rate of the atmospheric methane burden // Nature. 1998. Vol. 393, № 6684. P. 447-450.

255. He J. et al. Investigation of the global methane budget over 1980-2017 using

299

GFDL-AM4.1 // Atmos. Chem. Phys. 2020. Vol. 20, № 2. P. 805-827.

256. Bruhwiler L. et al. Observations of greenhouse gases as climate indicators // Clim. Change. 2021. Vol. 165, № 12.

257. Crosson E.R. A cavity ring-down analyzer for measuring atmospheric levels of methane, carbon dioxide, and water vapor // Appl. Phys. B. 2008. Vol. 92, № 3. P. 403-408.

258. Satar E. et al. Continuous CO2/CH4/CO measurements (2012-2014) at Beromunster tall tower station in Switzerland // Biogeosciences. 2016. Vol. 13, № 9. P. 2623-2635.

259. Yver Kwok C. et al. Comprehensive laboratory and field testing of cavity ring-down spectroscopy analyzers measuring H2O, CO2, CH4 and CO // Atmos. Meas. Tech. 2015. Vol. 8, № 9. P. 3867-3892.

260. Gomez-Pelaez A. et al. Atmospheric CO2, CH4, and CO with CRDS technique at the Izana Global GAW station: instrumental tests, developments and first measurement results // Atmos. Meas. Tech. 2019. Vol. 12. P. 2043-2066.

261. Wilkinson J. et al. Measuring CO2 and CH4 with a portable gas analyzer: Closed-loop operation, optimization and assessment // PLoS One. 2018. Vol. 13, № 4. P. e0193973.

262. Deutscher N.M. et al. Performance of an open-path near-infrared measurement system for measurements of CO2 and CH4 during extended field trials // Atmos. Meas. Tech. 2021. Vol. 14, № 4. P. 3119-3130.

263. Ohyama H. et al. Validation of XCO2and XCH4retrieved from a portable Fourier transform spectrometer with those from in situ profiles from aircraft-borne instruments // Atmos. Meas. Tech. 2020. Vol. 13, № 10. P. 5149-5163.

264. Lin C.H. et al. Application of open-path Fourier transform infrared spectroscopy (OP-FTIR) to measure greenhouse gas concentrations from agricultural fields // Atmos. Meas. Tech. 2019. Vol. 12, № 6. P. 3403-3415.

265. Griffith D.W.T. et al. Long open-path measurements of greenhouse gases in air using near-infrared Fourier transform spectroscopy // Atmos. Meas. Tech.

2018. Vol. 11, № 3. P. 1549-1563.

266. Hani C. et al. Performance of open-path GasFinder3 devices for CH4 concentration measurements close to ambient levels // Atmos. Meas. Tech. 2021. Vol. 14, № 2. P. 1733-1741.

267. Liu N. et al. Simultaneous Detection of Multiple Atmospheric Components Using an NIR and MIR Laser Hybrid Gas Sensing System // ACS Sensors. 2020. Vol. 5, № 11. P. 3607-3616.

268. Zhang Z. et al. Measurement of Carbon Isotope of Methane and Analysis of Its Genesis Type Using Laser Absorption Spectroscopy // Chinese J. Lasers.

2019. Vol. 46, № 12.

269. Shao L. et al. Simultaneous detection of atmospheric CO and CH4 based on TDLAS using a single 2.3 ^m DFB laser // Spectrochim. Acta A. 2019. Vol. 222. P. 117118.

270. Gao G., Wang M., Cai T. Simultaneous detection of atmospheric CH4 and CO using a single tunable multi-mode diode laser at 2.33 ^m // Opt. Express. 2016. Vol. 24, № 2. P. 859-873.

271. Avila G. et al. The Raman spectra and cross-sections of the v2 band of H 2O, D2O, and HDO // J. Mol. Spectrosc. 2004. Vol. 223, № 2. P. 166-180.

272. Odintsova T.A. et al. Measurement and temperature dependence of the water vapor self-continuum between 70 and 700 cm-1 // J. Mol. Struct. 2020. Vol. 1210. P. 128046.

273. Paynter D.J. et al. Laboratory measurements of the water vapor continuum in the 1200-8000 cm-1 region between 293 K and 351 K // J. Geophys. Res. Atmos. 2009. Vol. 114, № D21. P. 21301.

274. Avila G. et al. Ro-vibrational Raman Cross Sections of Water Vapor in the OH

301

Stretching Region // J. Mol. Spectrosc. 1999. Vol. 196, № 1. P. 77-92.

275. Rizi V. et al. Raman lidar observations of cloud liquid water // Appl. Opt. 2004. Vol. 43, № 35. P. 6440-6453.

276. Petrov D.V., Matrosov I.I., Zaripov A.R. Determination of atmospheric carbon dioxide concentration using Raman spectroscopy // J. Mol. Spectrosc. 2018. Vol. 348. P. 137-141.

277. Popov T.A. Human exhaled breath analysis // Annals of Allergy, Asthma and Immunology. 2011. Vol. 106, № 6. P. 451-456.

278. Buszewski B. et al. Human exhaled air analytics: Biomarkers of diseases // Biomedical Chromatography. 2007. Vol. 21, № 6. P. 553-566.

279. Mazzatenta A., Di C., Pokorski M. Respiratory Physiology & Neurobiology Pathologies currently identified by exhaled biomarkers // Respir. Physiol. Neurobiol. 2013. Vol. 187, № 1. P. 128-134.

280. Chow K.K. et al. A Raman cell based on hollow core photonic crystal fiber for human breath analysis // Med. Phys. 2014. Vol. 41, № 9. P. 092701.

281. Tejeda G., Maté B., Montero S. Overtone Raman spectrum and molecular polarizability surface of CO 2 // J. Chem. Phys. 1995. Vol. 103, № 2. P. 568576.

282. Stacewicz T. et al. Detection of disease markers in human breath with laser absorption spectroscopy // Opto-electronics Rev. 2016. Vol. 24, № 2. P. 8294.

283. Le Marchand L. et al. Use of breath hydrogen and methane as markers of colonic fermentation in epidemiologic studies: Circadian patterns of excretion // Environ. Health Perspect. Environ Health Perspect, 1992. Vol. 98. P. 199202.

284. Phillips M. et al. Variation in volatile organic compounds in the breath of

normal humans // J. Chromatogr. B Biomed. Sci. Appl. 1999. Vol. 729, № 12. P. 75-88.

285. Risby T.H., Solga S.F. Current status of clinical breath analysis // Appl. Phys. B. 2006. Vol. 85, № 2-3. P. 421-426.

286. Howard-Lock H.E., Stoicheff B.P. Raman intensity measurements of the Fermi diad v1, 2v2 in 12CO2 and 13CO2 // J. Mol. Spectrosc. 1971. Vol. 37, № 2. P. 321-326.

287. Epstein S., Zeiri L. Oxygen and carbon isotopic compositions of gases respired by humans // Proc. Natl. Acad. Sci. 1988. Vol. 85, № 6. P. 1727-1731.

288. Crosson E.R. et al. Stable isotope ratios using cavity ring-down spectroscopy: Determination of 13C/12C for carbon dioxide in human breath // Anal. Chem. 2002. Vol. 74, № 9. P. 2003-2007.

289. Ivashkin V.T., Kasoev S.G., Stepanov E. V. Analysis of the Isotopic Composition of Exhaled Air by the Diode Laser Spectroscopy Method in the 2-^m Region for Diagnosis of Helicobacter pylori-Associated Diseases // Opt. Spectrosc. 2019. Vol. 126, № 6. P. 710-720.

290. Stepanov E. V. Laser analysis of the 13 C/ 12 C isotope ratio in CO 2 in exhaled air // Quantum Electron. 2002. Vol. 32, № 11. P. 981-986.

291. Som S. et al. Mechanisms linking metabolism of Helicobacter pylori to 18 O and 13 C-isotopes of human breath CO2 // Sci. Rep. 2015. Vol. 5, № 1. P. 19.

292. Cherot-Kornobis N. et al. Analysis of nitrogen oxides (NOx) in the exhaled breath condensate (EBC) of subjects with asthma as a complement to exhaled nitric oxide (FeNO) measurements: A cross-sectional study // BMC Res. Notes. 2011. Vol. 4. P. 202.

293. Kharitonov S.A., Barnes P.J. Exhaled markers of pulmonary disease // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. American Lung

303

Association, 2001. Vol. 163, № 7. P. 1693-1722.

294. Fenner W.R. et al. Raman cross section of some simple gases // J. Opt. Soc. Am. 1973. Vol. 63, № 1. P. 73.

295. Петров Д.В., Матросов И.И., Зарипов А.Р. Применение спектроскопии комбинационного рассеяния света для контроля содержания диоксида углерода в атмосферном воздухе // Научное приборостроение. 2019. Т. 29, № 1. С. 55-60.

296. Petrov D.V., Matrosov I.I., Kostenko M.A. Possibilities of measuring the exhaled air composition using Raman spectroscopy // Quantum Electron. 2021. Vol. 51, № 5. P. 389-392.

297. Petrov D. V. et al. Development of Raman Gas Analyzers at IMCES SB RAS // Atmos. Ocean. Opt. 2022. Vol. 35, № 4. P. 450-455.

298. Kostenko M. et al. Detection of methane in the air using a laser Raman spectrometer // Proc. SPIE. SPIE, 2021. Vol. 12086. P. 1208621.

299. Tseng M.L. et al. Multi-level surface enhanced Raman scattering using AgO_x thin film // Opt. Express. 2013. Vol. 21, № 21. P. 24460.

300. Nagpal P. et al. Ultrasmooth patterned metals for plasmonics and metamaterials // Science. 2009. Vol. 325, № 5940. P. 594-597.

301. Kahl M., Voges E. Analysis of plasmon resonance and surface-enhanced Raman scattering on periodic silver structures // Phys. Rev. B. 2000. Vol. 61, № 20. P. 14078-14088.

302. Baltog I. et al. Observation of stimulated surface-enhanced Raman scattering through grating excitation of surface plasmons // J. Opt. Soc. Am. B. 1996. Vol. 13, № 4. P. 656.

303. Andreev A. V, Korneev A.A., Prudnikov I.R. Peculiarities of increasing the third harmonic generation efficiency upon noncollinear excitation of a surface

plasmon on a metal diffraction grating // Quantum Electron. 2007. Vol. 37, № 3. P. 259-265.

304. Andreev A. V. et al. Noncollinear excitation of surface electromagnetic waves: Enhancement of nonlinear optical surface response // Phys. Rev. B. 2004. Vol. 69, № 3. P. 035403.

305. Andreev A. V. et al. Band gaps in the spectra of terahertz surface plasmons on metallic diffraction gratings // JETP Lett. 2009. Vol. 90, № 3. P. 177-180.

306. Shcherbakov A.A., Tishchenko A. V. Efficient curvilinear coordinate method for grating diffraction simulation // Opt. Express. 2013. Vol. 21, № 21. P. 25236.

307. Shcherbakov A.A., Tishchenko A. V. Generalized source method in curvilinear coordinates for 2D grating diffraction simulation // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2017. Vol. 187. P. 76-96.

308. Shcherbakov A.A. Curvilinear coordinate generalized source method for gratings with sharp edges // J. Opt. Soc. Am. A. 2019. Vol. 36, № 8. P. 1402.

309. Chandezon J., Maystre D., Raoult G. A new theoretical method for diffraction gratings and its numerical application // J. Opt. 1980. Vol. 11, № 4. P. 235241.

310. Shcherbakov A.A., Tishchenko A. V. Fast numerical method for modelling one-dimensional diffraction gratings // Quantum Electron. 2010. Vol. 40, № 6. P. 538-544.

311. Johnson P.B., Christy R.W. Optical constants of the noble metals // Phys. Rev. B. 1972. Vol. 6, № 12. P. 4370-4379.

312. Baburin A.S. et al. Crystalline structure dependence on optical properties of silver thin film over time // Progress in Electromagnetics Research Symposium. 2017. P. 1497-1502.

313. Lazorenko-Manevich R.M. et al. Experimental determination of the absolute cross-section of giant Raman light scattering by metal-metal adatom complexes at silver electrode // Russ. J. Electrochem. 2010. Vol. 46, № 10. P. 1113-1118.

314. Ma L. et al. Silver nanorods wrapped with ultrathin Al2O3 layers exhibiting excellent sers sensitivity and outstanding sers stability // Sci. Rep. 2015. Vol. 5. P. 12890.

315. Petrov D.V., Zaripov A.R., Toropov N.A. Enhancement of Raman scattering of a gaseous medium near the surface of a silver holographic grating // Opt. Lett. 2017. Vol. 42, № 22. P. 4728-4731.

316. Петров Д.В., Зарипов А.Р. Усиление сигналов комбинационного рассеяния атмосферного воздуха вблизи серебряной дифракционной решетки // Сибирский физический журнал. 2018. Т. 13, № 3. С. 92-95.

317. Petrov D. V., Kostenko M.A., Shcherbakov A.A. Silver holographic gratings as substrates for surface-enhanced Raman scattering gas analysis // Appl. Opt. 2020. Vol. 59, № 9. P. 2929.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акты внедрения и использования результатов

диссертации

МИНОКР|1А> КН РОССИИ ФЕДЕРАЛЫЮЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

ТОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

( ТНЦ СО РАН )

проса. Ак*,кмач«киП, .1.111/4, Томск. (..МВД г.'ф(МЫ)4»МЫ каин, т.'ф (МЫ) «1-173 иригмняя

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Настоящим актом подтверждается, что разработанный вед. науч. сотр. ИМКЭС СО РАН, канд. техн. наук Петровым Д.В. газоанализатор «СКР-04» был использован в работе научно-исследовательского отдела структурной макрокинетики Томского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук при проведении ряда фундаментальных и прикладных исследований:

1. Для анализа составов природного и сжиженных углеводородных газов, применяемых в качестве топлива при разработке горелок на принципе фильтрационного сжигания предварительно перемешанных топливовоздушных смесей.

2. Для анализа газообразных продуктов пиролиза биомассы при разработке технологии и устройств для термохимической конверсии возобновляемого сырья и органических отходов.

3. Для анализа состава синтез-газа, генерируемого в химико-технологических процессах переработки отходов производства, в том числе пластиковых отходов.

Результаты, получаемые с помощью газоанализатор «СКР-04», характеризуются высокой точностью, критически необходимой как для фундаментальных исследований, так и для точной настройки разрабатываемых техпроцессов.

Директор

А.Б. Марков

. УТВЕРЖДАЮ по науке и стратегическим проектам

---ктфг«м.н.

-у Гоголев A.C. 2025 г.

7

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Петрова Дмитрия Витальевича «Технические средства на основе спектроскопии комбинационною рассеянии света для анализа состава многокомпонентных газовых сред» при выполнении научных проектов, реализуемых сотрудниками Томского политехнического университета

Представленный в диссертационной работе 11етрова Дмитрия Витальевича разработанный газоаналитичсский комплекс «СКР-04» был внедрен в исследовательские процессы для реализации проектов по программе «Приоритет 2030».

Настоящий акт подтверждает, что газоаналитический комплекс «СКР-04» был использован сотрудниками Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ для определения состава природного и гидраггного газа в рамках реализации ряда проектов:

1) Прноригет-2030-'ЗБ-017-202-2024 «Разработка теории устойчивого зажигания и экологически эффективного сжигания газовых гидратов с целью снижения негативного воздействия энергетических установок на окружающую среду».

2) ХД № 12-89/2024. НИР «Разработка способа и отработка условий регазификации гидратов природного газа» в рамках проекта «Газогидратная батарейка».

3) ПИШ-НИР-2024-008 «Цифровые решения для промышленности».

С помощью разработанного газоаналитнчсский комплекс «СКР-04» производились следующие работы:

- определен состав природного газа для синтезирования газового гидрата:

- проведен анализ состава г идратного газа с помощью, которого удалось разработать методику оптимизации параметров получения кристаллов гидрата;

- определен состав дымовых газов в модельном котле при сжигании гидратного газа с отходами угольной и нефтяной промышленности, полученные результаты позволили оптимизировать работу котельного агрегата, что привило к снижению антропогенных выбросов практически на 30%:

- определены составы продуктов горения различных материалов, по результатам анализа разработаны различные схемы тушения.

Руководитель проекта ХД № 12-89/2024 к.т.и.. доцент ИШЭ ТПУ

Руководитель проектов: Приоригет-2030-ЭБ-017-202-^)24, д.ф.-м.н., профессор, профессор ТПУ

Шлегель Н.Е.

И-НИР-2024-008

Стрижак П.А.

Мннобрнаукм России Федеральное i осударе1 венное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделении Российской академии на\к

(ИСЭ СО РАН)

пр-кт Академический, д. 2/3. г. Томск. 634055 тел. [phone]. факс [phone] e-mail: contact <rheei.t-sc.ru http:/.'www. hcei.tsc.ru ОКПО 05160369; ОГРН 1027000871666 ИНН 7021001375; КПП 701701001

Настоящим подтверждаем. что СКР-газоанализатор. разработанный в ИМКЭС СО РАН пол руководством к.т.н. Д.В. Петрова, был использован для оценки состава активной среды эксимерпого КгС1-лазера разрабатываемого в ИСЭ СО РАН. Полученные при помощи СКР-1 азоанализатора данные позволили оценить уровень деградации активной среды КгС1-лазера после продолжительного использования.

( правка о внедрении

А.В. Батраков

Исп. Сорокин Дмитрий Алексеевич E-mail: SDmA^Oifiloi.hcei,tsc.ru тел. * 7 923 405 27 46

Экология. Возобновляемая энергетика. Переработка промышленных отходов