Lidar Techniques and Applications in Detection of some Gaseous Pollutants (Review)

تهدف هذه الدراسة المرجعية إلى التعريف بتقانة الليدار و تطبيقاتها في استشعار مركبـات الغـلاف الجوي عن بعد. و تبين كيف يساعد الليدار في رسم خرائط ثلاثية البعد، لتوزع الملوثات، تمتد إلى مسافة عدة كيلومترات. أما حدود الكشف عن الملوثات فتبلغ قيماً من مرتبة ppb ، مما يعطـي طريقـة الليـدار تفوقها، من ناحية الدقة و الحساسية، على جميع طرائق الكشف الكيميائيـة و الفيزيائيـة علـى اخـتلاف أنواعها. يتعرض هذا العمل لدراسة الملوثات NO , NO2 , SO2 , O3 , HCl , C2H4 و البنـزن، و التولـوين، إضافة إلى الزئبق الذري. كما يبين أطوال أمواج الامتصاص، و المقاطع الفعالة التفاضلية لهذه الملوثات. و يتعرض إلى جانب ذلك إلى معالجة المتطلبات التقانية و التصاميم المختلفة لليدار. من ناحية أخرى، تعطي هذه الدراسة مواصفات المنابع الليزرية المتعددة المستخدمة في مجموعـات الليدار، مثل ليزر YAG:Nd ، و Dye – ليزر، و غيرها. و كذلك طاقة النبضة و أمـدها الزمنـي و معـدل تكرارها و البلورات اللاخطية المستخدمة لمضاعفة التواتر و الحصول على خطوط ليزريـة فـي مجـالات طيفية مختلفة، مما يسمح بتوسيع مجال عمل الليدار.

This review aims to show the techniques of lidar in atmospheric remote sensing, which can be utilized to draw three-dimensional maps of pollutants distribution over path lengths of the order of few kilometers. The detection limits achieve values of the order of ppb. This sensitivity and accuracy gives this method its superiority over all other physical and chemical methods of detection. Some details of this method are given for the following pollutants: NO, NO2 , SO 2, O3, HCl, C2H4, benzene and toluene, as well as atomic mercury. This work shows, for these pollutants, absorption wavelengths, differential cross sections and detection limits. In addition to dealing with the technical requirements and different designs of Lidar. On the other hand, this review study handles the characteristics of many laser sources used in lidar systems such as, Nd:YAG- laser, Dye- laser and others. Especially it concentrates on pulse energy, time duration, repetition rate and nonlinear crystals, used for frequency doubling, which broaden the working region of the lidar.