定义
充满一些气体的细胞，通常用于激光吸收光谱。
在激光光谱学中，通常需要测量气体中光的吸收系数，或气体与光相互作用产生的其他效应，例如频率相关的相变。 通常，由气体通过引起的光束的微小变化被测量为激光束光频率的函数，结果以光谱的形式呈现 - 例如，吸收光谱。 在这种光谱中获得的峰可用于鉴定某些化学物质并测量其浓度。 对于此类测量，通常使用波长可调的单频激光器或其他窄线宽激光器。 另一种方法是光声光谱法，其中测量由与吸收相关的气体加热引起的声学信号，在这种情况下使用激光脉冲。
例如，获得的光谱数据可用于环境监测或医学诊断。
开放式和密封的气体和蒸汽池
应用光谱方法的气体通常被填充到某种气室中。 它通常呈圆柱形，由一些透明材料制成，例如硼硅酸盐、耐热玻璃或熔融石英。
虽然用于气体分析的光谱池需要有用于交换气体的开口，但参比气体池可以密封。
对于分析应用，需要在操作过程中向电池填充感兴趣的气体。 显然，气室需要有一个或两个适当的开口。 在某些情况下，在运行过程中使用连续的气体流通过电池 - 例如，在空气污染监测的背景下 - 使用气体入口和出口。
光谱气体池的另一个应用是获得光学频率标准。 在这里，单频激光被锁定在气体的某种吸收特征上，使用一些自动反馈系统。 在其他情况下，气体池仅暂时用于光学频率校准程序。 这种参比气池可以在生产过程中填充所需的气体类型和数量，然后密封。 它们需要具有适当的光学窗口（在整个相关光谱区域具有高透射率），以便光进入和离开细胞。
参比气体池可与许多不同的气体一起使用，包括原子和（通常是全构）分子气体。 典型的例子是碘（I2）、氢（H2）、氦气、一氧化碳 （CO） 和乙炔 （C2H2)。因此可以使用广泛的标准谱线。 在某些情况下，使用碱金属，例如钠（Na），钾（K），铷（Rb）或铯（Cs），至少在电加热到适当的温度时会产生足够高的蒸气压。 这种细胞可以称为蒸气电池。
显然，密封的气室应该是可靠的无泄漏的。 因此，经常应用氦气泄漏测试。 在一段时间内暴露于某种氦气气氛后，细胞中的任何氦气都可以用光谱学轻松检测到。 由于氦气具有特别高的扩散系数，因此在氦气测试中没有泄漏是没有任何重要法律的好兆头。
敏感度问题
在许多情况下，需要非常高的激光光谱灵敏度。 这取决于不同的因素：
- 在处理具有高吸收截面的气体的光谱特征时，更容易实现高灵敏度。 这种跃迁通常存在于中红外光谱区域。 有各种类型的合适的中红外激光源，例如基于光学参量振荡器的激光源，但不幸的是，这些激光源比近红外激光器更难制造（具有良好的性能）。
- 高气体压力，对应于相应增加的粒子密度，在灵敏度方面可能有所帮助，但通常不切实际，并且还可能导致谱线的压力展宽。
- 另一种方法是实现气体中光的很长的路径长度。 在这种情况下，即使是微弱的泛音过渡也足以获得所需的灵敏度。
- 使用更高的光功率也有帮助，但可能会大大增加所需激光系统的成本和电力消耗，这与便携式光谱仪尤其相关。
- 不同的激光光谱技术在对噪声源的敏感性方面也有很大不同，特别是对激光噪声的敏感性。
由于激光源可以解决的性能方面通常与高成本相关，因此需要优化气体单元方面的性能，其中通常可以以中等成本实现实质性进步。
气体压力
在某些情况下，人们使用相当低的气体压力，例如为了尽量减少谱线的压力展宽。 在其他情况下，需要高气体压力，例如为了达到更高的灵敏度。 显然，玻璃外壳必须足够稳定，以承受与周围大气的压差。
在某些情况下，缓冲气体用于携带实际感兴趣的物质。 然后，总压力可能等于环境压力，而目标物质的分压只是其中的一小部分。
气体纯度
使用的气体通常应表现出高纯度。 它不应被玻璃中的化学物质污染，这些化学物质可能会扩散到气体中。 因此，参考光谱池可以在真空下烘烤一段时间，然后再用过的气体填充它们。
通常，填充气体含有天然的同位素混合物，其转变频率可能有所不同，但在某些情况下，也可以使用纯化的同位素。
对于具有连续交换气体的光谱气体池，应避免沉积不需要的物质，例如灰尘。 因此，在将气体送入电池之前，可能必须对其进行过滤。
加热气室
一些气体池在运行过程中需要加热 - 在大多数情况下，要么是为了达到足够的蒸气压，例如当使用碱性金属时，要么是为了避免某些物质的冷凝。 允许的最高电池温度在很大程度上取决于使用的材料；对于某些电池，它只有200°C，而另一些则可以耐受800°C或更高。
实现长路径长度
多通道气室
原则上，可以使用相应长的单程气池；为了避免光束发散过多，需要使用光束半径相对较大的激光束。 然而，这种方法通常不切实际，主要是因为气体电池会变得太笨重而无法集成到紧凑型设备中。 因此，人们经常使用各种类型的多通道气体单元，其中长路径长度是通过通过中等长度单元的多次通道（即折叠路径，通常使用镜子）来实现的。
具有中空芯光纤的气室
另一种可能的方法是使用中空芯光纤，该光纤可以填充待分析的气体。 即使光纤有几米长，也可以通过将光纤缠绕在线圈上来实现紧凑的设置。 （极限由弯曲损失设定，弯曲损失在超过某个临界弯曲半径时急剧上升。 一个重要的优点是这种气体池本身不需要任何对齐。 然而，输入光束需要仔细对齐，以便有效地将光发射到光纤中——这通常是单模的。
在实践中，可用纤维长度可能不是受纤维可以缠绕多少的限制，而是由更换气体所需的时间限制，因为微小的芯径不允许高速的气流。
