红外分析仪构成、原理
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红外气体分析仪的工作原理红外气体分析仪是一种用于检测和测量气体成分的仪器。
它利用红外线吸收光谱技术,通过测量物质对红外辐射的吸收来检测气体成分。
下面将详细介绍红外气体分析仪的工作原理。
红外线吸收光谱技术是一种基于物质对特定波长范围内的红外辐射的吸收特性的分析方法。
红外线是介于可见光和微波之间的电磁辐射的一种。
不同的物质对不同波长的红外辐射有不同的吸收特性,且吸收特性是独特的,可以用于确定物质的成分和浓度。
红外气体分析仪主要由光源、红外光谱仪、样品室和检测器组成。
首先,红外光源产生红外辐射。
通常使用的红外光源有红外灯、红外激光等。
红外辐射通过一个宽带滤光器,只保留一定范围内的红外辐射进入红外光谱仪。
红外光谱仪是红外气体分析仪的核心部件,它用于分析样品对红外辐射的吸收情况。
红外光谱仪通常由一个光栅和一个检测器组成。
光栅用于分散红外辐射成不同波长的光,而检测器用于测量各个波长的光的强度。
样品室是用于容纳气体样品的空间,通常使用的有气动比例阀。
气体样品进入样品室后,会与红外辐射发生相互作用,其中部分会被吸收,发生吸收峰。
检测器接收到红外光谱仪输出的光信号后,会将其转换成电信号,并送入放大器进行放大。
然后,放大后的信号会传输到数据处理系统,经过处理并与预设的吸收光谱进行比较,最终得出气体成分和浓度的结果。
红外气体分析仪的工作原理基于不同气体对红外辐射有不同的吸收特性。
气体的吸收特性可以通过分析其分子结构和振动模式得到。
在红外光谱中,气体分子的振动力学会导致吸收峰的出现,每种气体都有特定的吸收峰。
因此,通过测量物质对特定波长的红外辐射的吸收情况,可以确定气体的成分和浓度。
红外气体分析仪的优点是快速、准确且无需预处理气体样品。
它可以实时监测气体成分,并广泛应用于工业过程控制、环境监测、安全检测和医学诊断等领域。
总结起来,红外气体分析仪通过测量物质对特定波长范围内的红外辐射的吸收来检测气体成分和浓度。
其工作原理基于气体分子的振动和能级跃迁,通过分析吸收峰的位置和强度可以确定气体的成分和浓度。
红外线分析仪工作原理
红外线分析仪是一种用于检测和分析物体红外辐射的仪器。
其工作原理基于物体在热平衡状态下产生的红外辐射,通过红外线分析仪的系统,可以将这些辐射转化为电信号,并进一步分析和处理。
红外线分析仪主要由以下几个部件组成:光源、样品室、光学系统、探测器、信号处理器等。
首先,红外线分析仪的光源会产生一束宽带的红外光,通常是由红外灯或者者红外激光器提供。
然后,这束光会被导入到样品室中。
在样品室中,待测物体会受到红外光的照射,并且产生相应的红外辐射。
这些辐射的强度和频率特征与物体的性质和温度相关。
接下来,红外辐射通过光学系统进行采集和分析。
光学系统通常包括反射镜、滤光片、透镜等,它们的作用是将红外辐射收集并聚焦到探测器上,同时通过滤光片去除其他波长的光干扰。
探测器是红外线分析仪的核心部件,它可以转换红外辐射为电信号。
常用的红外线探测器有热电偶、热电阻、半导体器件等。
当红外辐射经过探测器时,其温度会产生微小的变化,探测器会将这种变化转化为电压信号。
最后,电信号经过信号处理器进行放大、滤波和数据转换。
信
号处理器可以将红外辐射转化为数字信号,并进行进一步的数据处理和分析。
这样,我们就可以得到物体的红外辐射谱图,并从中获得有关物体的信息,如组成成分、温度等。
综上所述,红外线分析仪的工作原理是通过采集和分析物体产生的红外辐射来获取相关信息。
这种仪器在许多领域中得到广泛应用,如化学分析、材料研究、医学诊断等。
红外光谱分析仪红外光谱分析仪(Infrared Spectrometer)是一种用于研究物质分子结构和化学组成的重要仪器。
它通过测量样品吸收和发射的红外辐射来获取关于样品分子的信息。
红外光谱分析仪的应用广泛,包括但不限于化学、生物、材料科学等领域。
本文将从原理、应用和发展趋势三个方面,介绍红外光谱分析仪的相关知识。
首先,我们来了解一下红外光谱分析的原理。
红外光谱是指位于可见光之外,波长范围从0.78至1000微米的电磁辐射。
物质分子在不同波长的红外辐射下,会通过吸收、散射或透射而发生能级跃迁。
红外光谱分析仪通过测量样品对不同波长红外光的吸收情况,可以得到物质分子中各种化学键的振动和转动信息,进而推断样品的化学组成和结构。
红外光谱分析仪的应用极其广泛。
在化学领域,红外光谱分析仪可以用来识别有机化合物的功能团和结构,定量分析溶液中的物质浓度,监测化学反应过程等。
在生物领域,红外光谱分析仪可以用来研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和折叠状态,诊断疾病,检测食品中的营养成分和农药残留等。
在材料科学领域,红外光谱分析仪可以用来表征材料的晶体结构、杂质和缺陷等。
红外光谱分析仪在过去几十年中得到了快速发展。
首先,技术上的改进使得分析仪器更加紧凑、高效和精确。
第二,红外光谱分析仪的应用范围不断扩大,涉及多个学科领域,为科学研究和工业应用提供了巨大的帮助。
第三,近年来,随着计算机处理能力的提升,红外光谱分析仪能够进行更复杂的数据处理和谱图解析,使得分析结果更加准确和可靠。
未来,红外光谱分析仪有望在多个方面实现进一步的发展。
首先,随着红外光谱技术的不断深入,仪器在光源、检测器和波数范围等方面的性能将会得到进一步提升。
其次,红外光谱分析仪将更广泛地应用于环境监测、食品安全检测和医学诊断等领域。
再次,红外光谱分析仪的智能化和自动化程度将会大大提高,从而更好地满足用户的需求。
此外,红外光谱分析仪与其他分析技术的融合也是未来的一个发展方向,通过多种技术手段的有机结合,将会创造出更强大、更高效的分析工具。
红外光谱仪的原理及应用方法1. 红外光谱仪的原理红外光谱仪是一种用于分析样品中化学物质的仪器。
它基于红外光谱技术,通过测量样品在红外光波段的吸收特性,来确定样品中的化学物质的成分和结构。
红外光谱仪的原理主要包括以下几个方面:•红外辐射源:红外光谱仪使用的红外辐射源通常为热电偶或钨丝灯。
这些辐射源能够产生红外光波段的辐射光。
•样品室:红外光谱仪的样品室通常是一个封闭的空间,用于放置样品和测量光的传输。
样品室通常可以保持恒定的温度和湿度,以确保准确的测量结果。
•光学系统:红外光谱仪的光学系统主要包括红外光源、样品和检测器。
光源发出的红外光通过样品,被检测器接收并转换为电信号。
•检测器:红外光谱仪的检测器通常是一种能够测量红外光强度的器件。
常见的检测器包括热电偶、半导体探测器和光电倍增管。
检测器接收到的光信号经过放大和处理后,可用于生成红外光谱图。
•数据处理:红外光谱仪的数据处理部分主要包括光谱图的绘制和分析。
通过对光谱图进行峰值分析、峰位标定和谱图匹配,可以确定样品中的化学物质的种类和含量。
2. 红外光谱仪的应用方法红外光谱仪在化学、生物、医药、环保等领域有着广泛的应用。
下面列举几种常见的应用方法:2.1 定性分析红外光谱仪可以通过样品在红外光谱范围内的吸收特性,确定样品中存在的化学官能团和化学键。
通过与已知化合物的光谱图对比,可以判断未知样品的化学成分和结构。
2.2 定量分析红外光谱仪也可以用于定量分析。
通过测量红外光谱图中特定吸收峰的峰值强度与样品中物质浓度的关系,可以建立定量分析模型。
这种方法对于含有特定官能团的化合物的定量分析非常有效。
2.3 有机物鉴定红外光谱仪可以用于有机物的鉴定。
不同有机物在红外光谱图上有特征性的吸收峰,可以通过识别和比对特征峰来确定样品中有机物的种类和含量。
2.4 质谱结合将红外光谱仪与质谱仪结合可以得到更为详细的化学信息。
红外光谱提供了化学键类型和官能团的信息,而质谱则可以确定特定化合物的分子量和分子结构。
傅里叶红外气体分析仪工作原理?应用领域有哪些呢?今日乐氏小编为大家带来关于傅里叶红外气体分析仪的科普内容,目前这款设备也是在vocs 气体分析检测领域应用很广泛的产品。
傅里叶红外气体分析仪英文称为(FTIR),是基于每种气体在红外光谱中的独特“指纹”,能够识别和量化混合物中的多种气体成分。
它的工作原理主要包括以下几个步骤:1. 红外光源:FTIR分析仪采用红外光源发射广谱红外辐射。
2. 样品池或路径:红外光穿过样品池,其中存在待分析的气体混合物。
或者,红外光束可以穿过大气中的开放路径以进行环境监测。
3. 红外辐射的吸收:当红外光穿过气体样品时,特定波长的光被存在的气体吸收。
每种类型的气体都会吸收与其分子振动和旋转跃迁相对应的特定和特征波长的红外光。
4. 干涉仪:FTIR分析仪的关键部件是干涉仪。
它将传入的红外光修改为干涉图案。
该图案随着两束光(由干涉仪产生)之间的路径差的变化而变化。
5. 探测器:干涉光随后到达检测器,检测器记录不同波长的红外辐射强度。
6. 傅里叶变换:使用傅里叶变换算法对记录的干涉图样(称为干涉图)进行数学变换。
这种转换将复杂的干涉图转换为更易于解释的光谱,将红外辐射的强度显示为波长或波数的函数。
7. 光谱分析:分析所得光谱以确定样品吸收了哪些波长。
通过将这些吸收特征与不同气体的已知光谱进行比较,分析仪可以识别存在的气体并确定其浓度。
傅里叶红外气体分析仪有哪些应用领域呢?傅里叶红外气体分析仪(FTIR)在环境监测中有广泛的应用,以下是一些主要的应用领域:1. 大气环境监测:FTIR技术被用于监测空气、水和土壤中的污染物,例如温室气体、油和有毒化学物质。
它可以形成对化工厂区的立体化、多平台监测体系,具有实时、在线、多组分的优点。
2. 挥发性有机物(VOCs)监测:FTIR技术特别适用于监测化工、喷涂等行业排放的挥发性有机物,这些物质在红外波数区间400~4000 cm^-1有相对独立的吸收峰。
红外光谱仪原理红外光谱仪是一种用于分析物质分子结构和化学键的仪器。
它利用物质吸收、散射、透射、反射或者发射红外光的特性,来确定物质的成分和结构。
红外光谱仪原理主要包括光源、样品、检测器和数据处理四个部分。
首先,光源产生红外辐射,通常是通过加热钨丝或者使用红外激光器来实现。
这些光源产生的红外光通过样品,样品吸收特定波长的红外光,其余的波长则通过样品。
吸收的红外光与样品的分子结构和化学键有关,因此可以通过检测吸收光的强度和波长来确定样品的成分和结构。
其次,检测器接收通过样品的红外光,并将其转换成电信号。
常用的检测器有热电偶和半导体探测器。
这些电信号会随着波长的变化而变化,通过测量电信号的强度和波长,可以得到样品对不同波长红外光的吸收情况。
最后,数据处理部分对检测到的电信号进行处理和分析,通常使用计算机进行数据采集和处理。
数据处理可以通过比较样品的光谱图与标准库中的光谱图来确定样品的成分和结构。
此外,还可以通过峰位和峰面积的测量来定量分析样品中各成分的含量。
红外光谱仪原理的核心在于利用样品对红外光的吸收特性来确定其成分和结构。
通过光源产生红外光,样品吸收特定波长的红外光,检测器接收并转换成电信号,最后通过数据处理来分析样品的光谱图。
这一原理在化学、生物、药物、食品等领域都有着广泛的应用,成为了分析和研究物质的重要工具。
总之,红外光谱仪原理的理解对于正确操作和应用红外光谱仪具有重要意义。
只有深入理解红外光谱仪的工作原理,才能更好地利用红外光谱仪进行物质分析和研究。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解红外光谱仪的工作原理,从而更好地应用于实际工作中。
红外光谱仪的原理
红外光谱仪是一种检测外界特定类型电磁辐射的仪器,可以应用于分析物质的结构,组成和性质。
它是利用红外光谱学原理来进行分析的,此外,它还有检测温度、湿度、气压和浓度等环境参数的功能,能够有效提升检测精度。
红外光谱仪原理主要分为三个部分:电磁辐射的检测、光谱拆分、结果分析。
电磁辐射的检测是红外光谱仪的核心,它使用红外光发射器来发射特定的电磁辐射,其中发射出的辐射频率要和检测对象的外部条件有关。
如果检测物体温度不一样,发射的辐射频率也会有所不同。
光谱拆分是一种把电磁辐射能量拆分为不同的波长频率的技术,它可以用来探测物体的结构、组成和其他特征。
常用的光谱拆分方法有线性扫描、分层扫描和光谱图扫描。
最后,结果分析是通过对光谱图进行分析,从而获取和识别红外光谱仪检测到的信息。
通过光谱图分析,就可以提取出检测物体的组成、结构和其他特征。
红外光谱仪已经被广泛应用于农业、食品科学、安全监控、医学科学等领域。
在农业领域,红外光谱仪可以检测农作物的成长状况,在食品领域,它可以检测食品的温度、湿度、气压和浓度,以确保安全质量,而在安全监控领域,它可以检测暗处的电子设备,以确保安全。
值得一提的是,红外光谱仪目前也被用于医学领域,
比如用来诊断和治疗疾病,用来检测血液组成等等。
总之,红外光谱仪是一种多功能的仪器,能够应用于多个领域,提高检测的精确度和效率,应用前景十分广阔。
红外光谱仪工作原理
红外光谱仪(FTIR)是一种用于分析物质的仪器,它基于红
外光谱的工作原理。
红外光谱是指在红外波段的电磁辐射,其波长范围约为0.78-1000微米。
红外光谱仪的工作原理涉及三个主要部分:光源,样品和探测器。
首先,光源产生一束宽频谱的红外光。
常用的红外光源有石英灯、钽灯和硅灯等。
这些光源具有特定的波长范围,并且能够在几乎所有的红外区域发射光线。
其次,红外光通过样品。
样品可以是固体、液体或气体。
当红外光通过样品时,样品中的分子会吸收特定波长的红外光,形成一个吸收光谱。
不同的化学物质对红外光的吸收方式和程度各不相同,因此通过分析吸收光谱可以确定样品的组成。
最后,探测器接收通过样品后的红外光,并将其转换为电信号。
常用的红外光谱仪探测器有热电偶、半导体探测器和光电二极管等。
这些探测器灵敏度高,能够将红外光信号转换为可测量的电信号。
红外光谱仪通过将样品的吸收光谱与一个参考光谱进行比较,可以确定样品的成分和结构。
通常使用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR),它可以同时测量多个波长的红外光,提供高分辨
率和更准确的结果。
红外光谱仪广泛应用于化学、生物、材料科学等领域的研究和分析。
它可以帮助科学家们研究物质的结构、功能和反应机理,在医药、环境监测、食品安全等领域也有重要的应用。
红外光谱仪的原理和应用1. 红外光谱仪的原理红外光谱仪是一种能量分析仪器,可用于研究和分析材料的分子结构、化学成分和功能。
红外光谱仪基于材料对红外光的吸收和发射特性进行测量和分析。
1.1 红外光的特性红外光是电磁波谱中的一部分,具有比可见光波长更长的波长。
红外光的波长范围通常为0.78至1000微米(μm),可进一步分为近红外、中红外和远红外三个区域。
1.2 材料吸收红外光的原理当材料暴露在红外辐射下时,它会吸收红外光中特定波长的能量。
这是因为红外辐射能够引起材料中原子和分子之间的振动和转动。
不同的化学键和各种功能基团具有特定的振动频率,这些频率与吸收红外光的波长相对应。
1.3 红外光谱仪的工作原理红外光谱仪包括光源、样品室、光学系统、检测器和数据处理部分。
下面是红外光谱仪的工作原理的基本步骤:1.光源发出宽谱的红外光;2.红外光通过光学系统进入样品室;3.样品室中的样品吸收一部分红外光,其余部分被透过;4.透过的红外光进入检测器,被转换成电信号;5.检测器将电信号发送给数据处理部分进行处理和显示。
2. 红外光谱仪的应用红外光谱仪在许多领域具有广泛的应用,包括材料科学、化学、生物医学、环境科学等。
以下列举了红外光谱仪的一些主要应用:2.1 物质鉴定和分析红外光谱仪能够通过测量材料的红外吸收谱来鉴定和分析物质的结构和组成。
通过与已知谱图进行比较,可以确定未知物质的成分。
这在药物分析、食品安全检测、环境监测等领域非常有用。
2.2 药物研发红外光谱仪在药物研发中起着重要的作用。
它可以用于分析药物的纯度、结构和功能基团,以确保药物的质量和有效性。
此外,红外光谱仪还可以用于药物微胶囊的监测和释放行为的研究。
2.3 生物医学研究红外光谱仪在生物医学研究中用于研究生物分子的结构和功能,例如蛋白质、核酸和糖类。
通过红外光谱仪的分析,可以获取关于分子结构、折叠状态以及与其他分子的相互作用信息,这对于理解生物分子的生理和病理过程非常重要。
1红外分析仪构成1.1红外线气体分析仪红外线气体分析仪是基于红外检测原理,属于光学分析仪器中的一种。
它是利用不同气体对不同波长的红外线具有特殊的吸收能力来实现气体的组分检测的。
红外线式气体检测主要利用了气体对红外线的波长有选择的可吸收型和热效应两个特点。
红外线气体分析器是一种吸收式的、不分光型的气休分析器。
所谓吸收式即利用气体对电磁波的吸收特性。
不分光型也称为非色散型,即光源发射出连续光谱的射线,全部投射到被分析的气样上去。
利用气体的特征吸收波长及其积分特性进行定性和定量的分析,大部分的有机和无机气体在红外波段内都有其特征吸收峰。
有的气体还有两个或多个特证吸收峰。
具有对称结构的、无极性的双原子分子气体,如O2、H2等,以及单原子分子气体,例如Ar等,在红外线彼段内没有特征吸收峰。
因此红外线气体分析仪对这种双原子和单原子分子气体不能进行分析测量,每一台红外线气体分析器只能分析一种气体,例如一台CO2红外线气体分析器,它可以从一个多组分的混合气体中分析出CO2的体积百分比浓度,如果背景气体中的某一组分在红外线波段内有与CO2的特征吸收峰重迭的部分。
那么我们称这种背景气体为干扰组分,因此在气样进人红外线气体分析仪之前要把这种干拢组分去除掉。
水蒸汽在2.6-10µm这个很宽的波段范圈内有吸收的特性。
因此水蒸汽对红外线气体分析器来讲是一种重要的干扰组分,在分析之前都要对样气进行干燥处理,去除水分,这样才能保证测量的准确性。
红外线气体分析器的工作原理:用人工方法制造一个包括被测气体特征吸收峰波长在内的连续光谱的辐射源,让这个连续光谱通过固定厚度的含有被测气体的混合组分,在混合组分的气体层中,被测气体的浓度不同,吸收固定波长红外线的能量也不相同。
继而转换成的热量也不相同,在一个特制的红外检测器中再将热量转换成温度或压力,测量这个温度或压力就可以准确地测量出被分析气体的浓度,从朗伯特一比耳定律来看,I=I o e-kcl,就是要使红外线气体分析器辐射源的发射能量连续地通过一定厚度的被分析气样,也就是说使I o、K、L确定下来。
然后测量气体吸收后的能量I来确定气样浓度C的大小。
I。
-射人被测组分的光强度;I-经被测组分吸收后的光强度;K-被测组分对光能的吸收系数;C-被测组分的摩尔分数;L-光线通过被测组分的长度(气室长度)。
图1.1-1目前使用的红外分析仪结构型式很多,分类方法也较多,但主要有下面几种。
(1)从是否把红外光束变成单色光来划分,可分为分光型(色散型)和不分光型(非色散型)两种。
①分光型采用一套分光系统,使通过分析气室的辐射光谱与待侧组分的特征吸收光谱相吻合。
其优点是选择性好,灵敏度较高,缺点是分光后光束能量很小,分光系统任一元件的徽小位移,都会影响分光的波长。
因此,一直用于条件很好的实验室,长期未能用于在线分析。
近年来,随着采用窄带干涉滤光片取代棱镜和光姗系统,分光型红外分析仪开始在生产流程上得到应用。
②不分光型光源发出的连续光谱全部都投射到待测样品上,待测组分吸收其特征波长的各个波带(有一定波长宽度的辐射),就其吸收彼长来说具有积分性质。
例如,CO2在波长为2.6-2.9um 及4.1-4.5um 处都具有吸收峰。
由此可见不分光型仪器的灵敏度比分光型高得多,并且具有较高的信号/噪声比和良好的稳定性。
其主要缺点是待测样品各组分间有重叠的吸收峰时,会给测量带来干扰。
但是可以在结构上增加干扰滤波气室等办法,去掉干扰的影响。
目前在线分析大多采用不分光型红外分析仪。
(2)从光学系统来划分,可以分为双光路和单光路两种。
①双光路从两个相同的光像或者精确分配的一个光源。
发出两路彼此平行的红外光束,分别通过几何光路相同的分析气室、参比气室后进人检测器。
②单光路从光源发出的单束红外光,只通过一个几何光路。
但是对于检测器而言,还是接受两个不同波长的红外光束,只是在不同时间内到达检测器而已。
它是利用调制盘的旋转(在调制盘上装有能通过不同波长的干涉滤光片),将光源发出的光调制成不同波长的红外光束,轮流通过分析气室送往检侧器,实现时间上的双光路。
(3)从采用的检测器类型来划分,目前主要有薄膜电容检测器、半导体检侧器、微流量检侧器三种。
1.2红外线气体分析仪构成红外线气体分析仪一般由以下几部分组成:光源、气室、接收元件、切光板和窗口。
1.2.1光源光源的一般有以下三种。
(1)合金丝光源大多采用镍铬丝,在胎具上绕制成螺旋或锥形。
螺旋形绕法的优点是比较近似点光源,但正面发射能量小,锥形绕法正面发射能量大,但绕制工艺比较复杂。
目前使用的以螺旋形绕法居多。
镍铬丝的直径一般为0.4-0.7mm,加热功率取5-10W。
镍铬丝在730℃时,其辐射光谱的波长主要集中在3-10µm范围内,能满足绝大部分红外分析仪的要求。
(2)陶瓷光源是在两片陶瓷片之间夹有印刷在上面的黄金加热丝,黄金丝通电加热,陶瓷片受热后发射出红外光。
为使最大辐射能量集中在待测组分特征吸收波段范围内,在白色陶瓷片上涂上黑色涂料,不同涂料最大发射波长也不同。
这种光源的优点是寿命长,黄金物理性能特别稳定,不产生微量气体(镍铬丝能放出微量气休),且是密封式安全隔爆的。
(3)激光光源有多种,如气体激光器、激光二极管、半导体激光器、等离子激光器等。
由于结构复杂、成本高、寿命比普通红外光源短等原因,长期未能进人实用阶段。
它的独特优点是:发射单色光谱线窄、不需滤光片和滤波器室;发射的能量大;聚光性能好;可得到连续可调波长的激光;指向性好。
仪器的红外光源一般是加热电阻丝。
常用的电阻丝材料是直径为0.4-0.7mrn的镍铬丝。
加热功率的选择要根据对光源温度的要求而定。
光源温度在700-850℃范围时,其辐射能量最强的波长范围为3-10µm,这较为适合待分析测量气体的吸收波段。
通常是把光源放在抛物形反射罩内的焦点上得到平行光,从而增强光束的强度。
仪器有单光源和双光源两种类型。
入射光强的变化将影响分析仪器的精确度、稳定性等。
因此光源电压或电流需要稳压或稳流。
1.2.2气室气室包括工作气室、参比气室和滤波气室三种。
气室一般为圆筒形,两边用氟化钙或蓝宝石制成的光学玻璃密封起来,对气室的要求是密封、光洁、平直,室壁不吸附气体。
尤其是气室内璧的光洁度对仪表的灵敏度有很大的影响。
因为红外线有很大一部分要经过气室内壁的多次反射才能到达检测室,因此内壁的光洁度要求极高,一般要镀金。
参比气室充以不吸收红外线能量的气体,一般充入氮气(对称分子结构),气室封闭。
测量气室通以连续的待测量的混合气体,气室有入口和出口。
干扰滤光室注入干扰组分的气体,气室封闭。
干扰滤光室的光程长度能足以使其内的干扰组分吸收其特征波长范围内的能量,使得测量气室内的干扰组分不影响测量结果。
(1)测量气室的长度一般小于300mm,测量徽量组分的气室较长,在300-1000mm之间。
气室的内径一般取20-30mm,太粗会使测量滞后增大,太细则削弱了光强,降低了仪表的灵敏度。
气室要求内壁光洁度高,不吸收红外线,不吸附气体,化学性能特别稳定。
气室的材料采用黄铜镀金、玻璃镀金或铝合金(可在内壁套一层镀金的铜皮圆筒),内部表面都要求抛光。
金的化学性质极为稳定,气室内壁永远也不氧化,所以能保持很高的反射系数。
窗口材料应对所用红外波段有良好的透射性能、吸收和反射应很小,同时还应有一定的机械强度,不易破裂。
不怕潮湿,表面光洁度能长期保持,对接触的介质有良好的化学稳定性,能经受温度变化的影响。
(2)参比气室和滤波气室是密封不可拆的,测量气室由于可能受到污染,有的产品采用橡胶密封结构,以便用户拆开气室清除污物,但橡胶材料化学稳定性较差,难以保证长期密封,应注意维护和定期更换,密封圈用黑色耐油橡胶圈较好。
①滤波气室除干扰组分特征吸收中心波长能全吸收外,中心波长附近的波长能吸收一部分,其他波长全部通过,几乎不吸收。
或者说它的通带较宽,因此检测器接收到光能较大,灵敏度高。
其缺点是体积比干涉滤光片大,一般长50mm,特别是在微量分析中因测量气室较长(300-1000mm),加上它就更长了,使仪器体积较大。
在深度干扰时,即干扰组分浓度高或与待测组分特征吸收波长交叉较多时,可采用滤波气室。
如果两者特征吸收波长相距不是很近时,其滤波效果就不理想。
就是说,其选择性较差。
当干扰组分多时也不宜采用滤波气室。
②滤光片是一种光学滤波元件。
干涉滤光片是一种带通滤光片,根据光线通过薄膜时发生干涉现象而制成。
它是基于各种不同的光学现象(吸收、干涉、选择性反射、偏振等)而工作的。
采用滤光片可以改变测量气室的辐射通量和光谱成分,可消除或减少散射辐射和干扰组分吸收辐射能的影响,可以使具有特征吸收波长的红外辐射通过。
干涉滤光片可以得到较窄的通带,其透过波长可以通过镀层材料的折射率、厚度及层次等加以调整。
干涉滤光片是窄带滤光片,通带很窄,其通带△与特征吸收波长之比≤0.07,所以滤波效果很好。
它可以只让被测组分特征吸收波带的光能通过,通带以外的光能几乎全部除掉。
只要涂层不被破坏,工作就是可靠的,采用干涉滤光片取代滤波气室可使仪器结构简化,长度缩短。
一般在干扰组分多时采用干涉滤光片,微量分析也多采用它。
其缺点是透过率只有70-80%,由于通带窄,透过率不高,所以到达检测器的光能比采用滤波气室时小,灵敏度较低。
(3)接收气室。
串联型接收气室和并联型接收气室相比有两大优点:零点稳定;抗干扰组分影响的能力强。
结构如图1.2.2-1。
串联检测器的内腔中位于两个接收室的一侧装有薄膜电容检测器,并由通道分别把前室和后室与薄膜电容器的内腔连通。
通过参比气室和测量气室的两光路都交替地进入前室和后室。
在较短的前室6充有被测气体,这里的辐射吸收主要是发生在红外线光潜“谱带”的中心处,在较长的后室7也充有被测气体,由于后室采用光锥结构,它吸收“潜带”两侧的边缘辐射。
当测量气室通入不含待测组分的混合气(零点气)时。
它不吸收待测组分的特征波长,红外辐射被前、后接收气室待测组分吸收后,室内气体被加热,压力上升,检测器内电容器薄膜两边压力相等,接收气室的几何尺寸和接收气室充人气体的浓度都是按上述原则设计的,即测量气室通零点气时,检测器内气体被加热,前后两室压力相等。
(a )并联型 (b )串联型图1.2.2-1①零点稳定:光学系统在零点(通零点气)工作时,串联型接收气室薄膜动片两边(与前、后气室相通)的气体同时吸收红外线,其温度上升压力增大,由于方向相反,相互抵消,特殊情况下正好完全补偿。
由于这种串联型接收气室在零点工作时膜片上受到的压力没有变化,因此其状态十分稳定,不易受外界干扰的影响。
而并联型接收气室在零点工作时,或者因左、右气室内部工作压力的此起彼伏变化,或者因气体吸收状态的变化(例如光强变化等),两者都会影响零点不稳。