Infrarot-Gasanalyser im Labor

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Der Labor-Infrarot-Gasanalysator ist ein Präzisionsinstrument, das auf dem Prinzip der Infrarot-Absorptionsspektroskopie basiert und zur Erkennung und Analyse der Gaszusammensetzung und -konzentration verwendet wird. Es wird in den Bereichen Umweltüberwachung, industrielle Prozesssteuerung, wissenschaftliche Experimente, medizinische Diagnose und Sicherheitsschutz weit verbreitet. Sein Arbeitsprinzip basiert hauptsächlich auf der physikalischen Eigenschaft, dass "verschiedene Gasmoleküle einen charakteristischen Absorptionsspitze für Infrarotlicht mit bestimmten Wellenlängen haben".

Produktdetails

Wenn Infrarotlicht durch das zu messende Gas passiert, absorbiert das Gasmolekül Infrarotlicht mit einer bestimmten Wellenlänge, die der molekularen Vibration und dem Rotorenergieübergang entspricht. Durch die Messung der Lichtintensität kann die Konzentration des Zielgases in Kombination mit dem Lambert-Beer-Gesetz berechnet werden. Das Gesetz besagt, dass die Absorption von Licht proportional zu der Konzentration von Gasen und der Länge des Lichtbereichs ist.

Ein typischer Infrarot-Laborgasanalysator besteht aus folgenden Kernteilen:

Infrarot-Lichtquellen: Normalerweise werden stabile Breitband-Infrarot-Strahlungsquellen wie Keramik-Heizkörper oder Silizium-Kohlenstoffstänge verwendet, um ein kontinuierliches Infrarot-Spektrum zu liefern.

Probenraum (Gaskammer): Kammer, durch die das zu messende Gas fließt, deren Innenwände speziell behandelt wurden, um Adsorption- und Reflexionsstörungen zu verringern. Die Gaskammerlänge (Lichtstrecke) ist entsprechend den Anforderungen an die Erfassungsempfindlichkeit konzipiert und eine lange Lichtstrecke kann die Fähigkeit zur Erkennung niedriger Konzentrationen verbessern.

Optisches Filtersystem: zur Trennung von Licht, das die Wellenlängen des Zielgases aufnimmt. Zu den gängigen Techniken gehören ein Schmalband-Interferenzfilter (NDIR, nicht-disperser Infrarot) und ein Fourier-Transformation-Infrarot-Interferometer (FTIR). Die NDIR-Technologie ist einfach und kostengünstig und eignet sich für eine oder mehrere Gasprüfungen. FTIR ermöglicht die gleichzeitige Analyse mehrerer Gase mit einer hohen spektralen Auflösung und eignet sich für die Analyse komplexer Gasmischungen.

Detektor: Umwandelt Infrarot-Lichtsignale nach dem Gas in elektrische Signale. Häufig verwendete Detektoren sind Wärmereaktoren, optisch leitende Detektoren (wie Bleisulfid, Cadmium-Quecksilber) usw. Moderne Instrumente verwenden häufig ein Doppelkanal- oder Referenzkanal-Design, um die Lichtquelle-Schwankungen und Umgebungsstörungen effektiv zu beseitigen und die Messstabilität zu verbessern, indem sie die Messwege mit den Referenzsignalen vergleichen.

Signalverarbeitungs- und Steuersysteme: einschließlich Verstärkungsschaltungen, Modulumsetzern und Mikroprozessoren, die für die Datenerfassung, die algorithmische Verarbeitung, die Konzentrationsberechnung und die Anzeige der Ergebnisse verantwortlich sind. Moderne Geräte sind in der Regel mit digitalen Kommunikationsschnittstellen ausgestattet, die eine Fernüberwachung und Datenübertragung ermöglichen.

Infrarot-Gasanalysatoren haben viele Vorteile: gute Selektivität, nicht anfällig für Kreuzstörungen anderer Gase (durch Filter oder Spektralalyse kann effektiv unterschieden werden); Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, die Messungen werden in der Regel innerhalb von Sekunden bis Dutzenden Sekunden abgeschlossen; Kein Verbrauch von Reagenzien, niedrige Betriebskosten; Eine kontinuierliche Online-Überwachung ist möglich.

Häufig messbare Gase sind Kohlendioxid (CO₂), Kohlenmonoxid (CO), Methan (CH4), Schwefeldioxid (SO₂), Stickoxide (NO ZuZuZuZu), flüchtige organische Stoffe (VOCs). Beispielsweise werden bei der Überwachung von Treibhausgasen hochpräzise Infrarot-Analysatoren zur Messung von CO2- und CH4-Konzentrationsänderungen in der Atmosphäre verwendet; in der Sicherheit von Kohlebergwerken zur Echtzeitüberwachung der CH4-Konzentration unter den Brunnen vor Explosionen; In der Atmungsanalyse kann es zur Erkennung von CO oder NO im Atemgas des Körpers verwendet werden, um die Diagnose der Krankheit zu unterstützen.

Die Technik hat jedoch auch Einschränkungen: Es ist nicht möglich, Biatommoleküle (wie O₂, N₂, H₂) und Inertgase zu erkennen, da sie keine Infrarotabsorptionseigenschaften haben; Wasserdampf und Staub können die Messung stören, Entfeuchtigungs- und Filtereinrichtungen sind erforderlich; Bei hoher Luftfeuchtigkeit oder in einer verschmutzten Umgebung ist eine regelmäßige Wartung und Kalibrierung erforderlich.

Zusammenfassend sind Infrarot-Laborgasanalysatoren aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit, hohen Selektivität und Stabilität zum Bereich der Gasanalyse geworden.UnwesentlichWerkzeuge. Mit der Entwicklung von Sensortechnologien, mikrochemischen optischen Komponenten und Algorithmen für künstliche Intelligenz werden sich Infrarot-Gasanalysatoren der Zukunft weiter in Richtung kleiner, intelligenter, mehrkomponententer Integration und kostengünstiger entwickeln.

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