北京泰和联创科技有限公司




NEWS

—— 了解最新的资讯与动态 ——
新闻中心
news
红外线气体分析器的类型和特点
来源: | 作者:pmo005d06 | 发布时间: 2019-12-02 | 982 次浏览 | 分享到:
目前使用的红外线气体分析器类型很多,分类方法也较多。

        红外线气体分析器的类型

目前使用的红外线气体分析器类型很多,分类方法也较多。

(1)从是否把红外光变成单色光来划分,可分为不分光型(非色散型)和分光型(色散型)两种。

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谱带(有一定波长宽度的辐射带)的红外光,就其吸收来说具有积分性质。因此不分光型仪器的灵敏度比分光型高得多,并且具有较高的信噪比和良好的稳定性。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。

分光型  采用一套分光系统,使通过测量气室的辐射光谱与待测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微小位移,都会影响分光的波长。因此,分光型仪器一直用在条件较好的实验室,长期未能用于在线分析。近年来,随着窄带干涉滤光片的广泛使用,分光型仪器开始进入在线分析。不过这种借助于干涉滤光片的分光不同于光栅系统的分光,它不能形成连续光谱,只能对某个特定波长附近的狭窄谱带进行选通,因此,将其称为“准分光型仪器”也许更为合适。

(2)从光学系统来划分,可以分为双光路和单光路两种。

双光路  从两个相同的光源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、参比气室后进入检测器。

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,接收到的是两个不同波长的红外光束,只是它们到达检测器的时间不同而已。这是利用滤波轮的旋转(在滤波轮上装有窄带干涉滤光片或滤波气室),将光源发出的光调制成不同波长的红外光束,轮流送往检测器,实现时间上的双光路。

(3)从使用的检测器类型来划分。

红外线气体分析器中使用的检测器,目前主要有薄膜电容检测器、微流量检测器、半导体检测器、热释电检测器四种。根据结构和工作原理上的差别,我们可以将上述四种检测器分成两类,其中前两种检测器属于气动检测器,后两种检测器属于固体检测器。

气动检测器靠气动压力差工作,薄膜电容检测器中的薄膜振动靠这种压力差驱动,微流量检测器中的流量波动也是由这种压力差引起的。这种压力差来源于红外辐射的能量差,而这种能量差是由测量光路和参比光路形成的,所以气动检测器一般和双光路系统配合使用。

不分光红外(NDIR)源自气动检测器。气动检测器内密封的气体吸收波长和待测气体的特征吸收波长相同(通常是待测气体和气的混和气),所以光谱光源的连续辐射到达检测器后,它只对待测气体特征吸收波长的光谱有灵敏度,不需要分光就能得到很好的选择性。

半导体检测器和热电检测器中没有可移动部件,其检测元件均为固体器件,根据这一特征我们将其统称为固体检测器。固体检测器直接对红外辐射能量有响应,与其配用的光学系统均为单光路结构,靠滤波轮的旋转形成时间上的双光路。它对被测气体特征吸收光谱的的选择性是借助于窄带干涉滤光片实现的。因此,这种红外分析器本质上是一种分光型仪器,

由上所述可以看出,这两类检测器工作原理不同,配用的光路系统结构不同,从是否需要分光的角度来看,二者也是不同的。因此,我们可以由此出发,将红外线气体分析器划分为两类:采用气动检测器的红外分析器和采用固体检测器的红外分析器。

这两类仪器相比,前者的检出限和灵敏度明显优于后者,而后者的结构简单、调整容易又胜过前者。前者是红外线气体分析器的传统产品,也是目前的主流产品。

在整机工作原理、光学系统结构、信号调制方式和检测方法等诸多方面,这两类仪器均有显著差别,因此,本章后面将按照这种分类方法,对这两类仪器分别加以介绍。

(4)从检测组分的数量来划分,有单组分和多组分两种。

需要说明的是,上述类型划分的叙述不一定确切和严密,随着各种技术手段的综合采用,对现代红外线气体分析器进行严格意义上的类型划分,已经变得越来越困难了。

 

红外线气体分析器的特点

(1)能测量多种气体

除了单原子的惰性气体(HeNeAr)和具有对称结构无极性的双原子分子气体(N2H2O2 Cl2)外,COCO2NONO2SO2NH3等无机物、CH4C2H4等烷烃、烯烃和其他烃类及有机物都可用红外分析器进行测量。

(2)测量范围宽

可分析气体的上限达100%,下限达几个ppm的浓度。当采取一定措施后,还可进行痕量(ppb)分析。

(3)灵敏度高

具有很高的检测灵敏度,气体浓度有微小变化都能分辨出来。

(4)测量精度高

一般都在±2FS,不少产品达到或优于±1FS。与其他分析手段相比,

它的精度较高且稳定性好。

(5)反应快

响应时间T90一般在10s以内。

(6)有良好的选择性

红外分析器有很高的选择性系数,因此它特别适合于对多组分混合气体中某一待分析组分的测量,而且当混合气体中一种或几种组分的浓度发生变化时,并不影响对待分析组分的测量。因此,用红外分析器分析气体时,只要求背景气体(除待分析组分外的其它组分都叫背景气体)干燥、清洁和无腐蚀性,而对背景气体的组成及各组分的变化要求不严,特别是采取滤光技术以后效果更好。这一点与其它分析仪器比较是一个突出的优点。