مختبر الأشعة تحت الحمراء محلل الغاز هو نوع من أداة دقيقة على أساس مبدأ طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء للكشف عن وتحليل مكونات وتركيز الغاز ، والتي يتم تطبيقها على نطاق واسع في مجالات الرصد البيئي ، ومراقبة العملية الصناعية ، والبحوث العلمية والتجريبية ، التشخيص الطبي ، وحماية السلامة ، الخ . مبدأ العمل هو أساسا على أساس الخصائص الفيزيائية " مختلف جزيئات الغاز لها خصائص امتصاص الأشعة تحت الحمراء في الطول الموجي محددة " .
مختبر الأشعة تحت الحمراء محلل الغاز هو نوع من أداة دقيقة على أساس مبدأ طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء للكشف عن وتحليل مكونات وتركيز الغاز ، والتي يتم تطبيقها على نطاق واسع في مجالات الرصد البيئي ، ومراقبة العملية الصناعية ، والبحوث العلمية والتجريبية ، التشخيص الطبي ، وحماية السلامة ، الخ . مبدأ العمل هو أساسا على أساس الخصائص الفيزيائية " مختلف جزيئات الغاز لها خصائص امتصاص الأشعة تحت الحمراء في الطول الموجي محددة " .
عندما يمر الضوء الأحمر الخارجي من خلال الغاز تحت الاختبار ، جزيء الغاز يمتص ضوء الأشعة تحت الحمراء من طول موجة معينة تتناسب مع الاهتزاز الجزيئي و مستوى الدوار الانتقال . من خلال قياس شدة الضوء التوهين ، جنبا إلى جنب مع لامبرت بير القانون ، تركيز الغاز يمكن حسابها . هذا القانون يدل على أن درجة امتصاص الضوء يتناسب مع تركيز الغاز و طول المسار الضوئي .
نموذجي مختبر الأشعة تحت الحمراء محلل الغاز يتكون من الأجزاء الأساسية التالية :
الأشعة تحت الحمراء مصدر الضوء : عادة ما يستخدم مصدر الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق مستقرة ، مثل سخان السيراميك أو السيليكون قضيب الكربون ، وتوفير استمرار الطيف بالأشعة تحت الحمراء .
عينة غرفة ( غرفة الهواء ) : غرفة حيث يتم قياس تدفق الغاز من خلال الجدار الداخلي هو تعامل خصيصا للحد من امتصاص وانعكاس الاضطرابات . طول الدائرة ( المسار البصري ) مصممة وفقا لمتطلبات الكشف عن الحساسية ، المسار البصري الطويل يمكن أن تحسن القدرة على الكشف عن تركيز منخفض .
البصرية نظام الترشيح : يستخدم لفصل الضوء من الغاز الهدف مميزة امتصاص الطول الموجي . وتشمل التقنيات المشتركة الضيق تدخل مرشحات ( ندير ، غير مشتت الأشعة تحت الحمراء ) و تحويل فورييه بالأشعة تحت الحمراء ( FTIR ) التداخل . ndir التكنولوجيا لديها بنية بسيطة ومنخفضة التكلفة ، ومناسبة للكشف عن واحد أو عدد قليل من الغازات . تحويل فورييه مطيافية الأشعة تحت الحمراء ( FTIR ) يمكن استخدامها لتحليل العديد من الغازات في وقت واحد .
كاشف : تحويل إشارة الأشعة تحت الحمراء من الغاز إلى إشارة كهربائية . تستخدم عادة للكشف عن عمود الحرارة ، photoconductive كاشف ( مثل كبريتيد الرصاص ، تيلوريد كادميوم زئبق ) . الأجهزة الحديثة غالبا ما تعتمد على تصميم قناة مزدوجة أو إشارة القناة ، من خلال المقارنة بين إشارة قياس مسار الضوء و إشارة مسار الضوء ، والقضاء على نحو فعال مصدر الضوء تقلب البيئة التدخل ، وتحسين قياس الاستقرار .
معالجة الإشارات ونظام التحكم : بما في ذلك دائرة مكبر للصوت ، المبدل التشابهي الرقمي ، المعالج ، المسؤولة عن الحصول على البيانات ، وتجهيز خوارزمية حساب تركيز وعرض النتائج . الأجهزة الحديثة عادة ما تكون مجهزة واجهة الاتصالات الرقمية ، والتي يمكن تحقيق المراقبة عن بعد ونقل البيانات .
الأشعة تحت الحمراء محلل الغاز لديها العديد من المزايا : الانتقائية جيدة ، وليس من السهل أن تتداخل مع غيرها من الغازات ( من خلال تصفية أو التحليل الطيفي يمكن تمييزها على نحو فعال ) ؛ استجابة سريعة ، وعادة في بضع ثوان إلى عشرات من ثوان لإكمال القياس ؛ لا تستهلك الكواشف ، وانخفاض تكلفة التشغيل . يمكن تحقيق مستمر على الخط رصد .
الغازات القابلة للقياس المشتركة تشمل ثاني أكسيد الكربون ( CO ) ، أول أكسيد الكربون ( CO ) ، الميثان ( CH ) ، ثاني أكسيد الكبريت ( SO ) ، وأكاسيد النيتروجين ( NO ) ، المركبات العضوية المتطايرة ( المركبات العضوية المتطايرة ) . على سبيل المثال ، في رصد غازات الدفيئة ، عالية الدقة الأشعة تحت الحمراء محلل يستخدم لقياس التغيرات في تركيز CO ₂ و CH ₄ في الغلاف الجوي . في سلامة مناجم الفحم ، في الوقت الحقيقي رصد تركيز الميثان تحت الأرض لمنع الانفجار . في تحليل الجهاز التنفسي ، فإنه يمكن استخدامها للكشف عن أول أكسيد الكربون أو أكسيد النيتريك في التنفس من جسم الإنسان للمساعدة في تشخيص المرض .
ومع ذلك ، فإن هذه التكنولوجيا لديها بعض القيود : لا يمكن الكشف عن جزيئات ثنائي الذرة ( مثل س ، ن ، ح ) و الغازات الخاملة بسبب عدم امتصاص الأشعة تحت الحمراء . بخار الماء والغبار قد تتداخل مع القياس ، يجب أن تكون مجهزة مع التجفيف ، والترشيح . الصيانة الدورية والمعايرة المطلوبة في الرطوبة العالية أو البيئة الملوثة .
في كلمة واحدة ، مختبر الأشعة تحت الحمراء محلل الغاز أصبحت واحدة من أهم مجالات تحليل الغاز بسبب حساسية عالية ، وارتفاع الانتقائية والاستقرار .لا أقلأدوات . مع تطور تكنولوجيا الاستشعار ، مايكرو العناصر البصرية والذكاء الاصطناعي الخوارزميات ، الأشعة تحت الحمراء محلل الغاز سوف تتطور باستمرار نحو مزيد من التصغير ، intellectualized ، متعدد التكامل ، وانخفاض التكلفة .