Método de Absorção Ultravioleta Não Dispersiva (NDUV)

Índice

Princípio de medição

O que é o método de absorção ultravioleta não dispersiva (NDUV)?

O método de absorção ultravioleta não dispersiva (NDUV) utiliza a absorção ultravioleta molecular. Em particular, como o ozônio (_O₃) absorve radiação UV em um comprimento de onda específico, esse método pode ser usado para medir o gás _O₃. Como o gás _O₃ apresenta uma banda de absorção máxima na região ultravioleta em 253,7 nm, esse comprimento de onda é utilizado para medir sua concentração. A seção seguinte explica a medição de _O₃ em uma amostra de gás por NDUV.

Princípio de medição do analisador de gases usando NDUV

Figura 1: Estrutura básica de um analisador de gases usando NDUV.

A luz ultravioleta de um comprimento de onda específico (luz incidente) da fonte de luz UV é absorvida pelo _O₃ no gás da amostra introduzido na câmara (célula de gás) a ser medida. A quantidade absorvida é obtida medindo-se a radiação UV transmitida seletivamente através de um filtro óptico com um fotodetector. Utilizando a lei de Lambert-Beer para a medição do fotodetector, calcula-se a concentração de _O₃ no gás da amostra. (Figura 1)

A relação entre a absorção de UV e a concentração de gás é determinada pela lei de Lambert-Beer.

Lei Lambert-Beer

A quantidade de luz incidente absorvida varia de acordo com a concentração de moléculas absorventes. Essa relação é expressa pela lei de Lambert-Beer.

I = I0exp (-μcd)

I: Intensidade da luz transmitida
I ₀: Intensidade da luz incidente
c: Concentração de moléculas absorventes (componente medido)
μ: Coeficiente de absorção (constante determinada pela molécula e pelo comprimento de onda)
d: Espessura da camada de moléculas absorventes (camada de gás)

Estrutura e princípio de funcionamento do analisador de gases por absorção UV

Um analisador que utiliza NDUV é chamado de analisador de gases por absorção UV. Possui estrutura simples, é fácil de manter e apresenta características adequadas para medições contínuas, sendo, portanto, utilizado para a medição de _O₃.

Figura 2: Estrutura e princípio de funcionamento do analisador de gases por absorção UV

Estrutura e princípio de funcionamento do analisador de gases por absorção UV

Quando a luz UV (luz incidente) é irradiada continuamente enquanto o gás da amostra flui através da célula de gás, o _O₃ presente no gás absorve a luz UV em proporção à sua concentração. À medida que a concentração de _O₃ aumenta, a quantidade de UV absorvida na célula de gás também aumenta. A luz UV absorvida na célula de gás é selecionada por um filtro óptico e transmitida ao detector. Essa luz transmitida é detectada por um fotodetector (fotodiodo), e a concentração de _O₃ no gás da amostra é medida continuamente pelo processamento do sinal de detecção.

O método de modulação cruzada com gás de referência, gerado pela remoção de _O₃ no gás da amostra, melhora a imunidade ao ruído do sinal de detecção e reduz o efeito da diminuição da intensidade da luz da fonte de luz UV.

Método de Modulação Cruzada

Um método de modulação cruzada é uma modulação com um comutador periódico de gases para uma célula de gás por uma unidade de válvula solenoide. No método modulação cruzada, um gás amostral e um gás de comparação são alternadamente comutados por uma unidade de válvula solenoide e introduzidos na célula de gás em intervalos regulares para modular o sinal do detector. Ao usar esse sinal de detecção modulado, o ruído é reduzido e a medição contínua de gases altamente precisa é possível. O ponto zero do analisador é estável porque o gás de referência que não contém o componente medido é sempre medido como um gás com concentração zero.

Estrutura e princípio de funcionamento do analisador de gás ozônio (_O₃)

O método modulação cruzada propriamente dito utiliza uma unidade de válvula solenoide como mecanismo de comutação (mecanismo de modulação) para alternar o fluxo de um gás de amostra e um gás de referência em uma mesma célula de gás. O gás de referência que entra na célula é gerado pela remoção de _O₃ do gás de amostra por meio de um decompositor de ozônio. (Figura 3)

Figura 3: Estrutura e princípio de funcionamento do analisador de gás ozono (_O₃)

Por meio da técnica NDUV com modulação cruzada, o sinal UV detectado pelo fotodetector é dividido em um sinal CA (sinal de modulação) e um sinal CC durante o processamento. O sinal CA é então amplificado e convertido em concentração _de _O₃, que é então calculada. O uso de um sinal modulado melhora a imunidade a ruídos do sinal de detecção.

O sinal CC, que é proporcional à intensidade da fonte de luz UV, é usado para compensar a diminuição da intensidade da fonte de luz UV devido ao envelhecimento. Como resultado, os pontos zero e de escala do analisador permanecem estáveis por um longo período de tempo.
O analisador de gases que utiliza NDUV consegue medir de forma estável e contínua o _O₃ na amostra de gás por meio dessas estruturas e operações.

Produtos relacionados

O analisador de gases por absorção UV é amplamente utilizado para a medição e monitoramento contínuos do _O₃, principal contribuinte para a formação de smog fotoquímico. Também é utilizado para monitorar o _O₃ como contaminante em salas limpas de semicondutores.