Nichtdispersive Ultraviolett-Absorptionsmethode (NDUV)

Abbildung 1: Grundstruktur eines Gasanalysators mit NDUV.

Ultraviolettes Licht einer bestimmten Wellenlänge (einfallendes Licht) der UV-Lichtquelle wird von O₃ im Probengas absorbiert, das in die zu messende Kammer (Gaszelle) eingeleitet wird. Die Absorptionsmenge wird durch Messung der selektiv durch einen optischen Filter transmittierten UV-Strahlung mit einem Fotodetektor ermittelt. Mittels des Lambert-Beer-Gesetzes für die Messung des Fotodetektors wird die O₃-Konzentration im Probengas berechnet. (Abbildung 1)

Die Beziehung zwischen UV-Absorption und Gaskonzentration wird durch das Lambert-Beer-Gesetz bestimmt.

Lambert-Beer-Gesetz

Die Absorptionsmenge des einfallenden Lichts variiert entsprechend der Konzentration der absorbierenden Moleküle. Diese Beziehung wird durch das Lambert-Beer-Gesetz ausgedrückt.

Ι = Ι0exp (-µcd)

Ι: Intensität des Durchlichts
Ι₀: Intensität des einfallenden Lichts
c: Konzentration der absorbierenden Moleküle (gemessene Komponente)
μ: Absorptionskoeffizient (Konstante bestimmt durch Molekül und Wellenlänge)
d: Dicke der absorbierenden Molekülschicht (Gasschicht)

Abbildung 2: Aufbau und Funktionsprinzip des UV-Absorptionsgasanalysators

Aufbau und Funktionsprinzip des UV-Absorptionsgasanalysators

Wird UV-Licht (Auflicht) kontinuierlich bestrahlt, während das Messgas durch die Gaszelle strömt, kann die O₃ im Messgas absorbiert UV-Licht proportional zur Gaskonzentration. Mit zunehmender O₃-Konzentration nimmt auch die Menge an absorbiertem UV in der Gaszelle zu. Das in der Gaszelle absorbierte UV-Licht wird durch einen optischen Filter selektiert und an den Detektor weitergeleitet. Dieses Durchlicht wird durch einen Photodetektor (Fotodiode) detektiert, und die Konzentration von O₃ im Messgas wird durch die Signalverarbeitung für die Detektion kontinuierlich gemessen Signal.

Kreuzmodulationsverfahren mit Referenzgas, das durch Entfernen von O₃ erzeugt wird im Messgas, verbessert die Störfestigkeit des Detektionssignals und reduziert den Effekt der Verringerung der Lichtintensität der UV-Lichtquelle.

Abbildung 3: Aufbau und Funktionsprinzip des Ozon (O₃)-Gasanalysators

Durch NDUV mit der Kreuzmodulation wird das vom Photodetektor erfasste UV in der Signalverarbeitung in ein Wechselsignal (Modulationssignal) und ein Gleichstromsignal aufgeteilt, und das Wechselstromsignal wird als O₃ verstärktund die O₃-Konzentration wird berechnet. Die Verwendung eines modulierten Signals verbessert die Störfestigkeit des Detektionssignals.

Das DC-Signal, das proportional zur Intensität der UV-Lichtquelle ist, wird verwendet, um die Abnahme der Intensität der UV-Lichtquelle aufgrund der Alterung auszugleichen. Dadurch sind die Null- und Span-Punkte des Analysators über einen langen Zeitraum stabil.
Der Gasanalysator, der NDUV verwendet, kann O₃im Messgas durch diese Strukturen und Vorgänge stabil und kontinuierlich messen.