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El método de absorción ultravioleta no dispersiva (NDUV) es un método que utiliza la absorción ultravioleta molecular. En particular, dado que el ozono (O3) absorbe la radiación UV a una longitud de onda específica, este método se puede utilizar para medir el gas O3. Dado que el gas O3 tiene una banda de absorción máxima en la región ultravioleta a 253,7 nm, esta longitud de onda se utiliza para medir su concentración. En la siguiente sección se explica la medición de O3 en un gas de muestra mediante NDUV.
Figura 1: Estructura básica de un analizador de gases que utiliza NDUV.
La luz ultravioleta de una longitud de onda específica (luz incidente) de la fuente de luz UV es absorbida por O3 en la muestra de gas introducido en la cámara (pila de gas) que se va a medir. La cantidad que se absorbe se obtiene midiendo los rayos UV transmitidos selectivamente a través de un filtro óptico con un fotodetector. Por la ley de Lambert-Beer para la medición del fotodetector, se calcula la concentración deO3 en el gas de muestra. (Figura 1)
La relación entre la absorción UV y la concentración de gas está determinada por la ley de Lambert-Beer.
La cantidad de luz absorbida por la luz incidente varía en función de la concentración de moléculas absorbentes. Esta relación se expresa mediante la ley de Lambert-Beer.
I = I0exp (-μcd)
Ι: Intensidad de la luz transmitida
Ι0: Intensidad de la luz incidente
c: Concentración de moléculas absorbentes (componente medido)
μ: Coeficiente de absorción (constante determinada por la molécula y la longitud de onda)
d: Espesor de la capa de molécula absorbente (capa de gas)
Un analizador que utiliza NDUV se denomina analizador de gas de absorción UV. Es de estructura simple, fácil de mantener y tiene características adecuadas para la medición continua, por lo que se utiliza para la medición de O3.
Figura 2: Estructura y principio de funcionamiento del analizador de gases por absorción UV
Cuando la luz ultravioleta (luz incidente) se irradia continuamente mientras el gas de muestra fluye a través de la celda de gas, el O3 en la muestra, el gas absorbe la luz ultravioleta en proporción a la concentración de gas. A medida que aumenta la concentración deO3, también aumenta la cantidad de UV absorbida en la celda de gas. La luz ultravioleta absorbida en la celda de gas es seleccionada por un filtro óptico y transmitida al detector. Esta luz transmitida es detectada por un fotodetector (fotodiodo), y la concentración deO3 en el gas de muestra se mide continuamente mediante el procesamiento de señales para la detección señal.
Método de transmodulación con gas de referencia, que se genera eliminando O3 en el gas de muestra, mejora la inmunidad al ruido de la señal de detección y reduce el efecto de disminuir la intensidad de la luz de la fuente de luz UV.
Un método de modulación cruzada es una modulación con un cambio periódico de gases para una celda de gas por una unidad de válvula solenoide. En el método modulación cruzada, un gas de muestra y un gas de comparación se conmutan alternativamente mediante una unidad de válvula solenoide y se introducen en la celda de gas a intervalos regulares para modular la señal del detector. Mediante el uso de esta señal de detección modulada, se reduce el ruido y es posible una medición continua de gas de alta precisión. El punto cero del analizador es estable porque el gas de referencia que no contiene el componente medido siempre se mide como un gas con concentración cero.
El método de modulación cruzada real utiliza una unidad de válvula solenoide para el mecanismo de conmutación (mecanismo de modulación) para hacer fluir alternativamente un gas de muestra y un gas de referencia en una celda de gas. El gas de referencia que fluye hacia la celda de gas se genera eliminando el O3 del gas de muestra utilizando un descomponedor de ozono. (Figura 3)
Figura 3: Estructura y principio de funcionamiento del analizador de gas ozono (O3)
Por NDUV con el modulación cruzada, el UV detectado por el fotodetector se divide en señal de CA (señal de modulación) y señal de CC en el procesamiento de la señal, y la señal de CA se amplifica como O3 concentración y se calcula la concentración deO3. El uso de una señal modulada mejora la inmunidad al ruido de la señal de detección.
La señal de CC, que es proporcional a la intensidad de la fuente de luz UV, se utiliza para compensar la disminución de la intensidad de la fuente de luz UV debido al envejecimiento. Como resultado, los puntos cero y span del analizador son estables durante un largo período de tiempo.
El analizador de gas que utiliza NDUV de forma estable y continua puede medir O3 en el gas de muestra mediante estas estructuras y operaciones.
El analizador de gas de absorción UV es ampliamente utilizado para la medición y el monitoreo continuos de O3, que es el principal contribuyente del smog fotoquímico. También se utiliza para controlar el O3 como contaminación en salas limpias de semiconductores.
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