Méthode d'absorption ultraviolette non dispersive (NDUV)

Table des matières

Principe de mesure

Qu'est-ce que la méthode d'absorption ultraviolette (UV) non dispersive (NDUV) ?

La méthode d'absorption ultraviolette non dispersive (NDUV) est une méthode qui utilise l'absorption ultraviolette moléculaire. En particulier, puisque l'ozone (O₃) absorbe les radiations UV à une longueur d'onde spécifique, cette méthode peut être utilisée pour mesurer le gaz O₃. Puisque le gaz O₃ a une bande d'absorption maximale dans la région ultraviolette à 253,7 nm, cette longueur d'onde est utilisée pour mesurer sa concentration. La section suivante explique la mesure de l'O₃ dans un gaz échantillon par NDUV.

Principe de mesure de l'analyseur de gaz utilisant NDUV

Figure 1 : Structure de base d'un analyseur de gaz utilisant NDUV.

La lumière ultraviolette d'une longueur d'onde spécifique (lumière incidente) provenant de la source de lumière UV est absorbée par O₃ dans le gaz échantillon introduit dans la chambre (cellule à gaz) à mesurer. La quantité absorbée est obtenue en mesurant l'UV transmis sélectivement à travers un filtre optique avec un photodétecteur. Par la loi de Lambert-Beer pour la mesure du photodétecteur, la concentration de O₃ dans le gaz échantillon est calculée. (Figure 1)

La relation entre l’absorption UV et la concentration de gaz est déterminée par la loi de Lambert-Beer.

Loi de Lambert-Beer

La quantité d'absorption de la lumière incidente varie en fonction de la concentration en molécules absorbantes. Cette relation est exprimée par la loi de Lambert-Beer.

Ι = Ι0exp (-μcd)

Ι: Intensité de la lumière transmise
Ι ₀: Intensité de la lumière incidente
c: Concentration des molécules absorbantes (composant mesuré)
μ: Coefficient d'absorption (constante déterminée par la molécule et la longueur d'onde)
d: Épaisseur de la couche de molécules absorbantes (couche de gaz)

Structure et principe de fonctionnement de l'analyseur de gaz d'absorption UV

Un analyseur utilisant la NDUV est appelé un analyseur de gaz par absorption UV. Il est simple dans sa structure, facile à entretenir, et possède des caractéristiques adaptées à la mesure continue, il est donc utilisé pour la mesure de l'O₃.

Figure 2 : Structure et principe de fonctionnement de l'analyseur de gaz d'absorption UV

Structure et principe de fonctionnement de l'analyseur de gaz d'absorption UV

Lorsque la lumière UV (lumière incidente) est continuellement irradiée pendant que le gaz échantillon s'écoule à travers la cellule de gaz, l'O₃ dans le gaz échantillon absorbe la lumière UV en proportion de la concentration du gaz. À mesure que la concentration d'O₃ augmente, la quantité de lumière UV absorbée dans la cellule de gaz augmente également. La lumière UV absorbée dans la cellule de gaz est sélectionnée par un filtre optique et transmise au détecteur. Cette lumière transmise est détectée par un photodétecteur (photodiode), et la concentration d'O₃ dans le gaz échantillon est continuellement mesurée par le traitement du signal pour le signal de détection.

Méthode de modulation croisée avec gaz de référence, qui est généré en éliminant O₃ dans le gaz échantillon, améliore l'immunité au bruit pour le signal de détection et réduit l'effet de la diminution de l'intensité lumineuse de la source de lumière UV.

Méthode de modulation croisée

La méthode modulation croisée croisée consiste à commuter périodiquement les gaz d'une cellule de mesure par une électrovanne. Dans cette méthode, un gaz échantillon et un gaz de comparaison sont commutés alternativement par une électrovanne et introduits dans la cellule à intervalles réguliers afin de moduler le signal du détecteur. Ce signal de détection modulé réduit le bruit et permet une mesure continue et très précise du gaz. Le point zéro de l'analyseur est stable, car le gaz de référence, qui ne contient pas le composant mesuré, est toujours mesuré comme un gaz de concentration nulle.

Structure et principe de fonctionnement de l'analyseur de gaz d'ozone (O₃)

La méthode de modulation croisée réelle utilise une unité de vanne solénoïde pour le mécanisme de commutation (mécanisme de modulation) afin de faire circuler alternativement un gaz échantillon et un gaz de référence dans une cellule de gaz. Le gaz de référence qui pénètre dans la cellule de gaz est généré en éliminant O₃ du gaz échantillon à l'aide d'un décomposeur d'ozone. (Figure 3)

Figure 3 : Structure et principe de fonctionnement de l'analyseur de gaz d'ozone (O₃)

Par NDUV avec la modulation croisée, l'UV détecté par le photodétecteur est divisé en signal AC (signal de modulation) et signal DC dans le traitement du signal, et le signal AC est amplifié en concentration d'O₃ et la concentration d'O₃ est calculée. L'utilisation d'un signal modulé améliore l'immunité au bruit du signal de détection.

Le signal DC, qui est proportionnel à l'intensité de la source de lumière UV, est utilisé pour compenser la diminution de l'intensité de la source de lumière UV due au vieillissement. En conséquence, les points zéro et d'étendue de l'analyseur sont stables sur une longue période de temps.
L'analyseur de gaz utilisant NDUV peut mesurer O₃ dans le gaz échantillon de manière stable et continue grâce à ces structures et opérations.

Produits

L'analyseur de gaz par absorption UV est largement utilisé pour la mesure et la surveillance continues de l'O₃, qui est le principal contributeur au smog photochimique. Il est également utilisé pour surveiller l'O₃ en tant que contamination dans les salles blanches de semi-conducteurs.