Metoda niedyspersyjnej absorpcji promieniowania ultrafioletowego (NDUV) to metoda wykorzystująca absorpcję molekularną promieniowania ultrafioletowego. W szczególności, ponieważ ozon (O3) absorbuje promieniowanie UV o określonej długości fali, metoda ta może być stosowana do pomiaru gazu O3. Ponieważ O3 ma maksymalne pasmo absorpcji w obszarze ultrafioletu przy 253,7 nm, ta długość fali jest używana do pomiaru jego stężenia. Poniższa sekcja wyjaśnia pomiar O3 w próbce gazu za pomocą NDUV.
Rysunek 1: Podstawowa struktura analizatora gazu wykorzystującego NDUV.
Światło ultrafioletowe o określonej długości fali (światło padające) ze źródła światła UV jest absorbowane przez O3 w próbce gazu wprowadzonej do kuwety pomiarowej. Ilość pochłoniętego światła oznacza się poprzez pomiar fotodetektorem promieniowania UV selektywnie przepuszczanego przez filtr optyczny. Zgodnie z prawem Lamberta-Beera dla pomiaru fotodetektora obliczane jest stężenie O3 w próbce gazu. (Rysunek 1)
Zależność między absorpcją promieniowania UV a stężeniem gazu jest określona przez prawo Lamberta-Beera.
Wielkość absorpcji padającego światła zmienia się w zależności od stężenia cząsteczek absorbujących. Zależność ta jest wyrażona przez prawo Lamberta-Beera.
Ι = Ι0exp (-μcd)
Ι: Natężenie światła przechodzącego
Ι0: Natężenie światła padającego
c: Stężenie cząsteczek absorbujących (składnik mierzony)
μ: Współczynnik absorpcji (stały określony przez cząsteczkę i długość fali)
d: Grubość warstwy cząsteczki absorbującej (warstwa gazu)
Analizator wykorzystujący NDUV nazywany jest analizatorem gazu z absorpcją UV. Ma prostą konstrukcję, jest łatwy w utrzymaniu i ma cechy odpowiednie do ciągłego pomiaru, dlatego jest używany do pomiaru O3.
Rysunek 2: Struktura i zasada działania analizatora gazu absorpcyjnego UV
Gdy światło UV (światło padające) jest stale emitowane, podczas gdy próbka gazu przepływa przez komorę gazową, O3 w próbce gazu absorbuje światło UV proporcjonalnie do stężenia ozonu w gazie. Wraz ze wzrostem stężenia O3 wzrasta również ilość pochłoniętego promieniowania UV w komorze gazowej. Światło UV zaabsorbowane w komorze gazowej jest separowane przez filtr optyczny i przesyłane do detektora. To transmitowane światło jest wykrywane przez fotodetektor (fotodiodę), a stężenie O3 w próbce gazu jest stale mierzone przez przetwarzanie tego sygnału.
Metoda modulacji krzyżowej z gazem referencyjnym, który jest generowany przez usunięcie O3 z próbki gazu, poprawia odporność na zakłócenia sygnału detekcji i zmniejsza efekt zmniejszenia natężenia światła źródła światła UV.
Metoda modulacji krzyżowej to modulacja z okresowym przełączaniem gazów w kuwecie pomiarowej przez zespół zaworu elektromagnetycznego. W metodzie modulacji krzyżowej gaz próbki i gaz odniesienia są naprzemiennie przełączane przez zespół zaworu elektromagnetycznego i wprowadzane do komory gazowej w regularnych odstępach czasu w celu modulacji sygnału detektora. Dzięki zastosowaniu tego modulowanego sygnału detekcji, szumy są redukowane i możliwy jest bardzo dokładny ciągły pomiar gazu. Punkt zerowy analizatora jest stabilny, ponieważ gaz referencyjny, który nie zawiera mierzonego składnika, jest zawsze mierzony jako gaz o zerowym stężeniu.
Właściwa metoda modulacji krzyżowej wykorzystuje zespół zaworu elektromagnetycznego do mechanizmu przełączającego (mechanizmu modulacji) do naprzemiennego przepływu próbki gazu i gazu odniesienia do jednej celi gazowej. Gaz odniesienia wpływający do celi gazowej jest wytwarzany przez usunięcie O3 z próbki gazu za pomocą rozkładacza ozonu. (Rysunek 3)
Rysunek 3: Budowa i zasada działania analizatora gazów ozonu (O3)
Dzięki NDUV z modulacją krzyżową, promieniowanie UV wykryte przez fotodetektor jest dzielone na sygnał zmienny AC (modulowany) i sygnał stały DC w procesie przetwarzania sygnału. Sygnał AC jest wzmacniany jako stężenie O3 i obliczane jest jego stężenie. Zastosowanie sygnału modulowanego poprawia odporność sygnału detekcji na zakłócenia.
Sygnał DC, który jest proporcjonalny do intensywności źródła światła UV, służy do kompensacji spadku intensywności źródła światła UV spowodowanego starzeniem się. W rezultacie punkty zerowe i zakresowe analizatora są stabilne przez długi okres czasu.
Analizator gazów wykorzystujący NDUV stabilnie i w sposób ciągły może mierzyć stężenie O3 w próbce gazu za pomocą tych struktur i operacji.
Gazowy analizator absorpcyjny UV jest szeroko stosowany do ciągłego pomiaru i monitorowania O3, który jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do powstawania smogu fotochemicznego. Jest również używany do monitorowania O3 występującego jako zanieczyszczenia w czystych pomieszczeniach półprzewodnikowych.
Masz pytania lub prośby? Skorzystaj z tego formularza, aby skontaktować się z naszymi specjalistami.


