Metoda fluorescencji ultrafioletowej (UVF)

Spis treści

• Czym jest metoda fluorescencji ultrafioletowej (UV) (UVF)?
• Struktura i zasady działania analizatora gazu wykorzystującego detektor UVF
• Budowa i zasada działania analizatora dwutlenku siarki (SO₂)
• Redukcja czynników wpływających na pomiar
• Porównanie z metodą niedyspersyjnej absorpcji podczerwieni (NDIR)
• Produkty powiązane

Fluorescencja to emisja światła przez substancję, która pochłonęła energię świetlną, taką jak światło ultrafioletowe. Kiedy cząsteczka pochłonie energię światła, staje się niestabilnym stanem o wysokiej energii (stan wzbudzony), a po wyemitowaniu światła powraca do pierwotnego stanu energetycznego (stan podstawowy).

Przykładowo, jeśli mierzonym składnikiem jest dwutlenek siarki (SO₂) w próbce gazu, naświetlanie próbki gazu promieniowaniem ultrafioletowym o określonej długości fali (190nm-230nm) spowoduje fluorescencję. Kiedy cząsteczki SO₂ są naświetlane promieniowaniem UV, pochłaniają promieniowanie UV i przechodzą w stan wzbudzony (SO₂*) w określonym stopniu, a SO₂* powraca do stanu podstawowego poprzez emisję promieniowania UV o długości fali dłuższej niż długość fali pochłoniętego promieniowania UV. (Równanie 1)

Równanie 1: Reakcja fluorescencji (dla SO₂)

(1) pokazuje, że SO₂ pochłania energię hv1 promieniowania UV, aby przejść w stan wzbudzony, oraz
(2) pokazuje, że energia hv2 promieniowania UV jest emitowana, gdy SO₂* w stanie wzbudzonym powraca do stanu podstawowego.

Ponieważ stężenie SO₂ jest proporcjonalne do intensywności fluorescencji (240-420nm) wywołanej przez SO₂*, stężenie SO₂ mierzy się, wykrywając intensywność fluorescencji.

Zasada ta jest stosowana do ciągłego pomiaru stężenia dwutlenku siarki (SO₂) w próbce gazu.
W poniższych sekcjach opisano pomiar stężenia SO₂w próbce gazu przy użyciu UVF.

Analizator gazów wykorzystujący UVF przepływa próbkę gazu do komory fluorescencyjnej, a fluorescencja UV (równanie 1) wywołana promieniowaniem UV i SO₂ w komórce fluorescencyjnej jest selektywnie przenoszona przez filtr optyczny i wykrywana przez fotodetektor w celu pomiaru stężenia gazu (rysunek 1).

Rysunek 1: Struktura i zasady działania analizatora gazu wykorzystującego promieniowanie UVF

Budowa i zasada działania analizatora dwutlenku siarki (SO₂)

W tej części wyjaśniono budowę i zasady działania analizatora gazów, który w sposób ciągły mierzy SO₂ w otaczającym powietrzu.

Przykładową ogólną strukturę analizatora przedstawiono na rysunku 2. Jako źródło światła UV używana jest lampa ksenonowa. W celu ciągłego pomiaru stężenia SO₂ z dużą dokładnością, analizator zawiera różne mechanizmy zmniejszające współczynniki błędu pomiaru, w tym detektor do kompensacji zmian natężenia światła z lampy ksenonowej.

Rysunek 2: Struktura i zasada działania analizatora gazu fluorescencji UV

Zasada działania jest następująca.

Próbka gazu jest naświetlana światłem ultrafioletowym o określonej długości fali podczas przepływu przez komorę pomiarową. W zależności od stężenia SO₂ w próbce gazu, zmienia się absorpcja światła UV, zmienia się również intensywność światła fluorescencyjnego. Fluorescencja dostaje się do detektora jako światło przechodzące selektywnie przez filtr optyczny i jest wykrywana przez fotodetektor (fotopowielacz). Sygnał ten jest przetwarzany w celu obliczenia stężenia SO₂, a tym samym analizy ciągłego pomiaru stężenia SO₂w próbce gazu.

Na pomiar stężenia SO₂ za pomocą UVF mają wpływ zmiany natężenia światła źródła światła UV oraz specyficzne węglowodory aromatyczne w próbce gazu. Analizator wykorzystujący UVF redukuje te czynniki poprzez wykorzystanie różnych mechanizmów i funkcji.

Rysunek 3: Redukcja czynników wpływających na pomiar.

HORIBA wykorzystuje metodę fluorescencji ultrafioletowej (UVF) lub metodę niedyspersyjnej absorpcji w podczerwieni (NDIR) jako metody pomiaru SO₂. HORIBA zapewnia optymalne konfiguracje analizatorów, dobrane do celu użytkowania i środowiska pracy, wykorzystując cechy każdej z metod. W tej sekcji podsumowano cechy obu metod. (Tabela 1)

Aby uzyskać więcej informacji na temat niedyspersyjnej absorpcji podczerwieni (NDIR), kliknij tutaj.

Niniejsza tabela stanowi porównanie naszych produktów.

Tabela 1: Porównanie metody fluorescencji ultrafioletowej i metody niedyspersyjnej absorpcji w podczerwieni (SO₂)

Optymalna metoda jest wybierana głównie na podstawie zakresu stężeń pomiarowych_SO2. Na przykład przy pomiarze SO₂w otaczającym powietrzu stosuje się analizator UVF, a przy pomiarze SO₂w spalinach stosuje się analizator NDIR.