วิธีการดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตแบบไม่กระจาย (NDUV)

สารบัญ

ทฤษฎีการตรวจวัด

วิธีการดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตแบบไม่กระจาย (NDUV) คืออะไร?

วิธีการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตแบบไม่กระจายตัว (NDUV) เป็นวิธีการที่ใช้การดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตของโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากโอโซน (O ₃) ดูดซับรังสียูวีที่ความยาวคลื่นเฉพาะดังนั้นวิธีนี้จึงสามารถใช้ในการวัดก๊าซ O ₃ ได้ เนื่องจากก๊าซ O ₃ มีแถบการดูดกลืนสูงสุดในบริเวณอัลตราไวโอเลตที่ 253.7 นาโนเมตร ความยาวคลื่นนี้จึงใช้เพื่อวัดความเข้มข้น ส่วนต่อไปนี้อธิบายการวัด O ₃ ในก๊าซตัวอย่างโดย NDUV

ทฤษฎีการตรวจวัด ของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโดยใช้ NDUV

รูปที่ 1: โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโดยใช้ NDUV

แสงอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (แสงตกกระทบ) จากแหล่งกําเนิดแสงยูวีจะถูกดูดซับโดย O ₃ ในตัวอย่างก๊าซที่นําเข้าในห้อง (เซลล์แก๊ส) ที่จะวัด ปริมาณที่ดูดซึมได้มาจากการวัดรังสียูวีที่เลือกส่งผ่านฟิลเตอร์ออปติคัลด้วยเครื่องตรวจจับแสง โดยกฎ Lambert-Beer สําหรับการวัดเครื่องตรวจจับแสง จะคํานวณความเข้มข้นของ O ₃ ในก๊าซตัวอย่าง (รูปที่ 1)

ความสัมพันธ์ระหว่างการดูดซับ UV และความเข้มข้นของก๊าซถูกกำหนดโดยกฎของแลมเบิร์ต-เบียร์

กฎของแลมเบิร์ต-เบียร์

ปริมาณการดูดกลืนของแสงตกกระทบจะแตกต่างกันไปตามความเข้มข้นของโมเลกุลที่ดูดกลืน ความสัมพันธ์นี้แสดงโดยกฎของแลมเบิร์ต-เบียร์

Ι = Ι0exp (-μcd)

Ι: ความเข้มของแสงที่ส่งผ่าน
Ι ₀: ความเข้มของแสงตกกระทบ
c: ความเข้มข้นของโมเลกุลที่ดูดซับ (ส่วนประกอบที่วัดได้)
μ: ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืน (ค่าคงที่กําหนดโดยโมเลกุลและความยาวคลื่น)
d: ความหนาของชั้นโมเลกุลดูดซับ (ชั้นแก๊ส)

โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซดูดกลืนแสงยูวี

เครื่องวิเคราะห์ที่ใช้ NDUV เรียกว่าเครื่องวิเคราะห์ก๊าซดูดซับรังสียูวี มีโครงสร้างที่เรียบง่าย บํารุงรักษาง่าย และมีคุณสมบัติที่เหมาะสมสําหรับการวัดแบบต่อเนื่อง จึงใช้สําหรับการวัด O ₃

รูปที่ 2: โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซดูดกลืน UV

โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซดูดกลืนแสงยูวี

เมื่อแสงยูวี (แสงตกกระทบ) ถูกฉายรังสีอย่างต่อเนื่องในขณะที่ samp ก๊าซไหลผ่านเซลล์แก๊ส O ₃ ในตัวอย่างก๊าซดูดซับแสงยูวีตามสัดส่วนของความเข้มข้นของก๊าซ เมื่อความเข้มข้นของ O ₃ เพิ่มขึ้นปริมาณรังสียูวีที่ดูดซึมในเซลล์ก๊าซก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน แสงยูวีที่ดูดซับในเซลล์แก๊สจะถูกเลือกโดยฟิลเตอร์ออปติคัลและส่งไปยังเครื่องตรวจจับ แสงที่ส่งผ่านนี้ถูกตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับภาพถ่าย (โฟโตไดโอด) และความเข้มข้นของ O ₃ ในก๊าซตัวอย่างจะถูกวัดอย่างต่อเนื่องโดยการประมวลผลสัญญาณสําหรับการตรวจจับ สัญญาณ

วิธีการมอดูเลตข้ามกับ ก๊าซอ้างอิงซึ่งสร้างขึ้นโดยการถอด O ₃ ในก๊าซตัวอย่างช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนสําหรับสัญญาณการตรวจจับและลดผลกระทบของการลดความเข้มของแสงของแหล่งกําเนิดแสงยูวี

วิธีการครอสมอดูเลชั่น

วิธีการมอดูเลชั่นแบบครอสคือการมอดูเลชั่นด้วยการสลับก๊าซเป็นระยะสำหรับเซลล์ก๊าซโดยชุดวาล์วโซลินอยด์ ในวิธี Cross-Modulation ก๊าซตัวอย่างและก๊าซเปรียบเทียบจะถูกสลับกันโดยชุดวาล์วโซลินอยด์และนำเข้าสู่เซลล์ก๊าซเป็นระยะเพื่อมอดูเลชั่นสัญญาณตรวจจับ การใช้สัญญาณตรวจจับที่มอดูเลชั่นนี้ช่วยลดสัญญาณรบกวน และสามารถวัดก๊าซอย่างต่อเนื่องที่มีความแม่นยำสูงได้ จุดศูนย์ของเครื่องวิเคราะห์จะเสถียรเนื่องจากก๊าซอ้างอิงที่ไม่มีส่วนประกอบที่วัดได้จะถูกวัดเป็นก๊าซที่มีความเข้มข้นเป็นศูนย์เสมอ

โครงสร้างและหลักการทํางานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโอโซน (O ₃)

วิธีการ Cross-Modulation จริงใช้หน่วยโซลินอยด์วาล์วสําหรับกลไกการสลับ (กลไกการมอดูเลต) เพื่อสลับกันไหลก๊าซตัวอย่างและก๊าซอ้างอิงลงในเซลล์ก๊าซเดียว ก๊าซอ้างอิงที่ไหลเข้าสู่เซลล์ก๊าซถูกสร้างขึ้นโดยการกําจัด O ₃ ออกจาก samp ก๊าซโดยใช้ตัวย่อยสลายโอโซน (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: โครงสร้างและหลักการทํางานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโอโซน (O ₃)

โดย NDUV กับ Cross-Modulation รังสียูวีที่ตรวจพบโดยเครื่องตรวจจับแสงจะแบ่งออกเป็นสัญญาณ AC (สัญญาณมอดูเลต) และสัญญาณ DC ในการประมวลผลสัญญาณ และสัญญาณ AC จะถูกขยายเป็น O ₃ คํานวณความเข้มข้นและความเข้มข้น O ₃ การใช้สัญญาณมอดูเลตช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนของสัญญาณตรวจจับ

สัญญาณ DC ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความเข้มของแหล่งกําเนิดแสง UV ใช้เพื่อชดเชยความเข้มที่ลดลงของแหล่งกําเนิดแสง UV เนื่องจากอายุมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ จุดศูนย์และช่วงของเครื่องวิเคราะห์จึงมีเสถียรภาพเป็นระยะเวลานาน
เครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ใช้ NDUV อย่างเสถียรและต่อเนื่องสามารถวัด O ₃ ในก๊าซตัวอย่างได้ด้วยโครงสร้างและการทํางานเหล่านี้

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซดูดซับรังสียูวีใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการวัดและตรวจสอบ O ₃ อย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของหมอกควันโฟโตเคมี นอกจากนี้ยังใช้เพื่อตรวจสอบ O ₃ เป็นการปนเปื้อนในห้องปลอดเชื้อเซมิคอนดักเตอร์