紅外線氣體分析儀的類型和特點

更新時間：2011-03-11

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紅外線氣體分析儀的類型和特點
1.從光學系統(tǒng)來劃分，可以分為雙光路和單光路兩種。
雙光路從兩個相同的光源或者分配的一個光源，發(fā)出兩路彼此平行的紅外光束，分別通過幾何光路相同的分析氣室、參比氣室后進入檢測器。
單光路從光源發(fā)出的單束紅外光，只通過一個幾何光路。但是對于檢測器而言，接受到的是兩個不同波長的紅外光束，只是它們到達檢測器的時間不同而已。這是利用濾波輪的旋轉(zhuǎn)（在濾波輪上裝有干涉濾光片或濾波氣室），將光源發(fā)出的光調(diào)制成不同波長的紅外光束，輪流送往檢測器，實現(xiàn)時間上的雙光路。

2.從是否把紅外光變成單色光來劃分，可分為不分光型（非色散型）和分光型（色散型）兩種。
不分光型（NDIR）光源發(fā)出的連續(xù)光譜全部都投射到被測樣品上，待測組分吸收其特征吸收波帶的紅外光，由于待測組分往往不止一個吸收帶，因而就NDIR的檢測方式來說具有積分性質(zhì)。因此不分光型儀器的靈敏度比分光型高的多，并且具有較高的信噪比和良好的穩(wěn)定性。其主要缺點是待測樣品各組分間有重疊的吸收峰時，會給測量帶來干擾。
固定分光型（CDIR）分光型儀器采用一套分光系統(tǒng)，使通過測量氣室的輻射光譜與待測組分的特征吸收光譜相吻合。
其優(yōu)點是選擇性好，靈敏度高；缺點是分光后光束能量很小，分光系統(tǒng)任一元件的微小位移都會影響分光的波長。因此，分光型儀器一直用在條件比較好的實驗室，未能用于在線分析。今年來，隨著窄帶干涉濾光片的廣泛使用，分光型儀器開始進入在線分析領(lǐng)域。不過這種窄帶干涉濾光片的分光不同于光柵系統(tǒng)的分光，它不能形成連續(xù)光譜，只能對一個或幾個特定波長附近的狹窄波帶進行選通，因此，將其稱為固定分光型（CDIR）儀器，以別于連續(xù)分光型儀器。

3.從使用的檢測器類型來劃分。
    紅外線氣體分析器中使用的檢測器，目前主要有薄膜電容檢測器、微流量檢測器、光電導檢測器、熱釋電檢測器四種。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的差別，可以將其分為兩類，前兩種屬于氣動檢測器，后兩種屬于固體檢測器。
    氣動檢測器靠氣動壓力差工作，薄膜電容檢測器中的薄膜振動靠這種壓力差驅(qū)動，微流量的檢測器中的流量波動也是由這種壓力差引起的。這種壓力差來源于紅外輻射的能量差，而這種能量差是由測量光路和參比光路形成的，所以氣動檢測器一般和雙光路系統(tǒng)配合使用（也有配用單光路的）。不分光紅外（NDIR）源自氣動檢測器，氣動檢測器內(nèi)密封的氣體和待測氣體相同（通常是待測氣體和氬氣的混合氣），所以光源光譜的連續(xù)輻射到達檢測器后，它只對待測氣體特征吸收波長的光譜有靈敏度，不需要分光就能得到很好的選擇性。
    光電導檢測器和熱釋電檢測器的檢測元件均為固體器件，根據(jù)這一特征將其稱為固體檢測器。固體檢測器直接對紅外輻射能量有響應，對紅外輻射光譜無選擇性，它對待測氣體特征吸收光譜的選擇性是借助于窄帶干涉濾光片實現(xiàn)的。與其配用的光學系統(tǒng)一般為單光路結(jié)構(gòu)，靠相關(guān)濾波輪的調(diào)制形成時間上的雙光路。這種紅外分析器屬于固體分光型儀器。
    由上述可以看出，這兩類檢測器的工作原理不同，配用的光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，從是否需要分光的角度來看，兩者也是不同的。因此，可以由此出發(fā)，將紅外線氣體分析器劃分為兩類：采用氣動檢測器的不分光型紅外分析器和采用固體檢測器的固定分光型紅外分析器。
    這兩類儀器相比，前者的靈敏度和檢出限明顯優(yōu)于后者，而后者的結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整容易、體積小、價格低又勝過前者。前者是紅外線氣體分析器的傳統(tǒng)產(chǎn)品，也是目前的主流產(chǎn)品。在整機工作原理、光學系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號調(diào)制方式和檢測方法等諸多方面，這兩類儀器均有顯著差別。

4.從檢測組分的數(shù)量來劃分，有單組份和多組分兩種。

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紅外線氣體分析儀的類型和特點