실험실 적외선 가스 분석기는 적외선 흡수 스펙트럼 원리를 바탕으로 가스 성분 및 농도를 검측하고 분석하는 정밀 기기로 환경 검측, 공업 과정 통제, 과학 연구 실험, 의료 진단, 안전 보호 등 분야에 광범위하게 응용된다.그 작업 원리는 주로'서로 다른 기체 분자가 특정 파장의 적외선에 대해 특징적인 흡수봉을 가진다'는 물리적 특성에 근거한다.
실험실 적외선 가스 분석기는 적외선 흡수 스펙트럼 원리를 바탕으로 가스 성분 및 농도를 검측하고 분석하는 정밀 기기로 환경 검측, 공업 과정 통제, 과학 연구 실험, 의료 진단, 안전 보호 등 분야에 광범위하게 응용된다.그 작업 원리는 주로'서로 다른 기체 분자가 특정 파장의 적외선에 대해 특징적인 흡수봉을 가진다'는 물리적 특성에 근거한다.
붉은 외광이 측정을 기다리는 기체를 통과할 때 기체분자는 그 분자의 진동, 로터에너지급의 약진에 대응하는 특정파장의 적외선을 흡수한다.빛 강도의 감쇠 정도를 측정하고 램버-비어(Lambert-Beer) 법칙을 결합하면 목표 가스의 농도를 계산할 수 있다.이 법칙은 빛의 흡수 정도가 기체의 농도와 빛의 길이에 정비례한다는 것을 보여준다.
일반적인 실험실 적외선 가스 분석기는 다음과 같은 핵심 부분으로 구성됩니다.
적외선 광원: 일반적으로 세라믹 가열체나 실리콘 탄소봉과 같은 안정적인 광대역 적외선 복사원을 사용하여 연속적인 적외선 스펙트럼을 제공합니다.
샘플실 (기실): 기체가 흐르는 것을 측정할 챔버실로, 그 내벽은 흡착과 반사 방해를 줄이기 위해 특수 처리를 거친다.가스실 길이 (광선) 는 검측 감도 수요에 따라 설계되며, 긴 광선은 저농도 검측 능력을 향상시킬 수 있다.
광학 필터 시스템: 목표 기체의 특징을 분리하여 파장의 빛을 흡수하는 데 사용된다.흔히 볼 수 있는 기술로는 좁은 대역 간섭 필터(NDIR, 비분산 적외선)와 푸리엽 변환 적외선(FTIR) 간섭기가 있다.NDIR 기술은 단순하고 비용이 저렴하며 단일 또는 소수의 가스 검사에 적합합니다.FTIR은 여러 종류의 가스를 동시에 분석할 수 있으며, 복잡한 혼합 가스 분석에 적합한 스펙트럼 해상도가 높다.
탐측기: 기체를 통과한 후의 적외선 신호를 전신호로 전환한다.상용 탐측기는 열전기 더미, 광전도형 탐측기 (예를 들면 황화연, 텔루륨 카드뮴 수은) 등이 있다.현대 기기는 항상 이중 채널 또는 비교 채널 설계를 채택하여 광로와 참조 광로의 신호를 비교 측정함으로써 광원 파동과 환경 간섭을 효과적으로 제거하고 측정 안정성을 높인다.
신호 처리 및 제어 시스템: 증폭 회로, 모드 변환기 및 마이크로프로세서를 포함하며 데이터 수집, 알고리즘 처리, 농도 계산 및 결과 표시를 담당합니다.현대 기기는 일반적으로 디지털 통신 인터페이스를 갖추고 있어 원격 모니터링과 데이터 전송을 실현할 수 있다.
적외선 가스 분석기는 많은 장점을 가지고 있다: 선택성이 좋고 다른 가스의 교차 간섭을 잘 받지 않는다 (필터나 스펙트럼 해석을 통해 효과적으로 구분할 수 있다).응답 속도가 빠르며 일반적으로 몇 초에서 수십 초 이내에 측정을 완료합니다.시약을 소모할 필요가 없어 운행 원가가 낮다;지속적인 온라인 모니터링이 가능합니다.
흔히 측정 가능한 가스는 이산화탄소(CO₂), 일산화탄소(CO), 메탄(CH₄), 이산화황(SO₂), 질소산화물(NO₂), 휘발성유기물(VOCs) 등이다.예를 들어, 온실 가스 모니터링에서 고정밀 적외선 분석기는 대기 중 CO₂와 CH ₄의 농도 변화를 측정하는 데 사용됩니다.탄광 안전에서 갱내 CH ₄ 농도를 실시간으로 모니터링하여 폭발을 방지하는 데 사용한다;호흡 분석에서는 인체가 숨을 내쉬는 CO 또는 NO를 검사하여 질병 진단을 보조하는 데 사용할 수 있다.
그러나 이 기술은 또한 한계가 있다: 적외선 흡수 특성이 없기 때문에 이중 원자 분자 (예: O, N, H) 와 불활성 가스를 검출할 수 없다;수증기와 분진은 측정을 방해할 수 있으므로 제습, 여과 장치를 갖추어야 한다;높은 습도나 오염된 환경에서는 정기적으로 유지 보수하고 교정해야 한다.
요약하면, 실험실 적외선 가스 분석기는 높은 감도, 높은 선택성 및 안정성으로 가스 분석 분야가되었습니다.없어서는 안 된다의 도구입니다.센서 기술, 마이크로화 광학 소자 및 인공 지능 알고리즘의 발전에 따라 앞으로 적외선 가스 분석기는 더 소형화, 지능화, 다중 그룹 통합 및 저비용 방향으로 지속적으로 진화 할 것입니다.