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1、1,红外分析仪的原理,近红外区光谱：0.78-2.5um。 中红外区光谱：2.5-40um。 远红外区光谱：40-1000um。 在分子中，根据量子力学理论，分子中存在电子能级和分子内原子间的震动和整个分子转动能级。当电子能级和震动-转动能级发生跃迁时，就会产生分子吸收光谱或分子发射光谱，表现为带状光谱。如果分子的能级由基态跃迁至激发态，产生吸收光谱：反之产生发射光谱。,2,分子震动,分子是由原子组成的,氢和氧原子,水分子,3,分子震动,: 伸缩振动和弯曲振动,对称振动 H-O-H,不对称H-O-H,弯曲振动 H-O-H,4,红外分析仪的原理,电子能级跃迁吸收光谱位于紫外和可见光波段，（200
2、-780）nm.1-20eV 分子内原子间的震动能级发生跃迁时吸收光谱位于近红外和中红外波段（780nm-25um）。0.05-1eV.红外吸收光谱也称为分子震动光谱。 整个分子转动能级发生跃迁时，吸收光谱位于远红外和微波波段（25-10000）um。0.001-0.05eV,5,电磁波频谱,光谱区域,波数 (cm-1),电子激发,电子跃迁,分子跃迁,分子转动,106,105,103,102,104,107,10,1,X-射线,紫外线,红外线,微波,14,285,4,000,400,100,近红外,中红外,远红外,Absorbance,弱,强,6,红外分析仪的原理,分子不同能级间的跃迁，产生不
3、同的分子吸收或发射光谱。震动能级跃迁所产生的电磁波谱处于中红外光谱区。 当特定的波长的红外光与分子相遇时，如果光与分子不发生相互作用，则光随即通过该物质，不产生吸收光谱：,N2,Symmetrical Homonuclear Molecule:,dm/dx = 0 No IR Absorption Transparent,l = 2 - 25 m,7,红外分析仪的原理,如果光与分子以特定的方式发生相互作用，则物质吸收该波长的光。产生吸收光谱。这时我们称之为红外活性。,8,红外分析仪的原理,CO,9,红外分析仪的原理,不同的气体分子有不同的红外光吸收特征波长，例如在214.5m范围内，SO2的吸
4、收峰在4.0m及7.35m,而CO2的吸收峰在2.78m.4.28m.14.3m等。 。 各种极性分子的气体如SO2.CO2.H2O气等，对红外光都具有吸收作用，而双原子分子气体如H2.O2.N2等则没有吸收作用。 气体分子对红外光有选择性地吸收和比尔定律是红外气体分析的基础。,10,几种气体分子的特征吸收波长,分子式 吸收峰波长UM CO 2.37 4.65 CO2 2.7 4.26 14.5 C2H2 2.5 3.1 7.5-7.75 CH4 3.3 7.65 C2H4 3.45 5.3 7 10.5 NH3 10.4 NO 5.2 SO2 7.3 H2O 2.0 2.8,11,红外分析仪
5、的原理,郎伯比尔定律：I=I0e-cL I0红外线入射光强度。 I红外线透射光强度。 气体常数 。 c气体浓度。 L气室长度。,12,红外分析仪的分类,按红外光谱的特性分类： 1， 分光型红外分析（色散型）。优点：选择性好，灵敏度较高。缺点：分光后，光束能量小（limas11,multiwave)。 2， 非分光型红外分析仪（非色散型）。灵敏度更高，信/噪比高，稳定性好。缺点：吸收峰有重叠。(Uras14,Uras26). 按检测器分类： 1，薄膜电容检测器。 2，微流量检测器。 3，半导体检测器。,13,红外分析仪的分类,按光学系统分： 单光路：Multiwave ,Limas11. 双光路
6、：uras14.uras26,14,传统的国厂红外仪,15,传统的国厂红外仪,16,红外分析仪的组成,调制单元。 光源。 切光片。 切光马达。 气室。 标定池。 检测器。 加热器。 压力传感器。 Power module IR Module board. Sensor CPU Syscon board。,17,EL6010 系列红外分析仪,18,Uras 14 Diagram,Sensor electronic - board,RS 232,Internal Bus,Software e.g. 1.3.2,Detector specific dates EEPROM,Sensor CPU -
7、board,60C,Sensor,Temp. Fuse,Heater,19,光 源,红外光源： 按类型分类，单光源（ABB和SIEMENS)和双光源. 按发光体分类，陶瓷光源（ABB)，合金丝光源。激光光源（成本高，寿命短）。 ABB光源是陶瓷光源，抛物面反射体，寿命长，密封隔爆。 为增加寿命，内部填充特殊气体。,20,检测器,位置：位于气室的末端。根据应用，可以安装1-4个检测器，每一光路最多可以安装两个检测器。 结构：薄膜电容检测器：又称薄膜微音器，由金属薄膜动极和定极组成电容器，当接收气室的压力受红外辐射能的影响而变化时，推动动偏相对于定片移动，把被测组分的变化转化为电容量的变化。ABB检测器有两个气室，内部填充被测气体，气室是串联性的，它有两大优点：零点稳定，抗干扰能力强。预放大器和其在一起，测温元件在预放大器中，用以温度补偿。当有多个检测器时只有第一个检测器的测温元件被使用。有3个跨接线，分别为X1,X3,X10.,21,检测器,ABB检测器是薄膜电容检测器。,
