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激光氣體分析儀作用原理基于哪兩個(gè)方面?

更新時(shí)間:2025-02-14點(diǎn)擊次數:54
  激光氣體分析儀是一種利用激光與氣體分子之間的相互作用原理來(lái)進(jìn)行氣體成分分析的儀器,其工作原理主要基于光譜測量和氣體體積測量?jì)蓚€(gè)方面。以下是對其工作原理的詳細解析:
  1.光譜測量
  激光吸收光譜法
  原理:不同氣體分子對特定波長(cháng)的激光具有不同的吸收特性。當激光光束穿過(guò)氣體樣品時(shí),特定氣體分子會(huì )吸收與其吸收光譜相匹配的激光波長(cháng),導致光強度減弱。通過(guò)測量吸收后的激光強度變化,可以確定氣體的濃度。
  過(guò)程:首先使用調諧半導體激光器作為光源,能夠在特定的窄波段范圍內快速調諧激光波長(cháng),精確匹配待測氣體的吸收峰。激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過(guò)待測氣體樣品,由于特定氣體分子在特定波長(cháng)處具有吸收峰,部分激光能量被吸收,光強度減弱。激光通過(guò)氣體后,剩余的激光光強被探測器接收,探測器將光信號轉換為電信號,測量激光強度的衰減。最后,分析儀通過(guò)計算吸收光譜的強度和形狀,使用朗伯 - 比爾定律來(lái)推導出氣體的濃度。
  光聲光譜法
  原理:利用激光照射氣體樣品,使特定波長(cháng)的光被氣體吸收后產(chǎn)生局部熱膨脹,導致壓力波(聲波)的產(chǎn)生。
  過(guò)程:激光器發(fā)射特定波長(cháng)的光,調制頻率與聲學(xué)諧振器的共振頻率匹配。氣體吸收激光能量后,產(chǎn)生非輻射躍遷,導致局部熱化和膨脹。由于光的調制效應,膨脹和收縮產(chǎn)生周期性的聲波。聲波被置于氣室中的高靈敏度麥克風(fēng)檢測,麥克風(fēng)將聲波信號轉換為電信號。通過(guò)信號放大和處理,得到與氣體濃度成正比的輸出信號。
  2.氣體體積測量
  容器法:利用標準氣體充實(shí)或稀釋容器,通過(guò)測量容器內氣體的壓力或體積變化來(lái)計算被測氣體的濃度。
  流量法:通過(guò)測量氣體通過(guò)特定容器或管道的流速來(lái)計算體積。
  吸收法:利用氣體分子對激光的吸收特性,通過(guò)測量激光透過(guò)氣體樣品前后的強度差來(lái)計算濃度。