重庆科技学院：《油气在线分析理论与方法》课程教学课件（PPT）第03章 红外线气体分析仪原理

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第三章 红外线气体分析仪原理

重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 、电磁辐射波谱和吸收光谱法 二、红外线气体分析器的测量原理 ●(三、红外线气体分析器的类型和特点 目录 ●(四、光学系统的构成部件 五、采用气动检测器的不分光型红外分析器 六、采用固体检测器的固定分光型红外分析器 七、测量误差分析

2 二、红外线气体分析器的测量原理 第 2 页 三、红外线气体分析器的类型和特点 目 录 一、电磁辐射波谱和吸收光谱法 四、光学系统的构成部件 五、采用气动检测器的不分光型红外分析器 六、采用固体检测器的固定分光型红外分析器 七、测量误差分析

重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 31电磁辐射波谱和吸收光谱法 3.1.1电磁辐射 电磁辐射是以极快速度通过空间传播的光量子流,是一种能量的形式。 电磁辐射具有波动性与微粒性,可用普朗克方程式联系起来。 E=hv 式中E辐射的光子能量,J;v辐射的频率,sl; h普朗克常数,6.626×1034Js

3.1 电磁辐射波谱和吸收光谱法 3.1.1电磁辐射 电磁辐射是以极快速度通过空间传播的光量子流，是一种能量的形式。 电磁辐射具有波动性与微粒性，可用普朗克方程式联系起来。 式中 E——辐射的光子能量，J ；ν——辐射的频率，s -1； h——普朗克常数，6.626×10-34 J·s 。 E = h

重科技院 CHONGQING UNIVE RSITY OF SCIENCE TEOINOIOGY 312吸收光谱法 电磁辐射与物质相互作用时产生辐射的吸收,引起原子、分子内部量子化能级之间 的跃迁,测量辐射波长或强度变化的一类光学分析方法,称为吸收光谱法。 吸收光谱法是基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法,包括原子吸收光谱法 和分子吸收光谱法两类 紫外可见分光光度法、红外吸收光谱法均属于分子吸收光谱分析法

3.1.2 吸收光谱法 电磁辐射与物质相互作用时产生辐射的吸收，引起原子、分子内部量子化能级之间 的跃迁，测量辐射波长或强度变化的一类光学分析方法，称为吸收光谱法。 吸收光谱法是基于物质对光的选择性吸收而建立的分析方法，包括原子吸收光谱法 和分子吸收光谱法两类. 紫外-可见分光光度法、红外吸收光谱法均属于分子吸收光谱分析法

重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 32红外线气体分析器的测量原理 321红外线分析器测量原理 红外线是电磁波谱中的一段,介于可见光区和微波区之间,因为它在可见光谱红光 界限之外,所以得名红外线。 在整个电磁波谱中红外波段的热功率最大,红外辐射主要是热辐射。在红外线气体 分析器中,使用的波长范围通常在1~16m之内,主要集中在2~12pm之间

3.2 红外线气体分析器的测量原理 3.2.1 红外线分析器测量原理 红外线是电磁波谱中的一段，介于可见光区和微波区之间，因为它在可见光谱红光 界限之外，所以得名红外线。 在整个电磁波谱中红外波段的热功率最大，红外辐射主要是热辐射。在红外线气体 分析器中，使用的波长范围通常在1～16μm之内，主要集中在2～12μm 之间

重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 322特征吸收波长 红外吸收光谱也称为分子振动光谱。当某一波长红外辐射的能量恰好等于某种分 子振动能级的能量之差时,才会被该种分子吸收,并产生相应的振动能级跃迁,这 波长便称为该种分子的特征吸收波长

3.2.2 特征吸收波长 ◼ 红外吸收光谱也称为分子振动光谱。当某一波长红外辐射的能量恰好等于某种分 子振动能级的能量之差时，才会被该种分子吸收，并产生相应的振动能级跃迁，这 一波长便称为该种分子的特征吸收波长

80 CO 100 100 80 求 O2 0 100 40 20 3456789101112131415 456789101112131415 波长/μ 波长/p 图3-2部分常见气体的红外吸收光谱

图3-2 部分常见气体的红外吸收光谱

重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 所谓特征吸收波长是指吸收峰处的波长(中心吸收波长),在特征吸收 波长附近,有一段吸收较强的波长范围 红外吸收曲线不是简单的锐线,而是一段连续的较窄的吸收峰。这段 波长范围可称为“特征吸收波带” C出H2 40

➢所谓特征吸收波长是指吸收峰处的波长(中心吸收波长)，在特征吸收 波长附近，有一段吸收较强的波长范围. ➢红外吸收曲线不是简单的锐线，而是一段连续的较窄的吸收峰。这段 波长范围可称为“特征吸收波带

重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY 323红外线气体分析器的类型 (1)从是否采用分光技术来划分,可分为分光型(色散型) 和非分光型(非色散型)两种

3.2.3 红外线气体分析器的类型 (1)从是否采用分光技术来划分，可分为分光型(色散型) 和非分光型(非色散型)两种

重科技院 CHONGQING UNIE RSTY OF SCIENCE A TEOINOI OGY >分光型R)分光型是根据待测组分的特征吸收光谱,采用一套分光系统(可连续 改变波长),使通过介质层的辐射光谱与待测组分的特征吸收光谱相吻合,以对待测 组分进行定性、定量的测定。 >优点是选择性好,灵敏度也比较高。 缺点是分光系统分光后光束的能量很小,光学系统任一元件位置的微小变化,都会 严重影响分光的波长

➢分光型(DIR) 分光型是根据待测组分的特征吸收光谱，采用一套分光系统(可连续 改变波长)，使通过介质层的辐射光谱与待测组分的特征吸收光谱相吻合，以对待测 组分进行定性、定量的测定。 ➢优点是选择性好，灵敏度也比较高。 ➢缺点是分光系统分光后光束的能量很小，光学系统任一元件位置的微小变化，都会 严重影响分光的波长