激光分析仪技术原理.ppt

DLAS技术原理培训 市场部 许鹏 Copyright 2005FPIinc allright 2 产品基本情况 Copyright 2005FPIinc allright 3 吸收光谱技术 吸收光谱技术半导体激光吸收光谱 DLAS 技术 Copyright 2005FPIinc allright 4 吸收光谱技术 能级的概念 E2 E1 hn 分子能量表现 旋转 振动 电子跃迁 Copyright 2005FPIinc allright 5 分子光谱 每两个能级对应一根吸收谱线在低分辨率光谱上表现为谱带 Copyright 2005FPIinc allright 6 浓度测量公式 透过率曲线 测量基本公式 吸收率absorbance 关键因素 F Absorbance T P L Copyright 2005FPIinc allright 7 公式说明 在波长一定的情况下 S线强由两方面因素决定 分子跃迁上 下能级的波函数 由分子结构等性质决定 分子的集居 Population 与温度相关 Copyright 2005FPIinc allright 8 公式说明 线型函数 产生原因 测不准原理影响因素 温度 压力归一性 面积不变 Copyright 2005FPIinc allright 9 DLAS技术 DLAS DiodeLaserAbsorptionSpectroscopy半导体激光吸收光谱与传统吸收光谱相似 基于受激吸收效应并遵循Beer Lambert公式采用半导体激光器为光源 并可采用调制吸收光谱技术 TDLAS 发展历史 上世纪六十年代 激光器发明上世纪七 八十年代 激光吸收光谱技术逐步应用于科学实验的精密测量上世纪九十年代 半导体激光器和光纤元件大规模商用化上世纪九十年代 欧美国家开始DLAS技术产业化研究 Copyright 2005FPIinc allright 10 DLAS技术 使用半导体激光器作为光源单色性好 即光的波长宽度窄 0 0001nm 传统红外光源一般在20 30nm左右可调制扫描绝大部分光属于红外区域 波长范围750 2000nm左右 激光波长范围 Copyright 2005FPIinc allright 11 小结 基于吸收光谱技术 直接测量的是吸收率浓度测量值和四个因素相关 吸收率 温度 压力 光程光源是用半导体激光 波段窄 可调制技术上的特点决定了安装测量方式 原位测量 Copyright 2005FPIinc allright 12 原位分析 Copyright 2005FPIinc allright 13 原位分析VS采样分析 采样分析获得样本预处理分析众多缺点 系统复杂 故障率高探头腐蚀 堵塞长时间滞后经常性的标定原位分析现场直接分析过程气体针对测量工艺的定制化开发 Copyright 2005FPIinc allright 14 原位测量必须解决三个问题 不受背景气体交叉干扰不受测量现场粉尘等颗粒物干扰不受气体参数 温度 压力等 变化的影响 Copyright 2005FPIinc allright 15 单线光谱 技术 传统光源波长宽度 激光器波长宽度 单线光谱技术无交叉气体干扰 激光谱宽非常窄 单色性好 激光频率扫描范围内只有被测气体吸收谱线 Copyright 2005FPIinc allright 16 调制光谱技术 半导体激光器调制特性电流波长调谐技术抗粉尘测量相敏检测技术提高探测灵敏度 Copyright 2005FPIinc allright 17 环境因素修正 测量气体的温度 压力等环境参数影响气体吸收谱线展宽通过展宽补偿技术可进行精确补偿 单线光谱数据针对测量工艺的展宽补偿 Copyright 2005FPIinc allright 18 技术比较 传统光谱技术 Copyright 2005FPIinc allright 19 技术比较 与常规的气体检测方法相比热导式 利用气体 主要是H2 导热特性进行监测磁氧表 是利用氧顺磁性氧化锆 利用氧浓度差电池效应 其他的电化学方法 气相色谱 利用色谱柱进行分离 进行分析 Copyright 2005FPIinc allright 20 半导体激光器 按激光器类型端面发射激光器 DFB DBR 垂直腔表面发射激光器 VCSEL 按激光的传输方式光纤式非光纤式 按测量气体测量O276Xnm波段 可见光 测量CO CO215XXnm波段测量HCL17XXnm波段测量CH416XXnm波段