技術(shù)文章--常見氣體檢測技術(shù)
在大氣痕量氣體的檢測技術(shù)中，按照測量原理主要分為有化學(xué)測量方法和光譜學(xué)測量方法。化學(xué)測量方法是以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)進(jìn)行物質(zhì)分析的方法，該方法需要對氣體樣品進(jìn)行采樣和預(yù)處理，過程繁瑣且采樣過程中可能會帶來干擾，但化學(xué)檢測技術(shù)可以檢測吸收光譜技術(shù)不能檢測的某些痕量氣體，且檢測手段直接。光譜學(xué)技術(shù)無需采樣和樣品預(yù)處理，具有非接觸、快速、高效、動態(tài)等特點，是氣體檢測技術(shù)的發(fā)展方向和技術(shù)主流。而目前化學(xué)測量方法和光譜學(xué)技術(shù)在很多測量應(yīng)用中相互補充，可大大提高測量的靈敏度以及擴展可測氣體種類。
一、化學(xué)法
化學(xué)方法主要測量原理為電化學(xué)分析方法，如庫侖法和電導(dǎo)法等，或者根據(jù)氣體物質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行測量。化學(xué)方法主要包括便攜式現(xiàn)場光離子檢測法，色譜、質(zhì)譜分析和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，化學(xué)傳感器和化學(xué)發(fā)光方法等
1、化學(xué)反應(yīng)方法
化學(xué)反應(yīng)能產(chǎn)生某種處于電子激發(fā)態(tài)的產(chǎn)物，當(dāng)這種產(chǎn)物分子發(fā)生輻射躍或?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)移給其他會發(fā)光的分子使該分子再發(fā)生輻射躍遷時，便產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。
2、電化學(xué)
化學(xué)反應(yīng)能產(chǎn)生某種處于電子激發(fā)態(tài)的產(chǎn)物，通過電信號檢測用具有發(fā)光特性的化學(xué)反應(yīng)來檢測反應(yīng)物的濃度。電化學(xué)分析方法，如庫侖法和電導(dǎo)法等，或者根據(jù)氣體物質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行測量。
3、色譜、質(zhì)譜相關(guān)技術(shù)
色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動相對固定相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達(dá)分離的效果，色譜分離結(jié)合適宜的檢測器可獲得很高的靈敏度。質(zhì)譜分析方法是將被測物質(zhì)先分解為原子再電離成離子，而后將離子按照質(zhì)荷比進(jìn)行分離和檢測，從而得到被測物質(zhì)的組成元素信息及其含量。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)就是將色譜的分離富集和質(zhì)譜的特征鑒別相結(jié)合，對色譜法分離富集后的樣品直接進(jìn)行質(zhì)譜的鑒別和檢測。
二、光譜學(xué)方法
光譜學(xué)方法是基于與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成相關(guān)的特征信息，相比于點式化學(xué)測量方法，光譜學(xué)方法無需樣品準(zhǔn)備，具有快速、非破壞、高效、動態(tài)等優(yōu)點，適用于現(xiàn)場快速檢測以及實時在線分析。光譜學(xué)方法可以避免采樣式的繁瑣過程以及采樣過程中可能帶來的干擾，使得測量結(jié)果更為準(zhǔn)確。目前適用于氣體在線分析的光譜學(xué)方法主要有：非色散紅外(ndir)、傅立葉變換紅外光譜(ftir)、差分吸收激光雷達(dá)(dial)、差分光學(xué)吸收光譜(doas)和可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（tdlas）等。
1、ndir
ndir技術(shù)利用普通紅外光源，基于氣體在紅外波段的特定吸收進(jìn)行定性和定量檢測。ndir技術(shù)常采用電調(diào)制光源，并利用濾光片對紅外光的波段進(jìn)行選擇，從而對特定氣體進(jìn)行檢測。但是ndir方法由于測量譜的范圍寬，故此選擇性差，測量結(jié)果易于受到共存干擾物的影響。
2、ftir
ftir技術(shù)利用邁克爾遜干涉儀使樣品路和參考路的光產(chǎn)生干涉，并通過傅立葉變換將干涉圖轉(zhuǎn)換為紅外光譜圖，從而得到氣體成分的光譜信息。
3、dial
dial的基本概念是由schotland在用激光雷達(dá)測量大氣水汽的空間分布時提出的，它是利用大氣本身的后向散射回波來進(jìn)行測量的。激光發(fā)出兩束光，其中一束光的波長能夠被氣體吸收，另一束光波長不被氣體吸收，將散射回來的兩束光強信號進(jìn)行比較分析即可得到氣體的吸收。
4、doas
doas是在紫外和可見波段對氣體分子的特征吸收進(jìn)行檢測分析的技術(shù)。doas將經(jīng)過氣體吸收后的光學(xué)厚度變化分為隨波長的快速變化部分（即所謂的“高頻成分”）和隨波長的緩慢變化部分（即“低頻成分”）。
5、tdlas
根據(jù)lambert-beer定律和波長隨注入電流和溫度改變的特性，實現(xiàn)對分子吸收譜線的測量，然后通過對氣體吸收后的光進(jìn)行光譜分析，可以準(zhǔn)確得出被測各項氣體指標(biāo)參數(shù)。ldlas主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程控制、生物和醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域光譜檢測。
富泰科技根據(jù)客戶檢測不同氣體和不同探測靈敏度需求，我們提供近紅外檢測以及吸收線強的中遠(yuǎn)外檢測可實現(xiàn)單種氣體和多組分同時檢測解決方案。近紅外檢測可實現(xiàn)ppm測量極限，我們可以提供一致性好的norcada激光器、wavelength低噪聲和高穩(wěn)定的激光驅(qū)動器、nep高靈敏度探測器。中遠(yuǎn)外檢測可實現(xiàn)ppb測量極限，我們可以提供mirsenseqcl激光器，wavelength低噪聲和高穩(wěn)定的qcl激光驅(qū)動器。
關(guān)于富泰科技
富泰科技（香港）有限公司正式成立于2005年，專注于*光電技術(shù)應(yīng)用，為光通信、工業(yè)與科研用戶提供專業(yè)的物料選型、核心器件供應(yīng)以及系統(tǒng)方案支持。我們的客戶群體涵括通信行業(yè)系統(tǒng)集成商及國內(nèi)外光通信器件、模塊制造商、光電領(lǐng)域高校、重點實驗室等。如今，我們服務(wù)的市場覆蓋光纖通信、傳感、精密光譜、量子信息處理和半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域。
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一、化學(xué)法
化學(xué)方法主要測量原理為電化學(xué)分析方法，如庫侖法和電導(dǎo)法等，或者根據(jù)氣體物質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行測量。化學(xué)方法主要包括便攜式現(xiàn)場光離子檢測法，色譜、質(zhì)譜分析和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，化學(xué)傳感器和化學(xué)發(fā)光方法等
1、化學(xué)反應(yīng)方法
化學(xué)反應(yīng)能產(chǎn)生某種處于電子激發(fā)態(tài)的產(chǎn)物，當(dāng)這種產(chǎn)物分子發(fā)生輻射躍或?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)移給其他會發(fā)光的分子使該分子再發(fā)生輻射躍遷時，便產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。
2、電化學(xué)
化學(xué)反應(yīng)能產(chǎn)生某種處于電子激發(fā)態(tài)的產(chǎn)物，通過電信號檢測用具有發(fā)光特性的化學(xué)反應(yīng)來檢測反應(yīng)物的濃度。電化學(xué)分析方法，如庫侖法和電導(dǎo)法等，或者根據(jù)氣體物質(zhì)本身的化學(xué)性質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行測量。
3、色譜、質(zhì)譜相關(guān)技術(shù)
色譜法利用不同物質(zhì)在不同相態(tài)的選擇性分配，以流動相對固定相中的混合物進(jìn)行洗脫，混合物中不同的物質(zhì)會以不同的速度沿固定相移動，最終達(dá)分離的效果，色譜分離結(jié)合適宜的檢測器可獲得很高的靈敏度。質(zhì)譜分析方法是將被測物質(zhì)先分解為原子再電離成離子，而后將離子按照質(zhì)荷比進(jìn)行分離和檢測，從而得到被測物質(zhì)的組成元素信息及其含量。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)就是將色譜的分離富集和質(zhì)譜的特征鑒別相結(jié)合，對色譜法分離富集后的樣品直接進(jìn)行質(zhì)譜的鑒別和檢測。
二、光譜學(xué)方法
光譜學(xué)方法是基于與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成相關(guān)的特征信息，相比于點式化學(xué)測量方法，光譜學(xué)方法無需樣品準(zhǔn)備，具有快速、非破壞、高效、動態(tài)等優(yōu)點，適用于現(xiàn)場快速檢測以及實時在線分析。光譜學(xué)方法可以避免采樣式的繁瑣過程以及采樣過程中可能帶來的干擾，使得測量結(jié)果更為準(zhǔn)確。目前適用于氣體在線分析的光譜學(xué)方法主要有：非色散紅外(ndir)、傅立葉變換紅外光譜(ftir)、差分吸收激光雷達(dá)(dial)、差分光學(xué)吸收光譜(doas)和可調(diào)諧二極管激光吸收光譜（tdlas）等。
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3、dial
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4、doas
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5、tdlas
根據(jù)lambert-beer定律和波長隨注入電流和溫度改變的特性，實現(xiàn)對分子吸收譜線的測量，然后通過對氣體吸收后的光進(jìn)行光譜分析，可以準(zhǔn)確得出被測各項氣體指標(biāo)參數(shù)。ldlas主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程控制、生物和醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域光譜檢測。
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