Оптические абсорбционные газоанализаторы и их применение
Автор: Бреслер П. И.
Источник: Оптические абсорбционные газоанализаторы и их применение. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. – 164 с., ил.
Основные особенности оптического абсорбционного метода анализа газов без использования спектрального разложения
Методы качественного и количественного анализа состава веществ, основанные на способности веществ избирательно поглощать лучистую энергию (ЛЭ), получи ли широкое распространение как в практике научных исследований, так и при решении всевозможных аналитических задач, возникающих в различного рода производствах и часто имеющих определяющее значение для правильного. хода технологического процесса. Указанные методы, являющиеся разделом абсорбционной спектроскопии, могут быть, в свою очередь, разделены на две части в зависимости от того, используется или не используется в аппаратуре, реализующей эти методы, спектральное разложение потока ЛЭ. В первом случае аналитическая аппаратура содержит те или иные диспергирующие элементы. Почти всегда основным назначением подобных приборов является получение спектров поглощения веществ. Спектры поглощения характеризуют строение поглощающего вещества, тогда как решение аналитических задач требует знания не всего спектра, а лишь отдельных, наиболее характерных для определяемых компонентов среды интервалов частот. Применение сложной и дорогостоящей спектральной аппаратуры для аналитических целей оправдано поэтому только тогда, когда разнообразие аналитических задач вызывает необходимость частого перехода от одних спектральных интервалов к другим. Однако в большинстве случаев (особенно в условиях производства, а часто также и в научных исследованиях) такой необходимости нет, так как аналитические задачи имеют стабильный характер в течение длительного времени.
В этих случаях применение аппаратуры со спектральным разложением потока ЛЭ явно нецелесообразно. Для решения подобных весьма распространенных задач обычно стараются использовать методы анализа, в которых выделение необходимых интервалов спектра осуществляется без применения диспергирующих элементов. Указанные методы, интенсивное развитие которых относится к последним двум-трем десятилетиям, называют иногда бездисперсионными, а весь раздел спектроскопии, в который эти методы входят, – бездисперсионный спектроскопией. Такое название представляется удачным, заслуживающим распространения, хотя оно основано на негативном признаке указанных методов.
В настоящее время бездисперсионная спектроскопия уже перестает быть собранием отдельных разнородных методов и приборов, а формируется как самостоятельное направление, причем входящие в него методы имеют ряд общих характерных позитивных признаков. Во‑первых, светосила бездисперсионных приборов обычно на много превосходит светосилу дисперсионной аппаратуры. Поэтому сигналы, развиваемые приемниками ЛЭ, используемыми в бездисперсионных приборах, чаще всего во много раз превосходят сигналы, соответствующие флуктуационным порогам чувствительности этих приемников.
Во‑вторых, вне зависимости от того, в какой области спектра поглощает определяемое вещество, способы вы деления необходимых интервалов спектра в принципе аналогичны: использование избирательного источника (или источников) ЛЭ, использование избирательного приемника (или приемников) ЛЭ, использование все возможных фильтров, выполненных из веществ, избирательно поглощающих ЛЭ, а также интерференционных фильтров и т. п., различные комбинации указанных способов.
В‑третьих, способы установки и смены анализируемых сред на пути потока или потоков ЛЭ однотипны для всех областей спектра. В‑четвертых, измерительные схемы бездисперсйонных анализаторов также во многих случаях однотипны для всех областей спектра.
Между бездисперсионными методами (и соответствующими анализаторами) в ИК‑ и УФ‑областях спектра имеет место также ряд существенных различий. В УФ‑области энергия фотонов достаточна как для возбуждения различных электронных состояний молекул, так и в целом ряде случаев для фотодиссоциации поглощающих молекул. Поэтому при использовании в бездисперсионной спектроскопии УФ‑излучения необходимо считаться с возможностью фотохимического взаимодействия между молекулами или атомами поглощающего излучение вещества и молекулами других компонентов анализируемой среды. В качестве примера может служить реакция окисления паров ртути кислородом при определении содержания паров ртути в воздухе УФ‑бездисперсионными анализаторами; для устранения влияния этой реакции на показания необходимо сводить до минимума время контакта анализируемого газа с потоком УФ‑излучения.
Литература
1. Берлянд М. Е. Современные проблемы атмосферной диффузии загрязнения атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 448 с.
2. Бреслер П. И. Закономерности поглощения инфракрасной радиации и в тонких слоях некоторых газов. – Оптика и спектроскопия, 1959, т. 7, вып. 5.
3. Бреслер П. И., Рузин Б. Н. Оптико‑акустическое явление в видимой и ультрафиолетовой областях спектра и его связь с фотохимическим процессами в газах. – Оптика и спектроскопия, 1960, т. 8, вып. 5; т. 9, вып. 1.