วิธีการเรืองแสงอัลตราไวโอเลต (UVF)

สารบัญ

ทฤษฎีการตรวจวัด

วิธี การวิเคราะห์ การเรืองแสงด้วยแสงอัลตราไวโอเลต (UVF) คืออะไร?

ฟลูออเรสเซนส์ หรือ การเรืองแสงคือการเปล่งแสงโดยสารที่ดูดซับพลังงานแสง เช่น แสงอุลตราไวโอเลต เมื่อโมเลกุลดูดซับพลังงานของแสง โมเลกุลจะเข้าสู่สถานะไม่เสถียรและมีพลังงานสูง (สถานะกระตุ้น) และหลังจากเปล่งแสงแล้ว โมเลกุลจะกลับสู่สถานะพลังงานเดิม (สถานะพื้นฐาน)

ตัวอย่างเช่น หากส่วนประกอบที่วัดได้คือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂) ในก๊าซตัวอย่างการฉายรังสีก๊าซตัวอย่างด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (190nm-230nm) จะทําให้เกิดการเรืองแสง เมื่อโมเลกุล SO ₂ ถูกฉายรังสียูวี พวกมันจะดูดซับรังสียูวีและเปลี่ยนไปสู่สภาวะตื่นเต้น (SO ₂ *) ในอัตราที่แน่นอน และ SO ₂ * กลับสู่สถานะพื้นฐาน โดยการปล่อยรังสียูวีที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าความยาวคลื่นของรังสียูวีที่ดูดซับ (สมการ 1)

สมการที่ 1: ปฏิกิริยาเรืองแสง Fluorescene reaction (สําหรับ SO ₂)

(1) แสดงให้เห็นว่า SO ₂ ดูดซับพลังงาน hv1 ของรังสียูวีให้กลายเป็นสถานะตื่นเต้น และ
(2) แสดงให้เห็นว่าพลังงาน hv2 ของรังสียูวีถูกปล่อยออกมาเมื่อ SO ₂ * ในสถานะตื่นเต้นกลับสู่สถานะพื้นฐาน

เนื่องจากความเข้มข้นของ SO ₂ เป็นสัดส่วนกับความเข้มของการเรืองแสง (240-420nm) ที่เกิดจาก SO ₂ * ความเข้มข้นของ SO ₂ จึงถูกวัดโดยการตรวจจับ ความเข้มของการเรืองแสง

หลักการนี้ใช้สําหรับการวัดความเข้มข้นอย่างต่อเนื่องของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂) ในก๊าซตัวอย่าง
ส่วนต่อไปนี้อธิบายการวัดความเข้มข้นของ SO ₂ ในก๊าซตัวอย่างโดยใช้ UVF

โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโดยใช้ UVF

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ใช้ UVF จะไหลก๊าซตัวอย่างเข้าสู่เซลล์เรืองแสง และรังสียูวีฟลูออเรสเซนต์ (สมการที่ 1) ที่เกิดจากรังสียูวีและ SO ₂ ในเซลล์เรืองแสงจะถูกคัดเลือกส่งผ่านตัวกรองแสงและตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับแสงเพื่อวัดความเข้มข้นของก๊าซ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโดยใช้ UVF

โครงสร้างและหลักการทํางานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂)

ส่วนนี้อธิบายโครงสร้างและหลักการทํางานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่วัด SO ₂ ในอากาศแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง

ตัวอย่างของโครงสร้างโดยรวมของเครื่องวิเคราะห์แสดงในรูปที่ 2 ไฟแฟลชซีนอนใช้เป็นแหล่งกําเนิดแสง UV เพื่อที่จะวัดความเข้มข้นของ SO ₂ อย่างต่อเนื่องด้วยความแม่นยําสูงเครื่องวิเคราะห์ได้รวมกลไกต่างๆเพื่อลดปัจจัยความผิดพลาดสําหรับการวัดรวมถึงเครื่องตรวจจับ ชดเชยการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของแสงจากหลอดไฟแฟลชซีนอน

รูปที่ 2: โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซฟลูออเรสเซนต์ UV

หลักการทำงานเป็นดังต่อไปนี้

ก๊าซตัวอย่างจะถูกฉายรังสีด้วยแสงอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นเฉพาะในขณะที่ไหลผ่านเซลล์เรืองแสง ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ SO ₂ ในก๊าซตัวอย่างการดูดซับแสงยูวีจะเปลี่ยนไปและความเข้มของแสงจากการเรืองแสงก็เปลี่ยนไปเช่นกัน การเรืองแสงเข้าสู่เครื่องตรวจจับเป็นแสงที่ส่งผ่านที่เลือกโดยฟิลเตอร์ออปติคัลและถูกตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับแสง (หลอดโฟโตมัลติพราเออร์) สัญญาณที่ตรวจพบนี้จะถูกประมวลผลเพื่อคํานวณความเข้มข้นของ SO ₂ ซึ่งจะวัดความเข้มข้นของ SO ₂ ในก๊าซตัวอย่างอย่างต่อเนื่อง

การลดปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการวัด (รูปที่ 3)

การวัดความเข้มข้นของ SO ₂ ด้วย UVF ได้รับอิทธิพลจากความเข้มของแสงที่ลดลงของแหล่งกําเนิดแสง UV และอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนจําเพาะในก๊าซตัวอย่าง เครื่องวิเคราะห์ที่ใช้ UVF ช่วยลดปัจจัยที่มีอิทธิพลเหล่านี้ด้วยกลไกและฟังก์ชันต่างๆ

รูปที่ 3: การลดลงของปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการวัด

การลดอิทธิพลโดยแหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลต

เพื่อให้เกิดการเรืองแสงเพียงพอแม้ว่าความเข้มข้นของก๊าซที่วัดได้จะต่ําก็ตาม จะใช้หลอดไฟแฟลชซีนอนที่มีความสว่างสูงเป็นแหล่งกําเนิดแสงยูวี หลอดไฟแฟลชซีนอนจะเปล่งแสงที่ความยาวคลื่นต่างๆดังนั้นหากแสงส่งผ่านเซลล์เรืองแสงตามที่เป็นแสงกระตุ้นการเรืองแสงอื่นที่ไม่ใช่ SO ₂ จะส่งเครื่องตรวจจับและมีอิทธิพลต่อค่าการวัด เพื่อเป็นมาตรการรับมือกับอิทธิพลนี้ HORIBA ใช้ฟิลเตอร์ออปติคัลสะท้อนแสงหลายตัวเพื่อเลือกความยาวคลื่นที่จําเป็นสําหรับแสงกระตุ้น เนื่องจากปริมาณแสง UV ของหลอดไฟแฟลชซีนอนลดลงโดยแสงในระยะยาวการเปลี่ยนแปลงของความเข้มของแสงจะถูกวัดด้วยเครื่องตรวจจับการชดเชยความเข้มของแสงและ SO ₂ ความเข้มข้นได้รับการแก้ไขให้สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงที่ตรวจพบ

การลดอิทธิพลจากแสงรบกวนสำหรับเครื่องตรวจจับภาพ

การออกแบบออปติคัลเพื่อลดแสงอื่นในเซลล์ฟลูออเรสเซนต์ช่วยลดสัญญาณรบกวนในการวัดการเรืองแสง ผนังด้านในของเซลล์ฟลูออเรสเซนต์เคลือบเป็นพิเศษเพื่อลดการสะท้อนของแสงกระตุ้น มาตรการเหล่านี้ช่วยลดการตกกระทบของแสงจรจัดบนเครื่องตรวจจับแสง นอกจากนี้ การเคลือบพิเศษที่ผนังด้านในของเซลล์ฟลูออเรสเซนต์ยังป้องกันการดูดซึม SO ₂

การลดอิทธิพลโดยส่วนประกอบของก๊าซ

อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน เช่น โทลูอีนและไซลีน ซึ่งดูดซับรังสียูวีและปล่อยเรืองแสง มีอิทธิพลต่อ SO ₂ การวัด เพื่อลดอิทธิพลนี้ ก๊าซเหล่านี้จะถูกกําจัดออกโดยหน่วยกําจัดอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนก่อนที่ก๊าซตัวอย่างจะไหลไปยังเซลล์ฟลูออเรสเซนต์ นอกจากนี้ ฟิลเตอร์ออปติคัลที่เลือกส่งการเรืองแสง SO ₂ ยังใช้เพื่อลดอิทธิพลของการเรืองแสงที่เกิดจากก๊าซอื่นๆ

การเปรียบเทียบกับวิธีการดูดกลืนอินฟราเรดแบบไม่กระจาย (NDIR)

HORIBA ใช้วิธีการเรืองแสงอัลตราไวโอเลต (UVF) หรือวิธีการดูดซับอินฟราเรดแบบไม่กระจายตัว (NDIR) เป็นวิธีการวัดของเครื่องวิเคราะห์เพื่อวัด SO ₂. HORIBA มีเครื่องวิเคราะห์ที่เหมาะสมที่สุดสําหรับวัตถุประสงค์ในการใช้งานและสภาพแวดล้อมการทํางานโดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของแต่ละวิธี ส่วนนี้สรุปคุณสมบัติของทั้งสองวิธี (ตารางที่ 1)

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการดูดกลืนอินฟราเรดแบบไม่กระจาย (NDIR) โปรดคลิกที่นี่

ตารางนี้เป็นการเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ของเรา

ตารางที่ 1: การเปรียบเทียบวิธีการเรืองแสงด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตและวิธีการดูดซับอินฟราเรดแบบไม่กระจายตัว (SO ₂)

วิธีการที่เหมาะสมที่สุดจะถูกเลือกโดยพิจารณาจากช่วงความเข้มข้นของการวัด SO ₂ เป็นหลัก ตัวอย่างเช่น เมื่อวัด SO ₂ ในอากาศแวดล้อม จะใช้เครื่องวิเคราะห์ UVF และเมื่อวัด SO ₂ ในก๊าซไอเสีย จะใช้เครื่องวิเคราะห์ NDIR

สินค้าที่เกี่ยวข้อง

เครื่องวิเคราะห์วิธี Ultraviolet Fluorescence (UVF) ใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการวัดและตรวจสอบซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂) หนึ่งในมลพิษในอากาศแวดล้อม นอกจากนี้ยังใช้เพื่อตรวจสอบซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO ₂) ซึ่งเป็นสารมลพิษในห้องปลอดเชื้อเซมิคอนดักเตอร์