Ultraviyole Floresan Yöntemi (UVF)

İçindekiler

Ölçüm Prensibi

Ultraviyole Floresan Yöntemi (UVF) Nedir?

Floresans, ultraviyole ışık gibi ışık enerjisini emen bir madde tarafından ışığın yayılmasıdır. Bir molekül ışık enerjisini emdiğinde, kararsız, yüksek enerjili bir duruma (uyarılmış durum) geçer ve ışık yaydıktan sonra orijinal enerji durumuna (temel durum) geri döner.

Örneğin, ölçülen bileşen numune gazında kükürt dioksit (SO₂) ise, numune gazının belirli bir dalga boyunda (190nm-230nm) ultraviyole radyasyonu ile ışınlanması floresansa neden olacaktır. SO₂ molekülleri UV radyasyonu ile ışınlandığında, UV radyasyonunu emer ve belirli bir oranda uyarılmış duruma (SO₂ *) geçer ve SO₂ *, emilen UV radyasyonunun dalga boyundan daha uzun bir dalga boyuna sahip UV radyasyonu yayarak temel duruma geri döner. (Denklem 1)

Denklem 1: Floresan reaksiyonu (SO₂ için)

(1)SO₂'nin UV radyasyonunun hv1 enerjisini emerek uyarılmış bir duruma geldiğini gösterir ve
(2), UV radyasyonunun enerji hv2'sinin, uyarılmış durumdaki SO₂ * temel duruma döndüğünde yayıldığını gösterir.

SO₂ konsantrasyonu, SO₂ *'nin neden olduğu floresan yoğunluğu (240-420nm) ile orantılı olduğundan, SO₂ konsantrasyonu, floresan yoğunluğu tespit edilerek ölçülür.

Bu ilke, bir numune gazındaki kükürt dioksitin (_S02) sürekli konsantrasyon ölçümü için kullanılır.
Aşağıdaki bölümler, UVF kullanılarak bir numune gazındaki SO₂ konsantrasyonunun ölçümünü açıklamaktadır.

UVF Kullanan Bir Gaz Analizörünün Yapısı ve Çalışma Prensipleri

UVF kullanan gaz analizörü, bir numune gazını bir floresan hücresine akar ve UV radyasyonunun ve floresan hücresindeki SO₂'nin neden olduğu UV floresan (Denklem 1), seçici olarak bir optik filtreden iletilir ve gaz konsantrasyonunu ölçmek için bir fotodetektör tarafından tespit edilir (Şekil 1).

Şekil 1: UVF kullanan bir gaz analizörünün yapısı ve çalışma prensipleri

Kükürt Dioksit (SO₂) Gaz Analizörünün Yapısı ve Çalışma Prensibi

Bu bölüm, ortam havasında sürekli olarak SO₂ ölçümü yapan bir gaz analizörünün yapısını ve çalışma prensiplerini açıklamaktadır.

Analizörün genel yapısının bir örneği Şekil 2'de gösterilmiştir. UV ışık kaynağı olarak bir ksenon flaş lambası kullanılır. SO₂ konsantrasyonunu yüksek doğrulukla sürekli olarak ölçmek için analizör, ksenon flaş lambasından gelen ışık yoğunluğundaki değişiklikleri telafi etmek için bir dedektör de dahil olmak üzere ölçüm için hata faktörlerini azaltmak için çeşitli mekanizmalar içerir.

Şekil 2: UV floresan gaz analizörünün yapısı ve çalışma prensibi

Çalışma Prensibi Aşağıdaki Gibidir.

Numune gazı, bir floresan hücresinden akarken belirli bir dalga boyunda ultraviyole ışıkla ışınlanır. Numune gazındaki SO₂ konsantrasyonuna bağlı olarak, UV ışık emilimi değişir ve floresanstan gelen ışığın yoğunluğu da değişir. Floresan, bir optik filtre tarafından seçilen iletilen ışık olarak dedektöre girer ve bir fotodetektör (fotoçoğaltıcı tüp) tarafından algılanır. Tespit edilen bu sinyal, SO₂ konsantrasyonunu hesaplamak için işlenir ve böylece numune gazındaki SO₂ konsantrasyonu sürekli olarak ölçülür.

Ölçümü etkileyen faktörlerin azaltılması (Şekil 3)

UVF ile SO₂ konsantrasyonunun ölçümü, UV ışık kaynağının azaltılmış ışık yoğunluğundan ve numune gazındaki spesifik aromatik hidrokarbonlardan etkilenir. UVF kullanan analizör, bu etkileyen faktörleri çeşitli mekanizmalar ve işlevlerle azaltır.

Şekil 3: Ölçümü etkileyen faktörlerin azaltılması.

Ultraviyole Işık Kaynaklarının Etkisinin Azaltılması

Ölçülen gazın konsantrasyonu düşük olduğunda bile yeterli floresan elde etmek için, UV ışık kaynağı olarak yüksek parlaklığa sahip bir ksenon flaş lambası kullanılır. Ksenon flaş lambası çeşitli dalga boylarında ışık yayar, bu nedenle ışık floresan hücresini uyarma ışığı olarak iletirse, SO₂ dışındaki floresan da dedektörü iletecek ve ölçüm değerini etkileyecektir. Bu etkiye karşı bir önlem olarak, HORIBA, uyarma ışığı için gerekli dalga boylarını seçmek için birkaç yansıtıcı optik filtre kullanır. Ksenon flaş lambasının UV ışığı miktarı uzun süreli aydınlatma ile azaldığından, ışık yoğunluğundaki değişiklikler ışık şiddeti için bir kompanzasyon detektörü ile ölçülür ve algılanan değişikliğe karşılık gelen SO₂ konsantrasyonu düzeltilir.

Fotodetektör için Kaçak Işık Olayının Etkisinin Azaltılması

Floresan hücresindeki dağınık ışığı azaltmak için optik tasarım, floresan ölçümündeki gürültüyü azaltır. Floresan hücrenin iç duvarı, uyarma ışığının yansımasını azaltmak için özel olarak kaplanmıştır. Bu önlemler, fotodetektör üzerindeki kaçak ışık olayını azaltır. Ek olarak, floresan hücrenin iç duvarındaki özel kaplama, SO₂ emilimini önler.

Gaz bileşenlerinin etkisinin azaltılması

UV'yi emen ve floresan yayan toluen ve ksilen gibi aromatik hidrokarbonlar SO₂ ölçümünü etkiler. Bu etkiyi azaltmak için, bu gazlar, numune gazı floresan hücreye akmadan önce bir aromatik hidrokarbon giderme ünitesi tarafından uzaklaştırılır. Ek olarak, diğer gazların neden olduğu floresansın etkisini azaltmak için SO₂ floresansını seçici olarak ileten bir optik filtre kullanılır.

Dağılmayan Kızılötesi Absorpsiyon Yöntemi (NDIR) ile Karşılaştırma

HORIBA, SO₂'yi ölçmek için analizörün ölçüm yöntemi olarak ultraviyole floresan yöntemini (UVF) veya dağılmayan kızılötesi absorpsiyon yöntemini (NDIR) kullanır. HORIBA, her bir metodun özelliklerinden faydalanarak kullanım amacına ve çalışma ortamına en uygun analizörleri sağlar. Bu bölümde her iki yöntemin özellikleri özetlenmektedir. (Tablo 1)

Dağılmayan kızılötesi absorpsiyon (NDIR) hakkında daha fazla bilgi için buraya tıklayın.

Bu tablo ürünlerimizin bir karşılaştırmasıdır.

Tablo 1: Ultraviyole Floresan yöntemi ile Dağılmayan Kızılötesi Absorpsiyon yönteminin (SO₂) karşılaştırılması

Optimum yöntem esas olarak SO₂ ölçüm konsantrasyon aralığına göre seçilir. Örneğin, ortam havasında SO₂ ölçülürken bir UVF analizörü kullanılır ve egzoz gazlarında SO₂ ölçülürken bir NDIR analizörü kullanılır.

ilgili ürünler

Ultraviyole Floresan yöntemi (UVF) analizörü, ortam havasındaki kirleticilerden biri olan kükürt dioksitin (SO₂) sürekli ölçümü ve izlenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, yarı iletken temiz odalarda bir kirletici olan kükürt dioksiti (SO₂) izlemek için de kullanılır.