Аппаратура.

Простейшая схема абсорбционного газоанализатора включает:

источник зондирующего излучения; оптическую систему формирования пучка излучения; кювету с анализируемой газовой смесью; систему фильтров или монохроматор для выделения нужной области спектра излучения; приемник излучения и блок формирования и обработки сигнала.

Источники зондирующего излучения

В качестве источников зондирующего излучения используются газоразрядные, тепловые и когерентные. По характеру излучения их можно разделить на источники сплошного, линейчатого и монохроматического излучения в УФ -, видимом и ИК -спектральном диапазонах.

Тепловые источники характеризуются сплошным спектром излучения в ИК диапазоне, высокой стабильностью излучаемой мощности, малым потреблением энергии и большими сроками эксплуатации.

Газоразрядные источники характеризуются линейчатым спектром излучения в УФ -, видимом и ближнем ИК - диапазоне длин волн, а также сплошным спектром в УФ-области спектра.

Монохроматические источники - оптические квантовые генераторы, излучающие отдельные линии в видимой и ИК - областях спектра в режиме импульсной или непрерывной генерации. Источники такого типа позволяют перестраивать частоту излучения либо непрерывно в некотором диапазоне длин волн, либо дискретно на нескольких фиксированных частотах.

Применяется также специфический источник излучения – СВЧ - генератор (клистроне) с частотой 10-25 ГГц, который используется в некоторых специфических газоаналитических задачах.

Таким образом, применяемые в абсорбционных газоанализаторах источники зондирующего излучения охватывают широкую область спектра. Наиболее перспективно применение диодных полупроводниковых лазеров, позволяющих сканировать узкую линию излучения в сравнительно большом диапазоне длин волн и генерирующих в области спектра, перекрывающей колебательно-вращательные полосы поглощения большинства газообразных молекул. Эти характеристики источника зондирующего излучения обеспечивают хорошую основу для достижения высокой селективности и универсальности газоаналитических методик.

Приемники излучения.

Используемые в абсорбционных газоанализаторах приемники лучистой энергии можно разделить на две группы: тепловые и фотоэлектрические.

Тепловые приемники служат для детектирования излучения в ИК - области спектра (<30мкм). К этой группе приемников относятся термоэлементы, а также болометры, представляющие собой сопротивления с большим температурным коэффициентом сопротивления. Тепловые приемники малоэффективны при измерении малых изменений мощности зондирующего излучения и обладают относительно большой инерционностью. В качестве положительных свойств можно указать на слабую зависимость чувствительности от длины волны регистрируемого излучения в рабочем диапазоне и удобство в эксплуатации.

Фотоэлектрические приемники используют для детектирования излучения в УФ -, видимой и ИК- (до 14 мкм) областях спектра.

Следует отметить, что все рассмотренные приемники являются неселективными и за исключением тепловых обладают заметной зависимостью чувствительности от длины волны регистрируемого излучения.

Кюветы с анализируемой газовой смесью имеют размеры от 1 до 500 см и часто конструируются таким образом, что обеспечивают многократное прохождение зондирующего излучения через анализируемый газ. За счет этого удается значительно увеличить толщину поглощающего слоя (например, до 720 м).

Чаще всего для решения различных газоаналитических задач используют дифференциальную схему, оптическая часть которой содержит два канала с рабочей и опорной (сравнительной) кюветами.

Применяется также вариант газоанализатора с лазерными источниками излучения