【第二届网络原创大赛参赛作品】红外气体分析仪介绍和个人想法

很多作红外的人习惯说红外定量不准，我也是接触了红外气体分析仪才改变这一观点的。红外气体分析仪器比传统的化学、色谱等气体分析方法有这所无法替代的优势，在线仪表在国内早已广泛被应用工业生产，便携式仪器也有应用，只不过实验室分析人员很少有机会接触了解。
首先声明，我并不懂红外气体分析仪，而单位搞这方面的都是仪表出身，交流红外方面问题有点困难。好在我们单位各种红外气体分析仪种类很多，人也热情，所以我借了几本操作手册，介绍一些红外分析仪的情况，从一个实验室红外光谱应用者的角度表达一下自己的观点。图片当然不能去现场拍摄，但网上都有公开的图片资料，而且不同应用的仪表从外表看都长的差不多。
参考的资料是以下三种红外气体分析仪的操作手册：
PA300-GXHEx 隔爆型智能红外线分析器 生产厂家 重庆川仪 资料中提到是引进的德国哈特曼•布朗（H﹠B）公司技术
ULTRAMAT 6E 红外气体分析仪 德国西门子公司
EL6010 在线气体分析仪 美国ABB公司
这几款仪器在我们厂都有应用,型号可能比较老了.

正文
一.分类：
实验室光谱仪一般都叫分光仪器（叫不分光的仪器其实也有，例如不分光红外测油仪，不过类似于便携式仪器，我就不算在内了）。从光源来分为滤光片、光栅和傅里叶变换红外光谱。传统工业红外分析仪分为分光和不分光的，我仔细看了一下原理，觉得还是有值得商榷的地方。分光系统和实验室概念一样，说是借用分光系统分出单色光，不分光系统就是光源连续光通过样品。我提到的上述几个仪器一般称为不分光的仪器，但实际上有些也应用了一些手段提供了一些窄波段的光。我自己觉得，不管是滤光片还是光栅，提供的所谓单色光其实就是波段比较窄的红外光，和傅里叶光谱原理还是不一样的。所以我想分为普通红外光和傅里叶变换还是比较合适些，傅里叶原理的在线分析仪出现也有不少时间了，但还没广泛应用，我这里就不提了。
二.应用：
你买实验室红外光谱仪时估计销售人员一般都不会问你用来干什么，但红外分析仪器销售及应用人员会问你测定什么场合的组分，他们的目的不是问你量身定夺定制仪器，而是去查catalog看看能不能用在这方面。我们单位的红外气体分析仪主要用于永久性气体中特定物质的分析，有常量的混合的合成气组分含量分析也有微量的纯气体的杂质含量分析。分析仪可根据你需要选用不同组分组合，如同样一台ULTRAMAT 6E可以单通道单组分，最多也可以2通道4组分，最常用测定组分为一氧化碳、二氧化碳、甲烷，其它还有氨、二氧化硫、一氧化氮。被测组分有着明确的量程范围，同时可以和生产厂商定例外的量程。
三.红外特征吸收：
虽然气体的红外光谱相比一般有机物来说比较简单，但是各种形式转动会导致不同波段的红外吸收。比如二氧化碳除了最常见的2350cm-1附近的反对称伸缩振动还有667cm-1的弯曲振动，这增加了混合气体中定量的复杂性，当然也对定量条件选择带来多样性。
由于本人的好奇和需要，我接触过国内外一些生产商的应用工程师，很多是拥有高学历、高资历的专家，对于测定不同气体选用什么波长的问题，最常见的回答是绝对正确但毫无意义的回答：选用该物质的特征吸收。
我看了几本手册，只有川仪的PA300-GXHEx说明书中提到光源是由加热的镍铬丝提供2-15μm的红外线，原文说仪器为不分光红外气体分析仪，测定对象为一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氨，但我在技术特点里又找到一句窄带滤光片(SO2、NO)，这显然又是归入传统的分光仪器中了。
所以我觉得仪器设计还是根据样品的红外吸收谱图提供了或宽或窄的红外特征吸收波段，只不过这个是最初仪器设计者把它转成了仪器制造者能够理解的光源和滤光片，到我们这里能得到的答案就成了官样文章
四.一些感想：
与实验室红外光谱仪器不同，目前红外在线仪表都是根据需要订单设计的，可是它却不能满足个性化需求，本来我想如果我需要测定某个气体按照特定的波段（出于我的理解提供得越宽越容易实现，事实上气体光谱比较简单，可以提供出不受干扰比较宽的定量谱带）定量的仪表，只是换个合适的滤光片，应该不是什么很困难的事，可事实上找不到人做这个事。
作为在线仪器设计人员可能考虑仪器稳定性以及取样系统、控制系统方面的问题多点，而且这方面确实很专业，但是红外仪器生产厂家有没有考虑过吸收懂点红外光谱的人员呢？总是引进别人的技术消化吸收多无聊，如果能够设计出独创的某体系中的气体组分分析，是不是可以让分析仪器厂商作为科技创新的内容呢？

期待楼主的新作，楼主是这方面的专家吧。

回帖真快,还没写完呢,我和大家一样也是实验室的分析人员,只不过人比较好奇,虽然工厂的东西和我的工作目前没什么关系,但是既然有便利条件,就想学习学习.

正文(目前4段,请不要断楼,谢谢)
一.分类[实验室光谱仪一般都叫分光仪器（叫不分光的仪器其实也有，例如不分光红外测油仪，不过类似于便携式仪器，我就不算在内了）。从光源来分为滤光片、光栅和傅里叶变换红外光谱。传统工业红外分析仪分为分光和不分光的，我仔细看了一下原理，觉得还是有值得商榷的地方。分光系统和实验室概念一样，说是借用分光系统分出单色光，不分光系统就是光源连续光通过样品。我提到的上述几个仪器一般称为不分光的仪器，但实际上有些也应用了一些手段提供了一些窄波段的光。我自己觉得，不管是滤光片还是光栅，提供的所谓单色光其实就是波段比较窄的红外光，和傅里叶光谱原理还是不一样的。所以我想分为普通红外光和傅里叶变换还是比较合适些，傅里叶原理的在线分析仪出现也有不少时间了，但还没广泛应用，我这里就不提了
本段内容见第二楼 “一.……”]

二.
应用：[]你买实验室红外光谱仪时估计销售人员一般都不会问你用来干什么，但红外分析仪器销售及应用人员会问你测定什么场合的组分，他们的目的不是问你量身定夺定制仪器，而是去查catalog看看能不能用在这方面。我们单位的红外气体分析仪主要用于永久性气体中特定物质的分析，有常量的混合的合成气组分含量分析也有微量的纯气体的杂质含量分析。分析仪可根据你需要选用不同组分组合，如同样一台ULTRAMAT 6E可以单通道单组分，最多也可以2通道4组分，最常用测定组分为一氧化碳、二氧化碳、甲烷，其它还有氨、二氧化硫、一氧化氮。被测组分有着明确的量程范围，同时可以和生产厂商定例外的量程]
本段内容见第二楼 “二.……”

三.
红外特征吸收：[虽然气体的红外光谱相比一般有机物来说比较简单，但是各种形式转动会导致不同波段的红外吸收。比如二氧化碳除了最常见的2350cm-1附近的反对称伸缩振动还有667cm-1的弯曲振动，这增加了混合气体中定量的复杂性，当然也对定量条件选择带来多样性。
由于本人的好奇和需要，我接触过国内外一些生产商的应用工程师，很多是拥有高学历、高资历的专家，对于测定不同气体选用什么波长的问题，最常见的回答是绝对正确但毫无意义的回答：选用该物质的特征吸收。
我看了几本手册，只有川仪的PA300-GXHEx说明书中提到光源是由加热的镍铬丝提供2-15μm的红外线，原文说仪器为不分光红外气体分析仪，测定对象为一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氨，但我在技术特点里又找到一句窄带滤光片(SO2、NO)，这显然又是归入传统的分光仪器中了。
所以我觉得仪器设计还是根据样品的红外吸收谱图提供了或宽或窄的红外特征吸收波段，只不过这个是最初仪器设计者把它转成了仪器制造者能够理解的光源和滤光片，到我们这里能得到的答案就成了官样文章
本段内容见第二楼 “三.……”

四.一些感想：
[与实验室红外光谱仪器不同，目前红外在线仪表都是根据需要订单设计的，可是它却不能满足个性化需求，本来我想如果我需要测定某个气体按照特定的波段（出于我的理解提供得越宽越容易实现，事实上气体光谱比较简单，可以提供出不受干扰比较宽的定量谱带）定量的仪表，只是换个合适的滤光片，应该不是什么很困难的事，可事实上找不到人做这个事。
作为在线仪器设计人员可能考虑仪器稳定性以及取样系统、控制系统方面的问题多点，而且这方面确实很专业，但是红外仪器生产厂家有没有考虑过吸收懂点红外光谱的人员呢？总是引进别人的技术消化吸收多无聊，如果能够设计出独创的某体系中的气体组分分析，是不是可以让分析仪器厂商作为科技创新的内容呢
本段内容见第二楼 “四.……”

主要内容完了，我上班没有上网的便利条件，都是单位写了回来上传的，如果有必要，我看能不能在网上找点图片。

第四部分纯属外行人的个人臆想，欢迎内行人拍砖