红外线气体分析仪的基本原理

各种多原子的气体，对红外线这一段电磁波的辐射能都具有一定的吸收能力，而且这种吸收能力对波长具有选择性，就是说某一种气体只对某一段红外线光谱的辐射能具有吸收能力。而对其余波段的辐射能则不能吸收，由于各种物质的分子本身都存在一个特定的震动和转动频率，只有当红外线光谱中某一段光谱的频率与物质分子本身的频率相一致时，该物质分子才能吸收这一段红外线光谱的辐射能。我们把能吸收的这一波段红外线光谱成为该气体的特征吸收波段。气体吸收了红外线光谱辐射能后，一部分可转变成热能，使温度升高。红外线光谱的辐射又特别显著，这就能让我们利用各种热元件，如电热堆、热敏电阻等去测量红外线辐射能的大小。红外线气体分析仪就是基于这些特征工作的，它主要利用的是1-25μm之间的一段红外线光谱。 同一原子组成的双原子气体，如N2、O2、CL2、H2、以及各种惰性气体，由于在1-25μm的波长范围内没有特征吸收波段，所以不能用红外线气体分析仪来测量这些气体。 红外线光通过介质时，或多或少地被介质吸收，所以折射出的红外线光强总是小于射入的红外线光强，光强的减弱服从朗伯-比尔定律。 需要说明的是，朗伯-比尔定律和线性吸收规律都是在假定通过被测组分的红外线光谱是连续的，并且在吸收的特征光谱波段内，吸收系数是 常数，而实际上，在红外线气体分析仪中，通过被测组分的红外线光谱不是连续的，在吸收的特征光谱波段内，吸收系数也不是常数，而是根据波长不通变化的。这样就会使实际使用仪表分析与根据朗伯-比尔定律和线性吸收规律计算的结果出现误差，所以这些方法只是供我们再分析问题时使用的。