紅外分析儀類型和工作原理

   紅外分析儀類型，目前使用的紅外線氣體分析器類型很多，分類方法也較多。
1.從是否把紅外光變成單色光來(lái)劃分，可分為不分光型(非色散型)和分光型(色散型)兩種。
2.從光學(xué)系統(tǒng)來(lái)劃分，可以分為雙光路和單光路兩種。
3.從使用的檢測(cè)器類型來(lái)劃分。
4.從檢測(cè)組分的數(shù)量來(lái)劃分，有單組分和多組分兩種。
   本文主要講從是否把紅外光變成單色光來(lái)劃分，可分為不分光型(非色散型)和分光型(色散型)兩種。
   不分光型(NDIR)  光源發(fā)出的連續(xù)光譜全部都投射到被測(cè)樣品上，待測(cè)組分吸收其特征吸收波帶的紅外光，由于待測(cè)組分往往不止一個(gè)吸收帶，因而就NDIR的檢測(cè)方式來(lái)說(shuō)具有積分性質(zhì)。因此不分光型儀器的靈敏度比分光型高得多，并且具有較高的信噪比和良好的穩(wěn)定性。其主要缺點(diǎn)是待測(cè)樣品各組分間有重疊的吸收峰時(shí)，會(huì)給測(cè)量帶來(lái)干擾。
   固定分光型(CDIR)  分光型儀器采用套分光系統(tǒng)， 使通過(guò)測(cè)量氣室的輻射光譜與待測(cè)組分的特征吸收光譜相吻合。其優(yōu)點(diǎn)是選擇性好，靈敏度較高;缺點(diǎn)是分光后光束能量很小，分光系統(tǒng)任一元件的微小位移，都會(huì)影響分光的波長(zhǎng)。因此，分光型儀器一直用在條件較好的實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)期未能用于在線分析。近年來(lái)，隨著窄帶干涉濾光片的廣泛使用分光型儀器開(kāi)始進(jìn)入在線分析。不過(guò)這種窄帶干涉濾光片的分光不同于光柵系統(tǒng)的分光，它不能形成連續(xù)光譜，只能對(duì)一個(gè)或幾個(gè)特定波長(zhǎng)附近的狹窄波帶進(jìn)行選通，因此，將其稱為固定分光型(CDIR)儀器，以別于連續(xù)分光型儀器。
     紅外分析儀工作原理，從使用的檢測(cè)器類型來(lái)劃分。氣體分析器中使用的檢測(cè)器，目前主要有薄膜電容檢測(cè)器、微流量檢測(cè)器、光電導(dǎo)檢測(cè)器、熱釋電檢測(cè)器四種。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理上的差別，我們可以將其分成兩類，前兩種屬于氣動(dòng)檢測(cè)器，后兩種屬于固體檢遇器。
氣動(dòng)檢測(cè)器靠氣動(dòng)壓力差工作，薄膜電容檢測(cè)器中的薄膜振動(dòng)靠這種壓力差驅(qū)動(dòng)，微流量檢測(cè)器中的流量波動(dòng)也是由這種壓力差引起的。這種壓力差來(lái)源于紅外輻射的能量差，而這種能量差是由測(cè)量光路和參比光路形成的，所以氣動(dòng)檢測(cè)器一般和雙光路系統(tǒng)配合使用。
   不分光紅外(NDIR)源自氣動(dòng)檢測(cè)器內(nèi)密封的氣體和待測(cè)氣體相同(通常是待測(cè)氣體和氬氣的混合氣)，所以光源光譜的連續(xù)輻射到達(dá)檢測(cè)器后，它只對(duì)待測(cè)氣體特征吸收波長(zhǎng)的光譜有靈敏度，不需要分光就能得到很好的選擇性。
   光電導(dǎo)檢測(cè)器和熱釋電檢測(cè)器中沒(méi)有可移動(dòng)部件，其檢測(cè)元件均為固體器件，根據(jù)這一特征我們將其稱為固體檢測(cè)器。固體檢測(cè)器直接對(duì)紅外輻射能量有響應(yīng)，對(duì)紅外輻射光譜無(wú)選擇性，它對(duì)待測(cè)氣體特征吸收光譜的選擇性是借助于窄帶干涉濾光片實(shí)現(xiàn)的。與其配用的光學(xué)系統(tǒng)一般為單光路結(jié)構(gòu)，靠相關(guān)濾波輪的調(diào)制形成時(shí)間上的雙光路。這種紅外分析器屬于固定分光型儀器。
   由上所述可以看出，這兩類檢測(cè)器的工作原理不同，配用的光路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，從是否需要分光的角度來(lái)看，兩者也是不同的。因此，可以由此出發(fā)，將紅外線氣體分析器劃分為兩類：采用氣動(dòng)檢測(cè)器的不分光型紅外分析器和采用固體檢測(cè)器的固定分光型紅外分析器。
這兩類儀器相比，前者的靈敏度和檢出限明顯優(yōu)于后者，而后者的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整容易、體積小、價(jià)格低又勝過(guò)前者。前者是紅外線氣體分析器的傳繞產(chǎn)品。也是目前的主流產(chǎn)品。在整機(jī)工作原理、光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)制方式和檢測(cè)方法等諸多方面，這兩類僅器均有顯著差別。