इन्फ्रारेड गैस विश्लेषक

अवरक्त गैस विश्लेषक के लिए कोज़ो इशिदा का डिज़ाइन। इसे देखें यहां

तरंग दैर्ध्य को दर्शाने वाला आरेख जिस पर विभिन्न वायुमंडलीय गैसें अवरक्त विकिरण को अवशोषित करती हैं

एक अवरक्त गैस विश्लेषक एक निश्चित वायु नमूने के माध्यम से उत्सर्जित अवरक्त प्रकाश स्रोत के अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) का निर्धारण करके ट्रेस गैसों को मापता है। अवरक्त सीमा में पाए जाने वाले विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के अनुसार पृथ्वी के वायुमंडल में पाई जाने वाली ट्रेस गैसें उत्तेजित हो जाती हैं। प्रौद्योगिकी के पीछे की अवधारणा को परीक्षण के रूप में समझा जा सकता है कि वायु द्वारा कितना प्रकाश अवशोषित किया जाता है। वायु में विभिन्न अणु प्रकाश की विभिन्न आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं। एक निश्चित गैस के साथ वायु एक निश्चित आवृत्ति को अधिक अवशोषित करेगी, जिससे सेंसर संबंधित अणु की उच्च सांद्रता की प्रतिवेदन कर सकेगा।

अवरक्त गैस विश्लेषक में सामान्यतः दो कक्ष होते हैं, एक संदर्भ कक्ष होता है जबकि दूसरा कक्ष माप कक्ष होता है। कक्ष के एक छोर पर किसी प्रकार के स्रोत से अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित होता है, कक्षों की एक श्रृंखला के माध्यम से निकलता है जिसमें प्रश्न में विभिन्न गैसों की दी गई मात्रा होती है।

संचालन के सिद्धांत

1975 से डिजाइन (ऊपर चित्र) एक नॉनडिस्पर्सिव अवरक्त सेंसर है। यह पहला उत्तम विश्लेषक है जो एक समय में नमूना गैस के एक से अधिक घटकों का पता लगाने में सक्षम है। पहले के विश्लेषक इस तथ्य से पीछे रह गए थे कि एक विशेष गैस में अवरक्त में कम अवशोषण बैंड भी होते हैं।

1975 के आविष्कार में जितने गैसों को मापने के लिए उतने डिटेक्टर हैं। प्रत्येक संसूचक में दो कक्ष होते हैं जिनमें दोनों में एक वैकल्पिक रूप से संरेखित अवरक्त स्रोत और संसूचक होते हैं, और दोनों ही विश्लेषण किए जाने वाले वायु के नमूने में गैसों में से एक से भरे होते हैं। प्रकाशिक पथ में पारदर्शी सिरों वाली दो सेल होती हैं। एक में एक संदर्भ गैस होती है और एक में विश्लेषण की जाने वाली गैस होगी। अवरक्त स्रोत और सेलों के बीच एक न्यूनाधिक होता है जो ऊर्जा की किरणों को बाधित करता है।

प्रत्येक डिटेक्टर से आउटपुट को किसी अन्य डिटेक्टर से आउटपुट के साथ जोड़ा जाता है जो प्रत्येक डिटेक्टर के मुख्य संकेत के विपरीत संकेत को माप रहा है। अन्य डिटेक्टरों से संकेत की मात्रा वह राशि है जो हस्तक्षेप के अनुरूप कुल संकेत के अनुपात को पूरा करेगी। यह हस्तक्षेप गैसों से होता है जिसमें एक प्रमुख निचला अवशोषण बैंड होता है जो गैस के मुख्य बैंड के समान होता है जिसे मापा जा रहा है।

उदाहरण के लिए, यदि विश्लेषक को कार्बन मोनोआक्साइड और कार्बन डाईऑक्साइड को मापना है, तो कक्षों में इन गैसों की एक निश्चित मात्रा होनी चाहिए। अवरक्त प्रकाश उत्सर्जित होता है और नमूना गैस के माध्यम से निकलता है, गैसों के ज्ञात मिश्रण के साथ एक संदर्भ गैस और फिर "डिटेक्टर" कक्षों के माध्यम से प्रश्न में गैसों के शुद्ध रूप होते हैं। जब एक संसूचक कक्ष कुछ अवरक्त विकिरण को अवशोषित करता है, तो यह गर्म होता है और फैलता है। यह सीलबंद पोत के अंदर दबाव में वृद्धि का कारण बनता है जिसे दबाव ट्रांसड्यूसर या इसी तरह के उपकरण के साथ पता लगाया जा सकता है। नमूना गैस से डिटेक्टर कक्षों से आउटपुट वोल्टेज के संयोजन की तुलना संदर्भ कक्ष से आउटपुट वोल्टेज से की जा सकती है।

नवीनतम अवरक्त गैस विश्लेषक

पहले के अवरक्त गैस विश्लेषक की तरह, आधुनिक विश्लेषक भी अवरक्त वेवलेंथ के अवशोषण का पता लगाकर एक निश्चित गैस का पता लगाने के लिए नॉनडिस्पर्सिव अवरक्त सेंसर का उपयोग करते हैं जो उस गैस की विशेषता है। अवरक्त ऊर्जा एक गर्म फिलामेंट से उत्सर्जित होती है। वैकल्पिक रूप से ऊर्जा को फ़िल्टर करके, विकिरण स्पेक्ट्रम को गैस के अवशोषण बैंड तक सीमित किया जाता है जिसे मापा जाता है। मापने के लिए गैस के माध्यम से अवरक्त ऊर्जा पारित होने के बाद एक डिटेक्टर ऊर्जा को मापता है। इसकी तुलना बिना किसी अवशोषण की संदर्भ स्थिति में ऊर्जा से की जाती है।

कई विश्लेषक दीर्घावधि, अप्राप्य ग्रीनहाउस गैस जांच के लिए दीवार पर लगे उपकरण हैं। अब ऐसे विश्लेषक हैं जो गैसों की एक श्रृंखला को मापते हैं और भूविज्ञान अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त होने के लिए अत्यधिक ले जाने योग्य हैं। शीघ्रता से प्रतिक्रिया उच्च परिशुद्धता विश्लेषक व्यापक रूप से गैस उत्सर्जन और पारिस्थितिकी तंत्र के प्रवाह को मापने के लिए ध्वनि एनीमोमीटर के साथ उपयोग किया जाता है जब शीघ्रता से प्रतिक्रिया ध्वनि एनीमोमीटर के साथ उपयोग किया जाता है।

कुछ विश्लेषक में, संदर्भ स्थिति और एक ज्ञात अवधि एकाग्रता पर विश्लेषक को जांच करके मापन की विश्वसनीयता को बढ़ाया जाता है। यदि वायु मापन में बाधा डालती है, तो कक्ष जिसमें ऊर्जा स्रोत होता है, एक गैस से भरा होता है जिसमें मापी जा रही गैस की कोई पता लगाने योग्य सांद्रता नहीं होती है। मापी जा रही गैस के आधार पर शुद्ध वायु, रासायनिक रूप से निकाली गई वायु या नाइट्रोजन का उपयोग किया जा सकता है।

यह भी देखें

• नॉनडिस्पर्सिव अवरक्त सेंसर
• एड़ी सहप्रसरण

संदर्भ

• U.S. Patent 5,055,688
• U.S. Patent 3,898,462
• Auble, D.L.; Meyers, T.P. (1992). "An open path, fast response infrared absorption gas analyzer for H₂O and CO₂". Boundary-Layer Meteorology 59(3):243–256. doi:10.1007/BF00119815