इन्फ्रारेड गैस विश्लेषक

इन्फ्रारेड 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 इन्फ्रारेड प्रकाश स्रोत के अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) का निर्धारण करके ट्रेस गैसों को मापता है। इन्फ्रारेड रेंज में पाए जाने वाले विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के तहत 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 हवा द्वारा कितना प्रकाश अवशोषित किया जाता है। हवा 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 रिपोर्ट कर सकेगा।

इन्फ्रारेड गैस विश्लेषक में आमतौर पर 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 इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित होता है, कक्षों की एक श्रृंखला के माध्यम से गुजरता है जिसमें प्रश्न में विभिन्न गैसों की दी गई मात्रा होती है।

संचालन के सिद्धांत

1975 से डिजाइन (ऊपर चित्र) एक नॉनडिस्पर्सिव इन्फ्रारेड सेंसर है। यह पहला बेहतर 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 इन्फ्रारेड 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 हवा के नमूने में गैसों में से एक से भरे होते हैं। प्रकाशिक पथ में पारदर्शी सिरों वाली दो कोशिकाएँ होती हैं। एक में एक संदर्भ गैस होती है और एक में विश्लेषण की जाने वाली गैस होगी। इन्फ्रारेड स्रोत और कोशिकाओं 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 सिग्नल के विपरीत सिग्नल को माप रहा है। अन्य डिटेक्टरों से सिग्नल की मात्रा वह राशि है जो हस्तक्षेप के अनुरूप कुल सिग्नल के अनुपात को ऑफसेट 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। इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जित होता है और नमूना गैस के माध्यम से गुजरता है, एक संदर्भ गैस गैसों के ज्ञात मिश्रण के साथ और फिर गैसों के शुद्ध रूपों वाले डिटेक्टर कक्षों के माध्यम से। जब एक संसूचक कक्ष कुछ अवरक्त विकिरण को अवशोषित करता है, तो यह गर्म होता है और फैलता है। यह सीलबंद पोत के भीतर 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 इन्फ्रारेड गैस विश्लेषक

पहले के इंफ्रारेड गैस एनालाइजर की तरह, आधुनिक एनालाइजर भी इंफ्रारेड वेवलेंथ के अवशोषण का पता लगाकर एक निश्चित गैस का पता लगाने के लिए नॉनडिस्पर्सिव इन्फ्रारेड सेंसर का उपयोग करते हैं जो उस गैस की विशेषता है। इन्फ्रारेड 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 जा रहा है जिसे मापा जा रहा है। मापने के लिए गैस के माध्यम से इन्फ्रारेड 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 निगरानी 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 पोर्टेबल हैं। तेजी से प्रतिक्रिया उच्च परिशुद्धता विश्लेषक व्यापक रूप से गैस उत्सर्जन और पारिस्थितिकी तंत्र के प्रवाह को मापने के लिए उपयोग किया जाता है जब तेजी से प्रतिक्रिया ध्वनि एनीमोमीटर के साथ उपयोग किया जाता है।

कुछ एनालाइजर में, रेफरेंस कंडीशन और एक ज्ञात स्पैन कंसंट्रेशन पर एनालाइजर को कैलिब्रेट करके मापन की विश्वसनीयता को बढ़ाया जाता है। यदि हवा 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 ताजी हवा, रासायनिक रूप से निकाली गई हवा या नाइट्रोजन का इस्तेमाल किया जा सकता है।

यह भी देखें

• नॉनडिस्पर्सिव इन्फ्रारेड 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