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HORIBA的創(chuàng)新紅外分析測量技術(shù)

閱讀：1326 發(fā)布時(shí)間：2022-11-16

紅外分析測量技術(shù)（IR）是一類重要而又應(yīng)用廣泛的氣體分析測量技術(shù)。傳統(tǒng)紅外分析測量技術(shù)不可避免地存在各種弱點(diǎn)，如：吸收峰相近，交叉干擾多；分辨率及檢出限無法滿足日益發(fā)展的需求；需要時(shí)時(shí)維護(hù)等。HORIBA通過自身研發(fā)的濾光片、交替流動(dòng)調(diào)制技術(shù)以及IRLAM紅外氣體分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了紅外分析測量技術(shù)的創(chuàng)新：在實(shí)際測量時(shí)消除了交叉干擾，達(dá)到高分辨率和低檢出限，測量穩(wěn)定且易于維護(hù)。

1.HORIBA紅外技術(shù)的發(fā)展史

HORIBA早在1954年就啟動(dòng)了氣體分析儀的研發(fā)工作。為了順應(yīng)當(dāng)時(shí)重化學(xué)工業(yè)過程控制的需要，在眾多氣體分析技術(shù)中，HORIBA選擇了能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)監(jiān)測的紅外測量技術(shù)進(jìn)行深耕。

歷經(jīng)多年，在傳統(tǒng)紅外分析測量技術(shù)基礎(chǔ)上，我們不斷創(chuàng)新與完善。1970年代，我們研發(fā)的交替流動(dòng)調(diào)制技術(shù)解決了長期測量穩(wěn)定的需求。幾乎是同一時(shí)期，濾光片的成功研發(fā)幫助我們解決了交叉干擾的問題。

2021年，HORIBA新申請zhuanli的IRLAM（量子級聯(lián)激光紅外吸收）技術(shù)多方面解決了傳統(tǒng)紅外技術(shù)存在的缺點(diǎn)，具備了劃時(shí)代的意義。

※IRLAM技術(shù)（日本zhuanli號：No. 6886507,美國zhuanli 號：No. 11030423）

日本工業(yè)紅外氣體分析儀 GA-1，

由 HORIBA 于1957年制造

2.HORIBA如何實(shí)現(xiàn)紅外技術(shù)的創(chuàng)新

2.1 濾光片（解決交叉干擾的問題）

HORIBA固體濾光片的工作原理是在石英玻璃上根據(jù)不同用途噴涂不同折射率的膜材料，將產(chǎn)生干擾的波段濾除，只透過固定波長范圍的窄帶光。

氣體濾光片中間密封干擾成分氣體，除了能將紅外光源轉(zhuǎn)換為窄帶光，還能消除干擾成分在窄帶光的波長范圍中產(chǎn)生的干擾影響。

使用固體濾光片或氣體濾光片都能得到目標(biāo)氣體的單一波段，減少交叉干擾。

HORIBA的固體濾光片

2.2 交替流動(dòng)調(diào)制技術(shù)（測量穩(wěn)定，少維護(hù)；實(shí)現(xiàn)高分辨率和低檢出限）

HORIBA的交替流動(dòng)調(diào)制技術(shù)指的是將樣氣和參比氣體以1秒為周期交替通入同一個(gè)測量氣室中，這樣可以始終維持氣室的潔凈，不產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，保持測量的穩(wěn)定性。同時(shí)，交替流動(dòng)使儀器在維護(hù)時(shí)無需復(fù)雜的光學(xué)調(diào)整，減少了維護(hù)量。

雙向交替流動(dòng)由于有兩個(gè)氣室，在測量時(shí)可以在非常短的周期內(nèi)使傳感器膜產(chǎn)生雙向位移，位移量是普通方法的兩倍，因此信號更強(qiáng)，靈敏度更高，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率和更低的檢出限。

雙向交替流動(dòng)測量原理圖

2.3 IRLAM 紅外技術(shù)（高靈敏度、低干擾、高穩(wěn)定性）

IRLAM優(yōu)于傳統(tǒng)紅外技術(shù)的點(diǎn)在于，它采用了量子級聯(lián)激光器（QCL），中紅外激光光源（4-10μm），波段更窄干擾更少。發(fā)出的光在赫里奧特池（氣室）內(nèi)的多次反射下，光路更長，得到的信號更強(qiáng)，從而提高了靈敏度。再配合*的濃度計(jì)算規(guī)則，能夠?qū)崿F(xiàn)高穩(wěn)定性的測量。

量子級聯(lián)激光器QCL

赫里奧特池（氣室）

3.應(yīng)用領(lǐng)域

紅外分析測量技術(shù)是所有行業(yè)中重要的技術(shù)，在開發(fā)下一代能源方面也起著至關(guān)重要的作用。HORIBA的紅外分析測量技術(shù)廣泛應(yīng)用在空氣質(zhì)量監(jiān)測，溫室氣體監(jiān)測，元素分析，工業(yè)過程控制及污染源排放，汽車尾氣排放以及半導(dǎo)體行業(yè)。

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