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红外光谱分析和德国DIAS红外阵列探测器的应用

规格:红外阵列探测器在光谱分析中的应用

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性能标签:

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产品详细描述


德国DIAS红外阵列探测器用于红外光谱分析

红外光谱分析仪使用什么型号的DIAS红外探测器呢?

德国DIAS红外公司生产的PYROSENS中的红外阵列探测器Array,可以广泛用于红外光谱分析。

红外光谱分析的原理

物体由于分子振动的特性,大多数气体、液体、粉末或固体在中波波长的红外上都表现出典型的吸收行为;红外辐射的能量激发分子键与物质形成典型的振动模式,形成独特的“指纹”。使用红外探测器、采用中波波长的红外,就可以检测到物体中的红外辐射,这样就可以从测量样品中获得或测定、检测到物体的成分、杂质和浓度等物体的相关信息,从而可以精确分析测量样品或物体。这就是所谓的红外光谱分析。

为什么红外光谱仪要使用德国DIAS的红外阵列探测器来进行红外光谱分析?

德国DIAS红外公司每年都生产大量的基于钽酸锂的热释电探测器PYROSENS arrayPYROSENS array的信噪比功能,位于制冷型碲镉汞(MCT)探测器及不灵敏、低速度的热电堆探测器和测辐射热计之间。相比带陶瓷薄膜( 比如压电陶瓷PZT) 的热释电探测器来说, PYROSENS array的比探测率要高得多。

PYROSENS系列红外阵列探测器具有128、256或510个像素。它们与色散光学组件和/或线性渐变滤光片(LVF)一起更适用于更宽波长范围内的高分辨率检测。线性渐变滤光片目前可以适用于超过11μm,对红外光谱仪来说,可以分成范围1.3~2.6μm及5.5~11μm。

目前使用德国DIAS红外阵列探测器的光谱仪的三种操作原理

  • NDIR透射仪

NDIR透射仪主要由红外源、斩波轮、采样台、线性渐变滤光片LVF及红外阵列探测器等组成。由于使用了线性渐变滤光片,所以不仅可以分析单种物质,而且可以分析混合性物质(参见下图)。

NDIR透射仪操作原理示意.png

NDIR透射仪操作原理图

NDIR透射仪演示仪

高效紧凑的NDIR透射仪演示器

这个演示仪的核心组件就是德国DIAS的评估包。这个评估包可适合德国DIAS红外公司的所有PYROSENS红外阵列探测器

  • ATR spectrometer ATR光谱仪 衰减全反射光谱仪

衰减全发射(ATR)光谱分析采用带线性渐变滤光片LVF的红外阵列探测器、ATR晶体(波导)及红外辐射源。红外辐射以全反射方式进入波导管,因此在波导管表面测量的液体或固体样品在光谱上影响其反射行为。这种测量方法易于实现紧凑、精密、快速和通用的系统,也可以用于便携式或移动式产品。下图显示了使用带线性渐变滤波器LVF的红外线性传感器的ATR光谱仪的工作原理。

ATR红外光谱仪的基本原理示意图

ATR光谱仪的工作原理

  • Grating spectrometer光栅光谱仪

光栅光谱仪中,红外辐射进入一个狭缝或纤维,然后打在一个球面镜上。这平行于辐射,然后在光栅上衍射和反射,这导致不同的波长指向不同的方向。第二个反射镜现在将辐射聚焦到红外阵列探测器上,其像素现在检测不同波长的辐射。可在整个红外阵列探测器的长度上测量该波长范围,这由特定的光学布置来确定。

光栅光谱仪结构示意图

使用案例

德国DIAS红外公司的PYROSENS红外阵列探测器具有128、256或510个像素,目前常用于相对比较小、移动式或价格低的ATR光谱仪或光栅光谱仪中。最早使用PYROSENS红外阵列探测器的ATR光谱仪为美国Wilks Enterprise公司的第二代ATR光谱仪:

一、美国Wilks Enterprise公司采用了PYROSENS红外阵列探测器的第二代ATR光谱仪

美国Wilks公司ATR光谱仪

设备开发多使用德国DIAS红外公司改进的PYROSENS红外探测器,其热像素分立更优化、其吸收特性改进更显著。

典型应用有:

  • 食品安全及质量:主要集中检测微量化学元素及不可接受的添加剂,例如乳制品行业、食用油、酒类、饮料等行业的食品控制。

  • 监测石油及润滑油的质量:从燃油样品生产和分析过程中的表征到发动机使用时的状态监测。

  • 爆炸性检测安全技术:液体或粉末炸药的微量分析

  • 环境分析技术:空气质量监控及水质分析

二、激光光栅光谱仪(美国Angstrom及德国Highfinesse公司)

美国Angstrom及德国Highfinesse公司,其便携式中波红外激光光谱仪及波长计中,采用了PYROSENS的510像素的红外阵列探测器,波长2-11μm。

Angstrom激光光谱分析仪

美国Angstrom激光光谱仪

HighFinesse激光光谱仪

德国Highfinesse公司激光光谱仪

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