Máy Phân Tích Khí FTIR Hoạt Động Như Thế Nào ? – H2TECH

Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) là một kỹ thuật nhanh chóng, đơn giản và hiệu quả để xác định và định lượng các thành phần cấu thành trong bất kỳ mẫu nào. Khả năng xác định và định lượng gần như bất kỳ loại khí nào, cùng với khả năng phục hồi và độ chính xác của nó, giúp công nghệ phân tích khí FTIR phù hợp với nhiều mục đích sử dụng thương mại.

1. Tổng quan ngắn gọn về máy phân tích khí FTIR

Quang phổ hồng ngoại là nghiên cứu về cách các photon hồng ngoại tương tác với vật liệu thông qua sự hấp thụ, phát xạ hoặc phản xạ. Máy phân tích khí hồng ngoại biến đổi Fourier đánh giá sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại của khí để xác định nồng độ khí trong bất kỳ mẫu vật nào.

Máy phân tích khí FTIR quét đồng thời toàn bộ phổ hồng ngoại của toàn bộ mẫu vật một cách hiệu quả. Mẫu giao thoa do cảm biến tạo ra, được gọi là “giao thoa kế”, gói gọn tất cả thông tin cần thiết được đánh giá trên tất cả các bước sóng và tín hiệu phải chịu biến đổi Fourier.  Phần mềm máy tính thực hiện các tính toán cần thiết và hiển thị phổ IR cho người dùng.

2. Sử dụng máy phân tích khí FTIR trong công nghiệp

Máy phân tích khí FTIR được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm giám sát môi trường, kiểm soát quy trình công nghiệp và nghiên cứu ô tô. Trong giám sát môi trường, máy phân tích khí FTIR có thể được sử dụng để đo nồng độ các khí nhà kính, chẳng hạn như carbon dioxide và metan, trong khí quyển. Trong kiểm soát quy trình công nghiệp, máy phân tích khí FTIR có thể được sử dụng để theo dõi nồng độ khí trong các quy trình công nghiệp, chẳng hạn như sản xuất hóa chất hoặc hóa dầu.

3. Nguyên lý làm việc của máy phân tích khí FTIR

Khái niệm quang phổ hấp thụ hồng ngoại được sử dụng bởi máy phân tích khí FTIR. Quang phổ hấp thụ hồng ngoại là một kỹ thuật bao gồm việc truyền một chùm tia hồng ngoại qua mẫu và đo lượng bức xạ hồng ngoại được mẫu hấp thụ.

Trong gần bảy mươi năm, quang phổ hồng ngoại đã đóng vai trò là phương pháp tiêu chuẩn để xác định đặc tính vật liệu trong phòng thí nghiệm. Phổ hồng ngoại là đặc điểm nhận dạng của mẫu, với các đỉnh hấp thụ tương ứng với tần số dao động giữa liên kết của các nguyên tử tạo nên vật liệu. Mỗi phức hợp phân tử được tạo thành từ sự kết hợp riêng biệt của các nguyên tử, do đó không có sản phẩm hóa học nào có phổ hồng ngoại giống nhau. Kết quả là, quang phổ hồng ngoại có thể đưa ra đánh giá chính xác (phân tích định tính) về thành phần đặc biệt của bất kỳ chất nào.

Để đo nồng độ khí trong mẫu bằng máy phân tích khí FTIR, mẫu được đặt trên đường đi của tia hồng ngoại và đo phổ hấp thụ của mẫu. Sau đó, phổ hấp thụ thu được sẽ được phân tích bằng phần mềm chuyên dụng để xác định nồng độ của từng loại khí có trong mẫu. Nồng độ của mỗi khí được tính bằng cách so sánh độ hấp thụ của khí ở các bước sóng cụ thể với độ hấp thụ của khí tham chiếu có nồng độ đã biết.

4. Các thành phần của máy phân tích khí FTIR

Máy quang phổ FTIR điển hình được tạo thành từ nguồn IR, giao thoa kế, ngăn chứa mẫu, cảm biến, hệ thống khuếch đại, bộ chuyển đổi A/D và phần mềm bộ vi xử lý.

Một bộ phát băng rộng, chẳng hạn như thiết bị gốm IR tầm trung hoặc đèn thủy ngân IR xa, thường được sử dụng làm nguồn. Giao thoa kế, bao gồm bộ tách chùm tia, gương phản xạ tĩnh, gương di động và tia laser, là thành phần cốt lõi của máy phân tích FTIR. Bộ tách chùm tia chia ánh sáng từ một nguồn thành hai kênh, một kênh có gương cố định và kênh kia có gương di động. Ánh sáng được dẫn qua mẫu vật và tới một cảm biến, tại đó nó được chuyển đổi từ miền thời gian sang miền tần số bằng cách sử dụng Biến đổi Fourier nhanh.

5. Ưu điểm và hạn chế của máy phân tích khí FTIR

Máy phân tích khí FTIR có độ nhạy cao và có thể phát hiện lượng vết khí ở mức phần tỷ (ppb). Chúng có thể đo đồng thời nhiều loại khí, khiến chúng phù hợp để phân tích các hỗn hợp khí phức tạp. Phương pháp vận hành đơn giản và bảo trì máy phân tích FTIR với chi phí phải chăng là những ưu điểm lớn so với các phương pháp truyền thống. Chúng không yêu cầu hiệu chuẩn thường xuyên và linh hoạt cho phép sử dụng trong nhiều ứng dụng.

Máy phân tích khí FTIR có vẻ phù hợp nhất, tuy nhiên vẫn tồn tại một số hạn chế. Máy dò khí FTIR rất tốn kém khi so sánh với các phương pháp phân tích khác như sắc ký khí (GC) và phép đo khối phổ (MS). Chúng không hiệu quả để đánh giá một số chất, chẳng hạn như hơi nước, vốn ít hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Ngoài ra, đối với một số ứng dụng như trong lĩnh vực bán dẫn, nơi cần có giới hạn phát hiện rất chính xác, độ nhạy của máy phân tích FTIR đặt ra mối lo ngại lớn.

6. Nghiên cứu gần đây

Nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Case Studies in Thermal Engineering cung cấp dữ liệu liên quan đến đặc tính phát thải khí của chất thải nitrat hóa bằng cách sử dụng phân tích nhiệt trọng lượng kết hợp với phép đo phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (TG-FTIR). Trong ngành hóa chất hiện đại, quá trình nitrat hóa là một quá trình quan trọng. Các nhóm nitro (-NO₂) được đưa vào các phân tử hữu cơ trong quá trình tỏa nhiệt mạnh mẽ này.

Người ta nhận thấy rằng quá trình phân hủy nhiệt của chất thải nitrat hóa diễn ra theo ba giai đoạn. Các phản ứng vật lý bao gồm sự bay hơi ảnh hưởng đến giai đoạn I, trong khi sự phân hủy nhiệt hóa học chiếm ưu thế ở giai đoạn II và III.

Khi chất thải nitrat hóa được gia nhiệt ở tốc độ 8°C/phút với nồng độ oxy lần lượt là 21% và 15%, sản phẩm bị phân hủy nhiệt và phổ FTIR của các sản phẩm này cho thấy đỉnh hấp thụ khí rõ rệt ở nhiệt độ cao (khoảng 300°C). ). Phổ của máy phân tích FTIR cho thấy giai đoạn 1 bao gồm các đỉnh CO₂ và H₂O trong khi giai đoạn 2 bao gồm lượng CO₂ tương đối cao hơn. Tuy nhiên, ở giai đoạn 3 một lượng lớn CO₂ được giải phóng cùng với quang phổ tương ứng với NO₂ cho thấy sự phân hủy chất thải nitơ.

Những phát hiện của nghiên cứu này có thể cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về đặc tính nhiệt của vật liệu nitrat hóa và cung cấp cơ sở cho một khuôn khổ hiệu quả để ngăn ngừa các mối nguy hiểm về nhiệt.

7. Triển vọng tương lai

Các nhà nghiên cứu đã phát triển các kỹ thuật mới để cải thiện độ chính xác và độ chính xác của phép đo khí FTIR, chẳng hạn như cải tiến thuật toán xử lý dữ liệu và sử dụng các tiêu chuẩn khí tham chiếu. Đã có sự thúc đẩy phát triển máy phân tích khí FTIR thu nhỏ, di động để sử dụng trong các ứng dụng đo lường hiện trường và giám sát từ xa. Ngoài ra, có rất nhiều sự quan tâm đến việc sử dụng laser xếp tầng lượng tử (QCL) trong máy phân tích khí FTIR đã tăng lên trong những năm gần đây do công suất cao và độ ổn định của chúng. Tất cả các bước này sẽ đảm bảo sự thành công của máy phân tích FTIR trong những năm tới.

8. Các máy quang phổ biến đổi hồng ngoại FTIR hiện đang có tại H2TECH

8.1. Máy quang phổ biến đổi hồng ngoại FOURIER FTIR 7800A

Máy quang phổ hồng ngoại FTIR có hệ thống quang học độ nhạy cao góc giao thoa Michelson với dải quang từ 7800 đến 350cm-1 được kết hợp với công nghệ căn chỉnh gương cố định được cấp bằng sáng chế để đảm bảo độ ổn định lâu dài. Gương phản chiếu được phủ vàng để cung cấp thông lượng ánh sáng tối đa và đảm bảo độ nhạy phát hiện. Thiết kế chống ẩm đa kín thông minh: nhiều giao thoa kế kín, hộp hút ẩm công suất lớn với cửa sổ có thể nhìn thấy và cấu trúc thay thế dễ dàng, theo dõi thời gian thực về nhiệt độ và độ ẩm bên trong giao thoa kế.

Máy quang phổ biến đổi hồng ngoại FOURIER FTIR 7800A

>>Xem thêm thông tin chi tiết của sản phẩm tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/may-quang-pho-ftir-7800a/

Thông số kỹ thuật:

– Máy quang phổ FTIR giao thoa kế với dải phổ từ 7800 đến 350cm-1. Máy quang phổ có một bản chân in nhỏ với ống kính giao thoa kế chống bụi hoàn toàn kín và chống bụi.
– Độ nhạy và độ ổn định cao.
– Giám sát thời gian thực thông minh về tình trạng thiết bị.
– Nhiều tùy chọn liên lạc (bao gồm WiFi).
– Kiểm tra linh hoạt và thuận tiện. Khoang mẫu lớn cho các phụ kiện.
– Trạm phần mềm mạnh mẽ với Thư viện IR.
– Hệ thống quang học: Giao thoa kế khối góc loại Michelson mới.
– Dải phổ: 7800 đến 350cm-1
– Độ chính xác số sóng: ± 0.01 cm-1
– Tốt hơn 1 cm-1.
– Tốc độ quét: Điều chỉnh 5 bước cho các ứng dụng khác nhau.
– Tỷ lệ tín hiệu nhiễu: Tốt hơn 20000: 1 (giá trị RMS ở 2100 cm-1, Độ phân giải 4 cm-1, Detector DLATGS, thu thập dữ liệu 1 phút.
– Chùm tia phân kỳ: Ge nhiều lớp phủ Kbr.
– Nguồn hồng ngoại: Mô-đun hình cầu phản xạ làm mát bằng không khí, hiệu quả cao.
– Detector: DLATGS cung cấp phản hồi tuyến tính trên phạm vi FT-IR rộng.
– Phần mềm: Phần mềm FT-Win chứa tất cả các thói quen cần thiết cho các hoạt động cơ bản bao gồm tìm kiếm thư viện, định lượng và xuất phổ. Phần mềm tương thích với TẤT CẢ các phiên bản Microsoft Windows.
– Thư viện hồng ngoại: ELEVEN IR bao gồm.
– Kích thước: 520 x 435 x 255mm
– Khối lượng: 24 Kg.

8.2. Máy Quang Phổ Hồng Ngoại Biến Đối Fourier (FTIR) EDINBURGH – IR5

IR5 là máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) để bàn hiệu suất cao của Edinburgh Instruments.

IR5 là sự lựa chọn hoàn hảo cho các ứng dụng phân tích và nghiên cứu như mẫu polyme, chất bán dẫn và dược phẩm, mang lại khả năng vận hành đơn giản cũng như kết quả nhanh chóng và chính xác. Tất cả các mức hấp thụ, truyền, phản xạ và phát quang hồng ngoại đều có thể được đo trong IR5 chỉ bằng một gói phần mềm, Miracle™.

>Xem thêm thông tin chi tiết của sản phẩm tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/may-quang-pho-ftir-edinburgh-ir5/

Thông số kỹ thuật: 

8.3. Máy Quang Phổ Hồng Ngoại Biến Đổi Fourier LUMEX – FT-08

Máy quang phổ FT mid-IR InfraLUM FT-08 đã được thiết kế dựa trên nghiên cứu và phát triển sâu rộng của chúng tôi và chuyên môn về quang phổ hồng ngoại. Thiết bị đa năng và dễ vận hành này cung cấp một lựa chọn phù hợp cho các phòng thí nghiệm phân tích khác nhau.

Hệ thống quang học chống lệch chất lượng cao, đầu dò DLATGS có độ nhạy cao và nhiều loại phụ kiện khác nhau đảm bảo người dùng tin tưởng tuyệt đối vào độ chính xác cao của dữ liệu đo và biến nó thành công cụ lý tưởng cho các phép đo thông thường với chi phí đầu tư và vận hành thấp.

Xem thêm thông tin chi tiết của sản phẩm tại đây: https://thietbikhoahoch2tech.com/san-pham/quang-pho-hong-ngoai-lumex-ft-08/

Thông số kỹ thuật: 

– Dải quang phổ: 8000-350 cm-1 (quang học KBr)
8000-500 cm-1 (quang học ZnSe)

– Độ lặp lại số sóng: 0,01 cm -1

– Độ chính xác số sóng: ±0,05 cm -1

– Độ phân giải biến: 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 0.5 cm-1

– Tỷ lệ tín hiệu/nhiễu RMS: > 60000 (4 cm-1, 1 min)

– Độ ổn định của dòng 100%, %: 0.2

– Tốc độ quét: 0,8 giây/quét ở độ phân giải 16 cm -1

– Đầu dò: DLATGS độ phân giải cao

– Bộ tách chùm tia: KBr (hoặc ZnSe) phủ Ge trong vỏ hút ẩm được hàn kín

– Giao thoa kế: Giao thoa kế Double Cat’s Eye được cấp bằng sáng chế chống rung và lệch tâm

– Nguồn bức xạ: Nguồn bức xạ hồng ngoại gốm ổn định tuổi thọ cao cường độ cao

– Nguồn điện: 110/220 V, 50/60 Hz, 65 W

– Khối lượng: 32 kg

– Kích thước: 580 x 550 x 340 mm