Gasana­lyse

Pyroelektrische Infrarotdetektoren haben ein großes Anwendungspotential in Geräten zur Messung und Analyse von Gasen. Die Identifizierung der Gase und Messung der Konzentration basiert dabei auf der nichtdispersiven (ohne feingliedrige spektrale Zerlegung) Absorptionsspektroskopie von infrarotem Licht (NDIR), wobei mit Interferenzfiltern im Bereich (3 … 5) µm oder (8 … 12) µm gasartspezifische Teilbereiche (Brandbreite von (100 … 200) nm) herausgegriffen werden.

InfraTec Küvette

Pyro­elek­tri­sche Detek­toren in der Gasana­lyse

Eine große Anzahl von Gasen absorbiert die Infrarotstrahlung durch intramolekulare Schwingungen. Für jedes spezifische Material hängt die Absorptionsstärke von der Wellenlänge der Infrarotstrahlung ab. Dieses Prinzip nutzt ein nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator (NDIR-Gasanalysator) für die Gasanalyse. Der Analysator besteht aus einer elektronisch oder mechanisch modulierten Infrarotquelle, einer Messküvette, durch die das zu messende Gas strömt, und einem pyroelektrischen Detektor.

In der Detektorkappe ist ein Schmalbandpassfilter (Narrow-Bandpassfilter) integriert, dessen Durchlassbereich der Absorptionswellenlänge des Zielgases entspricht. Mit dem thermischen Detektor wird in einer definierten Anordnung die Transmission des zu messenden Gasgemisches bestimmt. Ist das gesuchte Gas nicht enthalten, trifft die meiste Infrarotstrahlung auf den Detektor und das Signal ist maximal. Nimmt die Konzentration des Gases zu, erhöht sich die Absorption gemäß dem LAMBERT-BEER'schen Gesetz und das Signal verringert sich entsprechend.

Das Prinzip findet sich beispielsweise in Standard-Infrarotfiltern von InfraTec mit einer Zentralwellenlänge (central wavelength – CWL) von 4.27 µm und einer Halbwertsbreite (half-power bandwidth – HPBW) von 170 nm wieder. Sie eignen sich etwa zur Messung von Kohlenstoffdioxid (CO2).

Narkose-Überwachung - Bildnachweis: © Beerkoff / Fotolia.com

Weitere Infor­ma­tionen zum Thema Gasana­lyse

Im Gegensatz zu den dispersiven Gitter- oder FTIR-Spektrometern kann die komplizierte Form der Gasabsorptionsbanden durch die NDIR-Gasanalyse nicht aufgelöst werden, vielmehr erfolgt eine gemittelte Messung der Signale im Filterdurchlassbereich. Damit steht ein geräteseitig überschaubares, langzeitstabiles und vor allem kontinuierlich arbeitendes Messverfahren zur industriellen Gasanalyse zur Verfügung. Die Identifizierung der Gase und Querempfindlichkeiten in Gasgemischen erfordern vielfach auch spektral mehrkanalige Auswertungen.

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InfraTec Deutschland
InfraTec GmbH Infrarotsensorik und MesstechnikGostritzer Straße 61 - 6301217 DresdenDEUTSCHLAND

Zur Gasana­lyse bietet InfraTec eine Viel­zahl ein- und mehr­ka­na­liger Detek­toren

Die klassischen Anordnungen für die Gasanalyse mit Filterrad und / oder mechanischem Chopper erfordern vergleichsweise schnelle (> 200 Hz) pyroelektrische Detektoren mit hohem Ausgangssignal. Dafür stehen mehrere Typen mit integriertem JFET oder CMOS-Operationsverstärker zur Verfügung, deren pyroelektrisches Element für Strombetrieb beschaltet ist.

Mehrkanalige (Gas- und Referenzkanäle) Detektoren werden zur Analyse von Gasen vielfach durch elektrisch modulierbare Strahler beleuchtet und müssen deshalb auch bei niedrigen Frequenzen eine hohe Stabilität und ein großes Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen. InfraTec bietet innerhalb dieser Produktgruppe auch Bauelemente, sogenannte Beam Splitter, an, bei denen durch eine patentierte Konstruktion das Licht einer einzigen Eintrittsöffnung geometrisch in zwei oder vier Kanäle geteilt wird. Damit ist eine äußerst präzise Gasanalyse möglich.

Fach­ar­tikel: Einsatz von Mehr­kanal-Detek­toren und Infrarot-Strah­lern in der Gasana­lyse

Die Detektion und Konzentrationsmessung von Gasen ist weltweit ein Standardverfahren im medizinischen und industriellen Bereich. Doch was ist bei der Auswahl der Komponenten zu beachten und was haben Mehrkanal-Detektoren und Infrarot-Strahler damit zu tun?

Gasanalyse

Pyro­elek­tri­sche Detek­toren für die Gasana­lyse

Eigen­schaften von Einka­nal­de­tek­toren

ein Messkanal, hohe Leistung, Temperaturkompensation, reduzierte Beschleunigungsempfindlichkeit, single oder split supply

Einka­nal­de­tek­toren

Eigen­schaften von Mehr­ka­nal­de­tek­toren

ein Mess- und ein Referenzkanal, Temperaturkompensation, reduzierte Beschleunigungsempfindlichkeit, single oder split supply

Mehr­ka­nal­de­tek­toren