Читать книгу Termografia i spektrometria w podczerwieni - Группа авторов - Страница 15

W styczniu 1859 r. John Tyndall rozpoczął badania właściwości radiacyjnych różnych gazów. W trakcie swoich doświadczeń wykazał zdolność ditlenku węgla, pary wodnej, ozonu oraz węglowodorów do pochłaniania promieniowania podczerwonego. Wykazał również, że tlen i azot są praktycznie przezroczyste dla promieniowania podczerwonego. Dalsze badania pozwoliły udowodnić, że zdolność gazów do pochłaniania promieniowania podczerwonego jest silnie związana z budową ich cząsteczek oraz z obecnością lub brakiem elektrycznego momentu dipolowego.

Zjawisko to zostało później wykorzystane do budowy różnego typu czujników i systemów do wykrywania i pomiaru stężeń gazów, których zasada działania opiera się na pomiarze tłumienia promieniowania ultrafioletowego/widzialnego/podczerwonego w charakterystycznym dla danego gazu zakresie widma.

W dalszej części niniejszego rozdziału przedstawiono podstawy fizyczne działania absorpcyjnych czujników gazów, a następnie opisano budowę wybranych, pracujących w zakresie podczerwieni rozwiązań, takich jak czujniki niedyspersyjne NDIR (ang. Non-Dispersive Infrared), czujniki dyspersyjne DIR (ang. Dispersive Infrared), czujniki z przestrajanymi laserami typu TDLAS (ang. Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy), lidary absorpcji różnicowej typu DIAL (ang. Differential Absorption LIDAR) oraz dedykowane do wykrywania gazów kamery termowizyjne.

3.1. Podstawy fizyczne działania absorpcyjnych czujników gazów

Spektroskopia jest metodą badawczą wykorzystującą analizę oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią. Metody spektroskopowe można podzielić na:

• spektroskopię inwazyjną, w której są badane widma powstające na skutek niszczenia struktury analizowanej substancji; mogą to być widma promieniowania powodującego niszczenie próbki po przejściu przez substancję lub widma produktów rozpadu;

• spektroskopię emisyjną, w której są badane widma emitowane przez badaną substancję po poddaniu jej działaniu określonego bodźca fizycznego (np. podgrzaniu lub oświetleniu) lub widma emitowane spontanicznie;

• spektroskopię absorpcyjną, w której są badane widma promieniowania po jego przejściu przez badaną substancję;

• spektroskopię odbiciową, w której są badane widma powstałe w wyniku odbicia promieniowania od powierzchni analizowanej substancji.