特殊气体检测
激光特殊气体检测技术作为现代分析科学的重要组成部分,专注于特定气体成分(如甲烷、一氧化碳等)的浓度测量,主要用于工业安全、环境监测或医疗领域。
1.激光气体检测的基本原理
激光气体检测技术的物理基础是光与物质相互作用的科学,特别是气体分子对特定波长激光的选择性吸收现象。这一现象遵循比尔-朗伯定律,即当一束单色激光穿过气体介质时,其强度衰减与气体浓度成正比关系。数学表达式为I = I0e-αCL,其中I0为入射光强,I为透射光强,α为吸收系数,C为气体浓度,L为光程长度。这一基本公式构成了大多数激光气体检测技术的定量基础,通过精确测量光强衰减程度,即可反推出气体浓度。

气体检测的基本原理
2.激光气体检测技术的分类
激光气体检测技术可按照多种标准进行分类,包括测量原理、工作方式、应用场景等。从测量原理上看,激光气体检测技术主要分为吸收光谱法、光声光谱法和拉曼光谱法三大类,每类都有其独特的优势和应用场景。
按照测量方式和工作模式的不同,激光气体检测技术可分为原位式和抽取式两大类。原位式激光气体分析仪直接安装在被测工艺管线上,无需采样系统即可进行实时在线测量。抽取式分析仪通过采样系统将气体抽取到测量室中进行分析,可对样品进行预处理(如除尘、除湿等),减轻了环境干扰。
从应用领域看,激光气体检测技术可分为工业过程控制型、环境监测型、实验室分析型和便携式现场检测型四大类。
按应用领域分类的激光气体检测技术特点比较
分类 | 核心需求 | 技术特点 | 典型代表 | 应用案例 |
工业过程控制 | 实时性、稳定性 | 原位式、抗污染设计、耐高温高压 | 原位式TDLAS | 石化厂管道气体监测 |
环境监测 | 多组分、高灵敏度 | 抽取式或多光路、精密温控 | 光声光谱仪 | 城市空气质量监测站 |
实验室分析 | 高精度、多功能 | 复杂光学系统、多技术融合 | 激光拉曼光谱仪 | 混合气体成分分析 |
便携式检测 | 小型化、快速响应 | 低功耗设计、一体化结构 | 便携式TDLAS | 天然气管道泄漏检测 |
3.激光气体检测技术的应用领域
激光气体检测技术凭借其高灵敏度、高选择性和非接触测量等优势,已广泛应用于工业、环境、能源、医疗等多个领域,成为现代气体分析不可或缺的工具。
在工业过程控制领域,激光气体检测技术已成为优化生产工艺、保障生产安全的关键工具。石油化工行业是激光气体分析仪的最大应用市场之一,炼油厂中需要对裂解气、合成气等多种工艺气体进行实时监测,以确保反应过程的稳定性和安全性。原位式激光气体分析仪因其无需采样预处理、响应速度快等特点,特别适合这类工业场景。

CNI-532nm激光器用于原位激光拉曼光谱气体分析仪
环境监测是激光气体检测技术的另一重要应用领域。在城市空气质量监测站中,激光气体分析仪可实时监测二氧化硫、氮氧化物、臭氧等污染物的浓度变化,为环境管理提供数据支持。

CNI-450nm激光器差分光声二氧化氮气体检测
工业安全与泄漏检测构成了激光气体检测的第三个重要应用方向。电厂、化工厂、炼油厂、天然气输配管网等设施一旦发生气体泄漏,可能造成严重的安全事故。激光气体检测技术则可实现远距离、非接触测量,特别适合危险环境下的泄漏检测。

CNI-303nm激光器用于电力系统SF6分解检测
在能源与燃烧优化领域,激光气体检测技术为火力发电厂、工业锅炉等燃烧设备的高效运行提供了关键参数。通过实时测量烟气中的氧气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳等组分浓度,可以精确控制燃烧空燃比,实现完全燃烧,提高能源利用率的同时降低污染物排放。

CNI-1653/1654nm激光器用于甲烷检测
医疗与生命科学构成了激光气体检测技术的另一个重要应用领域。在呼吸气体分析中,激光光谱技术可用于监测麻醉气体浓度、呼气末二氧化碳分压等临床参数,为手术安全和重症监护提供保障。相比传统电化学传感器,激光检测技术响应速度快、不受其他气体干扰,且无需频繁校准,大大降低了医疗机构的维护成本。

CNI 可调谐激光器(涵盖可见光、中红外)用于呼吸系统气体检测
4.CNI典型的特殊气体检测用激光器
长春新产业提供高稳定性,窄线宽的半导体可调谐激光器、DFB/DBR/VCSEL/FP窄线宽激光器、量子级联激光器等、固体激光器,广泛应用于特殊气体检测技术,如CH4、H2S、NH3、H2O、CO、CO2、C2H4、HF、C2H2、SF6、SO2等。
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半导体可调激光器 390-1074nm | DFB/DBR/FP激光器 | 量子级联激光器 3.6-10.5µm | 固体激光器 266nm、303nm、532nm等 |
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