红外光谱分析和德国DIAS红外阵列探测器的应用

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 array。PYROSENS 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透射仪操作原理图

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。

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。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

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。

美国Angstrom激光光谱仪

德国Highfinesse公司激光光谱仪

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