Что такое денситометр?

Что такое денситометр?

Денситометры используются для измерения концентрации определенного вещества в газе или жидкости.

Путем измерения количества света, поглощенного или отраженного на определенных длинах волн, полученных через фильтр или свет (спектр), разделенный на фиксированные приращения длин волн, получается концентрация измеряемого вещества. Если измеряемый объект зафиксирован, образец облучается светом определенной длины волны, который сильно поглощается объектом, и денситометр измеряет количество прошедшего (ослабленного) света для определения его концентрации. Пульсоксиметры также являются типом абсорбционного денситометра, который использует пропускание света.

Применение денситометров

Основное применение денситометров — измерение концентрации определенных интересующих веществ в жидкостях и газах. Они используются в различных промышленных областях.

1. Пищевая промышленность и производство напитков

В пищевой промышленности существует множество продуктов, качество которых ухудшается из-за реакций окисления, вызванных кислородом. В процессе упаковки необходимо поддерживать низкую концентрацию кислорода, чтобы предотвратить ухудшение качества. Анализаторы кислорода используются для контроля правильности настроек машин для наполнения, запечатывания и упаковки, а также для контроля надежности заполнения газом.

2. Измерение параметров окружающей среды

В приложениях для мониторинга окружающей среды денситометры используются для контроля концентрации различных газов, таких как NOX, SO2, CO, CO2 и HCl в воздухе. Анализаторы кислорода для мониторинга окружающей среды также используются для подтверждения безопасности, особенно в люках, канализациях, резервуарах, кораблях и других местах, где существует риск дефицита кислорода.

3. Медицинские приложения

В медицинских приложениях различные приборы используются для измерения концентрации кислорода в крови (пульсоксиметры) и концентрации глюкозы.

4. Промышленные применения

В промышленных применениях денситометры используются для контроля концентрации жидкостей на производственных линиях. Примерами являются контроль концентрации резистивных смывов и кислотно-щелочных чистящих растворов в процессе производства пластин, а также контроль концентрации переработанных химикатов и травителей оксидных/нитридных пленок в процессе производства полупроводников.

Анализаторы следов кислорода используются в процессах производства полупроводников, сварки Ar и т. д. и могут измерять концентрацию очень малых количеств следов кислорода в промышленных газах. Другие специальные устройства включают те, которые используются для измерения плотности цвета чернил в печати, и измерители концентрации соли для готового бетона.

5. Экспериментальная наука

В экспериментальной науке цветная реакция, вызванная ферментативной реакцией, измеряется для преобразования значения активности фермента. Денситометры также используются для измерения концентрации (количественного анализа) белков и нуклеиновых кислот.

Принцип работы денситометров

Денситометры, используемые для измерения концентрации жидкостей, часто основаны на принципе абсорбционной спектрофотометрии.

1. Абсорбционная спектрофотометрия

В методе абсорбционной спектрофотометрии свет определенной длины волны излучается в контейнер (ячейку), содержащий образец для измерения. Свет, прошедший через ячейку, обнаруживается электрическим сигналом от детектора, а пропускание света (затухание) используется для измерения денситометром вещества.

Когда интенсивность излучаемого света равна I0, интенсивность прошедшего света равна I, молярная концентрация равна C, оптическая длина пути (толщина) равна l, а молярный коэффициент поглощения равен ε, а -logI/I0 определяется как поглощение A, устанавливается следующее уравнение: поглощение A пропорционально концентрации образца C. Создав калибровочную кривую из этого уравнения отношения, можно определить концентрацию неизвестного вещества. (A = εCl)

2. Спектрофотометр

Существует несколько методов получения определенной длины волны из белого света источника света, включая метод фильтра, который использует фильтр, такой как цветное стекло, метод призмы, который использует призму из кварца или кварца, и метод решетки, который использует дифракционную решетку для получения непрерывной спектроскопии.

Например, в фильтрующем типе дополнительный цветовой фильтр помещается между образцом и светоприемной частью, а свет измеряется через красный, зеленый или синий фильтр.

3. Источник света и детектор

Основными источниками света являются дейтериевые разрядные трубки, вольфрам и светодиоды. Детекторы включают фотополупроводники (фотоэлементы) и фотоумножительные трубки (ФЭУ). Поскольку диапазон длин волн, который может быть измерен, делится в соответствии с методом спектроскопии и типом детектора, необходимо выбирать оборудование и материал ячейки в соответствии с целью.

С другой стороны, в случае денситометров, таких как оксиметры, которые имеют определенное вещество для измерения, только определенные длины волн, которые сильно поглощаются целевым веществом, излучаются из источника света, а свет, полученный детектором, преобразуется в электрический сигнал и отображается в виде концентрации.

Типы денситометров

Денситометры, как упоминалось выше, имеют множество применений, включая те, которые измеряют газы и те, которые измеряют жидкости. Среди денситометров, которые измеряют жидкости, в дополнение к абсорбционной спектрофотометрии, некоторые измеряют концентрацию по вязкому сопротивлению, создаваемому вибрацией части датчика в жидкости, и многокомпонентные денситометры, которые объединяют ультразвуковые волны и электропроводность.

Существуют также различные типы анализаторов кислорода. Например, есть те, которые предназначены для физических и химических применений, которые измеряют концентрацию в камерах, перчаточных боксах и инкубаторах, те, которые предназначены для измерений окружающей среды, те, которые предназначены для обнаружения следовых количеств кислорода на производственных линиях, и те, которые предназначены для измерения концентрации кислорода внутри упаковки. Каждое применение имеет свой диапазон измерений и ограничения, поэтому необходимо выбрать правильный для применения.

Другие типы денситометров включают измерители растворенного водорода, используемые для контроля концентрации водорода в растворах растворенного водорода, и измерители озона.