Стационарный СКР-газоанализатор для оперативного анализа многокомпонентных газовых сред

Актуальность
Разработка газоанализаторов нового поколения для оперативного мониторинга сложных газовых сред природного и техногенного происхождения является важнейшей задачей газоаналитического приборостроения.
Оперативный мониторинг многокомпонентных газовых смесей в реальном масштабе времени является актуальной задачей в различных областях народного хозяйства.

Три основных универсальных метода газоанализа

Спектроскопия спонтанного комбинационного рассеяния света (СКР)
Суть явления заключается в рассеянии молекулами среды возбуждающего света на частотах соответствующих внутреннему строению этих молекул, причем интенсивность этих рассеянных сигналов будет соответствовать концентрации молекул.
Преимущества:
одновременный контроль всех молекулярных компонентов газовой среды с помощью одного лазера с фиксированной длиной волны;
оперативность получения результата;
отсутствие расходных материалов и сложной пробоподготовки,
возможность диагностики газовых сред, качественный состав которых заранее неизвестен.

Макет стационарного СКР-газоанализатора

Экспериментально полученный спектр СКР воздуха
Предельная чувствительность:
~ 10 ppm CO2;
~ 5 ppm H2O.
Wлаз = 0.5 Вт
tэксп = 1000 секунд
P = 6 атм

Экспериментально полученный спектр СКР биогаза
Wлаз = 0.5 Вт
tэксп = 1000 секунд
P = 1 атм

Экспериментально полученный спектр СКР биогаза
Wлаз = 0.5 Вт
tэксп = 1000 секунд
P = 1 атм

Спектр СКР природного газа
Wлаз = 1 Вт
tэксп = 1000 секунд
P = 30 атм

Методика расчета концентраций

Вклады основных компонентов природного газа в его спектр СКР

Сопоставление полученных результатов с данными хроматографического анализа

Заключение и перспективы
Проведена проверка работоспособности созданного макета стационарного газоанализатора, основанного на спектроскопии спонтанного комбинационного рассеяния света.
Данная проверка показала, что макет способен одновременно регистрировать все молекулярные составляющие газовой среды содержание которых превышает 0,01 %.
Получено хорошее согласие результатов с данными хроматографического анализа
В дальнейшем планируется работа по повышению чувствительности и точности прибора за счет применения неких технических решений и более сложных математических аппаратов обработки спектров.

Спасибо за внимание!
[email protected]

Методика расчета концентраций