صناعات السيارات أو الكيماويات أو البتروكيماويات أو المعادن أو البحث العلمي أو الطبي أو الوظائف المتعلقة بإنتاج الطاقة أو حماية البيئة ... هذه هي بعض المجالات الرئيسية التي تنطوي على مجموعة واسعة جدا من التقنيات ، لا سيما من حيث الأجهزة وتحليل الغاز.
وتشمل هذه المجالات الصناعات التقليدية، من الأغذية الزراعية إلى الأسمنت والتكرير. نحن نشارك بشكل متزايد في قطاعات الطاقة الجديدة ، مثل الهضم اللاهوائي أو خلايا الوقود ، من بين أمثلة أخرى.
وكثيرا ما تتطلب الأنشطة الأخيرة تكنولوجيات قياس مبتكرة وأكثر كفاءة. لكن صناعاتنا التقليدية ، في الوقت نفسه ، تتطور بسرعة لمواكبة ذلك. عند مفترق طرق هذه المسارات ، تتنوع تقنيات تحليل الأجهزة والغاز المتاحة في السوق بنفس القدر.
تحليل الغاز هو أحد الأدوات في المجال الواسع للأجهزة الصناعية. أجهزة تحليل الغاز موجودة الآن في جميع المجالات. أنها تسهم بنشاط في رفع مستويات جودة التصنيع وتحسين كفاءة العمليات الصناعية. والمخاطر عموما اقتصادية وإيكولوجية على حد سواء.
تعد أجهزة تحليل الأكسجين ، إلى حد بعيد ، أكثر أجهزة تحليل الغاز استخداما في الصناعة والبحوث. ومع ذلك ، فإن التقنيات المستخدمة والأساليب المستخدمة تختلف اختلافا كبيرا من تطبيق إلى آخر.
لقد قطعت هذه التقنيات شوطا طويلا في العقدين الماضيين. نقدم هنا مراجعة لمبادئ قياس الأكسجين الأكثر استخداما في الصناعة والبحث اليوم. سنشير إلى مزايا وعيوب كل تقنية تحليل الأكسجين.
يوجد في الواقع مبدآن متميزان للكشف ، وبالتالي نوعان مختلفان بنفس القدر من أجهزة تحليل الأكسجين المغنطيسي.
لكن كل منها يستغل ، كما يوحي الاسم ، الخاصية "المغناطيسية" ، أو "الحساسية المغناطيسية" ، لجزيء الأكسجين.
تستخدم أجهزة تحليل الأكسجين المغناطيسية من نوع الدمبل الاستشعار البصري. تمتلئ الكرات الصغيرة من الدمبل بالنيتروجين (N2). عندما يدخل الأكسجين إلى الخلية بمجال مغناطيسي يمر عبرها ، يميل الدمبل إلى الدوران وترسل المرآة الموجودة في منتصف المحور إشارة ضوئية مختلفة عن تلك الموجودة في حالة السكون. يتناسب فرق الإشارة هذا ، بمجرد معالجته ، مع الضغط الجزئي للأكسجين في الخلية ، وبالتالي ، بمجرد معايرة المحلل ، إلى تركيز الأكسجين في حجم٪.
عندما توضع العينة الغازية في مجال مغناطيسي، تنجذب جزيئات الأكسجين. ينتج عن هذا ضغط يتم اكتشافه بواسطة مقياس التدفق الدقيق الشامل.
الخلية الكهروكيميائية O2 هي نوع من خلايا الوقود. ينتشر الأكسجين الموجود في العينة المراد تحليلها عبر الحجاب الحاجز. يتدفق تيار بين الأقطاب الكهربائية 2 من خلال المنحل بالكهرباء. كما أنه يمر عبر المقاومة والثرمستور الذي يتم قياس الجهد عنده. هذا الجهد يتناسب مع تركيز الأكسجين.
يستخدم محلل الأكسجين الزركونيا خصوصية أكسيد الزركونيوم (ZrO2) الذي ، عند تسخينه إلى درجة حرارة عالية ، يتصرف كإلكتروليت صلب فيما يتعلق بأيونات الأكسجين. إذا كانت أقطاب البلاتين ، المتصلة بكل جانب من المنحل بالكهرباء الصلب ، في وجود ضغط جزئي مختلف للأكسجين على كل جانب ، يحدث تفاعل كهروكيميائي ويتم جمع قوة دافعة كهربائية على الأقطاب الكهربائية.
من وجهة نظر مجهرية ، يحدث هذا التفاعل الكهروكيميائي عند الواجهة الثلاثية بين المنحل بالكهرباء الصلب والقطب والأكسجين.
جانب الضغط الجزئي العالي: O2 + 4e- >> 2O2 - (التأين)
جانب الضغط الجزئي المنخفض: 2O2- >> O2 + 4e- (الجزيئية)
القوة الدافعة الكهربية المتولدة (E) تحقق معادلة نيرنست.
يشار إلى محلل الليزر بشكل أكثر دقة باسم محلل ليزر الصمام الثنائي القابل للضبط (TDL). إنها أداة بصرية تستخدم شعاع ليزر بالأشعة تحت الحمراء من جهاز إرسال وموجهة إلى جهاز استقبال. تعتمد تقنية القياس على امتصاص الضوء بواسطة جزيئات الغاز الموجودة بين المرسل والمستقبل.
تمتص معظم الغازات الضوء عند أطوال موجية محددة معينة ، والامتصاص هو وظيفة مباشرة لتركيز الغاز.
يتم تحليل الطول الموجي لليزر على خط امتصاص معين ، خاص بالجزيء محل الاهتمام ، وبالتالي تجنب أي تداخل تقريبا من الجزيئات الأخرى الموجودة. ومن ثم، فإن تركيز الغاز المقاس يتناسب مع سعة خط الامتصاص
