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高頻紅外碳硫儀的檢測(cè)原理
高頻紅外碳硫儀的檢測(cè)原理可以概括為：通過高頻感應(yīng)爐將樣品在氧氣流中瞬間高溫熔化，
使其中的碳和硫分別轉(zhuǎn)化為二氧化碳和二氧化硫氣體，然后利用紅外線吸收技術(shù)，
分別測(cè)量這兩種氣體的濃度，從而精確計(jì)算出樣品中碳和硫的含量。
下面我們分步詳細(xì)解析這個(gè)原理：
核心原理：兩大步驟（燃燒 + 檢測(cè)）
第一步：高溫燃燒——將待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為可測(cè)氣體
1. 樣品準(zhǔn)備與添加：
· 將精確稱重的固體樣品（通常是金屬、礦石、陶瓷等）放入陶瓷坩堝中，
并加入適量的助熔劑（如鎢粒、錫粒等）。助熔劑有助于降低熔點(diǎn)、
提高燃燒效率和流動(dòng)性，并確保硫完全轉(zhuǎn)化。
· 將裝有樣品的坩堝放入高頻感應(yīng)爐的燃燒室中。2. 高頻感應(yīng)加熱：
· 關(guān)閉燃燒室，通入純凈的氧氣。
· 啟動(dòng)高頻發(fā)生器，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻交變電磁場(chǎng)。在這個(gè)磁場(chǎng)中，
導(dǎo)體樣品（特別是金屬）和助熔劑內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，
從而在極短時(shí)間內(nèi)（幾秒鐘）達(dá)到1400-1700℃甚至更高的溫度。
3. 氧化反應(yīng)：· 在高溫和富氧環(huán)境下，樣品迅速熔化并燃燒。
· 碳（C） 被氧化成 二氧化碳（CO₂）： C + O₂ → CO₂
· 硫（S） 被氧化成 二氧化硫（SO₂）： S + O₂ → SO₂
第二步：紅外檢測(cè)——定量分析氣體濃度
燃燒產(chǎn)生混合氣體（包括CO₂、SO₂、H₂O以及其他雜質(zhì)氣體）由氧氣流作為載氣，
經(jīng)過除塵、除水等凈化系統(tǒng)后，被送入紅外檢測(cè)池。
紅外檢測(cè)的核心是“非色散紅外”（NDIR）技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是朗伯-比爾定律。
1. 紅外吸收特性：
· 不同種類的氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光有選擇性的吸收。就像每個(gè)人都有獨(dú)特的指紋一樣，
每種氣體都有其特定的“紅外吸收指紋”。
· CO₂ 在 4.26μm 波長(zhǎng)處有強(qiáng)烈的吸收峰。· SO₂ 在 7.35μm 波長(zhǎng)處有強(qiáng)烈的吸收峰。
2. 檢測(cè)池工作流程：
· 紅外光源發(fā)射出連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光。
· 光線穿過一個(gè)充滿待測(cè)氣體（如CO₂或SO₂）的檢測(cè)池。
· 檢測(cè)池的另一端是紅外探測(cè)器。在探測(cè)器前，安裝有只允許特定波長(zhǎng)
（例如對(duì)應(yīng)CO₂的4.26μm或?qū)?yīng)SO₂的7.35μm）紅外光通過的窄帶濾光片。
· 參比側(cè)：一部分紅外光穿過一個(gè)充滿不吸收紅外光的惰性氣體（如N₂）的參比池，
其光強(qiáng)作為初始參考值（I₀）。
· 測(cè)量側(cè)：另一部分紅外光穿過流有樣品氣體的測(cè)量池。當(dāng)含有CO₂和SO₂的氣體流過時(shí)，
它們會(huì)分別吸收掉對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的紅外光能量。
3. 信號(hào)轉(zhuǎn)換與計(jì)算：· 探測(cè)器測(cè)量到的穿過測(cè)量池后的紅外光強(qiáng)度（I）會(huì)減弱。
· 根據(jù) 朗伯-比爾定律，氣體對(duì)紅外光的吸收度（A）與
其濃度（c）成正比：A = log(I₀/I) = k * c （k為吸收系數(shù)）
· 探測(cè)器將光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的變化。吸收越強(qiáng)，電信號(hào)變化越大，
代表氣體濃度越高。
· 儀器內(nèi)部預(yù)先通過測(cè)量已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)建立了“信號(hào)-濃度”的校準(zhǔn)曲線。· 最后，計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測(cè)到的電信號(hào)大小，結(jié)合校準(zhǔn)曲線和樣品重量，
自動(dòng)計(jì)算出樣品中碳和硫的百分含量。
總結(jié)流程框圖：
樣品 → 高頻燃燒 (O₂, 高溫) → CO₂ + SO₂ → 除塵/除水 → 紅外檢測(cè)池 → CO₂吸收4.26μm光 / SO₂吸收7.35μm光 →
探測(cè)器產(chǎn)生電信號(hào) → 計(jì)算機(jī)處理信號(hào)并計(jì)算結(jié)果。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
· 高效快速：高頻加熱速度快，分析一個(gè)樣品通常只需30-60秒。
· 靈敏度高：可檢測(cè)低至ppm（百萬分之一）級(jí)別的碳和硫。
· 精度高、準(zhǔn)確性好：紅外檢測(cè)方法穩(wěn)定可靠，結(jié)果重復(fù)性好。
· 自動(dòng)化程度高：現(xiàn)代儀器可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)進(jìn)樣和分析。
