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高頻紅外碳硫儀的檢測原理
高頻紅外碳硫儀的檢測原理可以概括為：通過高頻感應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化為二氧化碳和二氧化硫氣體，然后利用紅外線吸收技術，
分別測量這兩種氣體的濃度，從而精確計算出樣品中碳和硫的含量。
下面我們分步詳細解析這個原理：
核心原理：兩大步驟（燃燒 + 檢測）
第一步：高溫燃燒——將待測元素轉化為可測氣體
1. 樣品準備與添加：
· 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、
提高燃燒效率和流動性，并確保硫完全轉化。
· 將裝有樣品的坩堝放入高頻感應爐的燃燒室中。2. 高頻感應加熱：
· 關閉燃燒室，通入純凈的氧氣。
· 啟動高頻發(fā)生器，它會產(chǎn)生一個高頻交變電磁場。在這個磁場中，
導體樣品（特別是金屬）和助熔劑內(nèi)部會產(chǎn)生強大的渦流，
從而在極短時間內(nèi)（幾秒鐘）達到1400-1700℃甚至更高的溫度。
3. 氧化反應：· 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——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，被送入紅外檢測池。
紅外檢測的核心是“非色散紅外”（NDIR）技術，其理論基礎是朗伯-比爾定律。
1. 紅外吸收特性：
· 不同種類的氣體分子對特定波長的紅外光有選擇性的吸收。就像每個人都有獨特的指紋一樣，
每種氣體都有其特定的“紅外吸收指紋”。
· CO₂ 在 4.26μm 波長處有強烈的吸收峰。· SO₂ 在 7.35μm 波長處有強烈的吸收峰。
2. 檢測池工作流程：
· 紅外光源發(fā)射出連續(xù)波長的紅外光。
· 光線穿過一個充滿待測氣體（如CO₂或SO₂）的檢測池。
· 檢測池的另一端是紅外探測器。在探測器前，安裝有只允許特定波長
（例如對應CO₂的4.26μm或對應SO₂的7.35μm）紅外光通過的窄帶濾光片。
· 參比側：一部分紅外光穿過一個充滿不吸收紅外光的惰性氣體（如N₂）的參比池，
其光強作為初始參考值（I₀）。
· 測量側：另一部分紅外光穿過流有樣品氣體的測量池。當含有CO₂和SO₂的氣體流過時，
它們會分別吸收掉對應波長的紅外光能量。
3. 信號轉換與計算：· 探測器測量到的穿過測量池后的紅外光強度（I）會減弱。
· 根據(jù) 朗伯-比爾定律，氣體對紅外光的吸收度（A）與
其濃度（c）成正比：A = log(I₀/I) = k * c （k為吸收系數(shù)）
· 探測器將光強的變化轉化為電信號的變化。吸收越強，電信號變化越大，
代表氣體濃度越高。
· 儀器內(nèi)部預先通過測量已知濃度的標準物質建立了“信號-濃度”的校準曲線。· 最后，計算機根據(jù)檢測到的電信號大小，結合校準曲線和樣品重量，
自動計算出樣品中碳和硫的百分含量。
總結流程框圖：
樣品 → 高頻燃燒 (O₂, 高溫) → CO₂ + SO₂ → 除塵/除水 → 紅外檢測池 → CO₂吸收4.26μm光 / SO₂吸收7.35μm光 →
探測器產(chǎn)生電信號 → 計算機處理信號并計算結果。
技術優(yōu)勢：
· 高效快速：高頻加熱速度快，分析一個樣品通常只需30-60秒。
· 靈敏度高：可檢測低至ppm（百萬分之一）級別的碳和硫。
· 精度高、準確性好：紅外檢測方法穩(wěn)定可靠，結果重復性好。
· 自動化程度高：現(xiàn)代儀器可實現(xiàn)全自動進樣和分析。
