في مجال الصناعة الحديثة ، والبحث العلمي ، والعلاج الطبي ، قياس دقيق تتبع الأوكسجين في الغاز ( عادة في جزء في المليون - جزء في المليون من التركيز ) أصبحت النقطة الرئيسية لضمان جودة المنتج ، عملية الاستقرار وسلامة النظام . من تصنيع أشباه الموصلات ، بطارية ليثيوم أيون ، تغليف المواد الغذائية ، الهندسة الصيدلانية ، وحتى إدارة الفضاء الدواسر ، جزء في المليون قياس الأوكسجين الجزئي ليس فقط التكنولوجيا التحليلية ، ولكن أيضا مفتاح التحكم في العملية . الدقة ، سرعة الاستجابة والاستقرار على المدى الطويل لها تأثير مباشر على معدل العائد من المنتجات ، وخدمة الحياة من المعدات ، وحتى سلامة الموظفين .

ما هوالمليون الجزئي قياس الأوكسجينماذا ؟

جزء في المليون ( جزء في المليون ) يشير إلى عدد من الأوكسجين في المليون من الغاز . على سبيل المثال ، 10 جزء في المليون س ₂ يعني أن الغاز يحتوي على 10 أجزاء في المليون من حجم وحدة الأوكسجين . في نقاء عالية من الغازات الخاملة ( مثل النيتروجين والأرجون والهيدروجين ) أو الحد من الغلاف الجوي ، حتى لو كان هناك فقط عشرات المليون من الأكسجين المتبقية ، يمكن أن يؤدي إلى تفاعل الأكسدة ، محفز التسمم ، وتدهور المواد ، أو خطر الانفجار . ولذلك ، من المهم جدا في الوقت الحقيقي رصد محتوى الأكسجين مع حساسية عالية وعالية الانتقائية .

مجموعة مشتركة من قياس الاوكسجين الجزئي عادة ما تغطي 0.1 جزء في المليون إلى 10 , 000 جزء في المليون ( أي 0-1 ٪ ) ، في حين أن التطبيقات ( مثل أشباه الموصلات الأمراض القلبية الوعائية ) تتطلب حتى الكشف عن الحد الأدنى من 0.01 جزء في المليون ( 10 جزء في المليون ) .

مبدأ تعميم تكنولوجيا القياس

في الوقت الحاضر ، التقنيات الرئيسية لتحقيق جزء في المليون قياس الأوكسجين الجزئي تشمل الفئات التالية :

طريقة الاستشعار الكهروكيميائية

على أساس الحد من رد فعل الأكسجين على القطب ، تيار كهربائي يتم إنشاؤها في نسبة مباشرة إلى تركيز الأوكسجين . فائدة نموذج يحتوي على مزايا التكلفة المنخفضة ، بنية بسيطة ، ومناسبة للأجهزة المحمولة . ومع ذلك ، هناك بعض العيوب ، مثل الحياة محدودة ( عادة 1-2 سنوات ) ، من السهل أن تتأثر بالانزعاج الغازات ( على سبيل المثال ، المشارك ₂ ح ₂ ق ) ، وبطء الاستجابة ، وهلم جرا .

2 . زركونيا الاستشعار

الضغط الجزئي للأوكسجين يمكن حسابها عن طريق قياس قوة محركة كهربائية من تركيز الأوكسجين باستخدام الموصلية الكهربائية زركونيا المنحل بالكهرباء إلى أيونات الأكسجين في درجة حرارة عالية . هذا الأسلوب هو مقاومة درجات الحرارة العالية ، والاستجابة السريعة ، وتستخدم عادة في التحكم في الاحتراق ، ولكن في جزء في المليون من انخفاض مستوى الأوكسجين في البيئة تحتاج إلى أن تكون جنبا إلى جنب مع إشارة الغاز ، وانخفاض درجة الحرارة الأداء الفقراء ، ونادرا ما تستخدم عالية النقاء الغاز الأكسجين الجزئي الكشف .

3 . امتصاص الليزر الطيفي ( tdlas ) .

ليزر ديود الانضباطي يستخدم لمسح خط امتصاص الأوكسجين في الأشعة تحت الحمراء القريبة من الفرقة . تركيز الأوكسجين هو محسوب من خلال الكشف عن كثافة الامتصاص . tdlas لديها مزايا عالية الانتقائية ، لا تدخل الصليب ، والاستجابة السريعة ( ميلي ثانية واحدة ) ، وصيانة مجانية ، وما إلى ذلك ، يمكن أن ندرك 0.1 جزء في المليون أو حتى أقل حد الكشف ، ويستخدم على نطاق واسع في أشباه الموصلات ، والطاقة الهيدروجينية وغيرها من المجالات .

4 - تحليل ممغطس

محتوى الأكسجين يتحدد من خلال قياس الضغط تغيير الغاز في المجال المغناطيسي أو زاوية انحراف الدمبل . الأسلوب له مزايا عالية الدقة ، والاستقرار جيدة ، ويمكن استخدامها في المختبرات وتحليل العملية ، ولكن حجم كبير من المعدات وارتفاع تكلفة .

5 - طريقة للتبريد مضان

على أساس محددة صبغة الفلورسنت تنبعث مضان تحت ضوء الإثارة ، والأكسجين يبرد ( قمع ) كثافة مضان . تركيز الأوكسجين يمكن استخلاصه من خلال الكشف عن مضان تسوس الوقت أو تغيير كثافة . الأسلوب له مزايا لا استهلاك ، والخدمة الطويلة في الحياة ، والاستجابة السريعة ، هو مناسبة خاصة لرصد الاوكسجين الجزئي في حاوية مغلقة أو على الخط التعبئة والتغليف ( على سبيل المثال ، نفطة الطبية والأغذية الطازجة حفظ حقيبة ) .

تطبيق نموذجي المشهد

أشباه الموصلات الضوئية تلفيق : في عملية ترسيب الأبخرة الكيميائية ( CVD ) النمو الفوقي ، تتبع الأكسجين في الغاز الناقل يمكن أن يؤدي إلى شعرية عيب أو فيلم التلوث .

بطارية ليثيوم أيون الإنتاج : حقن السائل ، عملية تشكيل ، وما إلى ذلك يجب أن تتم في نقطة الندى < - 40 ℃ ، محتوى الأكسجين أقل من 10 جزء في المليون من غرفة التجفيف لمنع المنحل بالكهرباء من التحلل أو سي فيلم غير طبيعي .

الغذاء والدواء التعبئة : استخدام النيتروجين أو خليط الغاز استبدال الهواء في التعبئة والتغليف ، الأكسجين المتبقية يجب أن تسيطر على أقل من 50-100 جزء في المليون من أجل تمديد فترة الصلاحية ، محلل الأوكسجين الصغيرة المستخدمة للتحقق من التعبئة والتغليف الختم .

عالية النقاء إنتاج الغاز والنقل : وحدة فصل الهواء ، محطة تعبئة الغاز الخاص يجب أن تحمل على جزء في المليون من مستوى محتوى الأكسجين من الغاز المنتج التفتيش على الجودة ، وضمان الامتثال ايزو 14644 أو سامي القياسية .

الطاقة الهيدروجينية وخلايا الوقود : إذا كان محتوى الأكسجين في الهيدروجين يتجاوز المعيار ، قد تشكل خليط متفجر أثناء الضغط أو الاستخدام .

البحث العلمي والمختبرات : صناديق القفازات ، ونظم الثقافة اللاهوائية تعتمد على رصد الأوكسجين الجزئي للحفاظ على خاملة أو خالية من الأوكسجين في البيئة .

رابعاً - تحديات القياس والاتجاهات التكنولوجية

التلوث في نظام أخذ العينات : الامتزاز والمج تأثير في الأنابيب ، وصلات ، أو مرشحات يمكن أن يؤدي إلى قراءة الانجراف .

بخار الماء تدخل : الرطوبة العالية قد تؤثر على أداء الكهروكيميائية أو مضان الاستشعار ، تحتاج إلى أن تكون جافة قبل أو استخدام خوارزمية مقاومة الرطوبة .

المعايرة والتتبع : انخفاض تركيز الغاز القياسية من الصعب إعداد و غير مستقر ، تحتاج إلى استخدام عالية الدقة أداة مرجعية للتحقق بانتظام .

الاستقرار على المدى الطويل : استشعار الشيخوخة ، صفر الانجراف وغيرها من المشاكل تتطلب صفر التلقائي أو ذكي وظيفة التعويض .

على الرغم من أن جزء في المليون microoximetry يبدو " صغيرة " ، فإنه يلعب دورا حاسما في صناعة متطورة . هو لا فقط نوعية تحكّم " حارس مرمى " , غير أنّ أيضا أمان إنتاج " إنذار مبكّر " . مع استمرار إدخال مواد جديدة ، مبادئ جديدة و خوارزميات ذكية ، مايكرو تكنولوجيا الكشف عن الأوكسجين سوف تصبح أكثر دقة وموثوق بها وشاملة . كل جزء في المليون في السيطرة على العصر الجديد من الصناعة التي تسعى إلى النقاء والسلامة المطلقة هو تحية .