Direkte Messung von NO₂
PAS – photoakustische Spektroskopie
Die photoakustische Spektroskopie (PAS) ist ein spektroskopisches Verfahren, das sich den photoakustischen Effekt zunutze macht. Das Verfahren hat sich in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen bewährt, darunter bei Abgasuntersuchungen an Fahrzeugen, in der Umwelttechnik (Nachweis von Luftschadstoffen), in der Medizintechnik und in der Biologie.
Es handelt sich um eine äußerst genaue, stabile und direkte Messung (unabhängig vom Hintergrundgas).
Das Prinzip beruht darauf, dass Licht von Gasmolekülen absorbiert wird. Bei der photoakustischen Spektroskopie wird moduliertes Licht in Schallwellen umgewandelt. Die dabei entstehende Schallwelle wird mithilfe eines Mikrofons in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Leistung der PAS (Nr. 2)-Sensoren:
Allen-Varianz
Linearität
Das Probengas wird mit moduliertem Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bestrahlt. Der Grund dafür ist, dass bei vielen Anwendungen die spezifische Wellenlänge des zu untersuchenden Materials im Infrarotbereich liegt. Daher werden Infrarot-Laserdioden als Lichtquellen verwendet. Das Licht wird elektronisch oder mechanisch moduliert, beispielsweise mithilfe eines Choppers.
Wenn die Lichtfrequenz mit dem Absorptionsband des Gases in der Zelle übereinstimmt, absorbieren die Gasmoleküle einen Teil des Lichts. Je höher die Konzentration des Gases ist, desto mehr Licht wird absorbiert.
Das absorbierte Licht erzeugt Wärme und führt somit zu einem Druckanstieg. Aufgrund des modulierten Lichts steigt und sinkt der Druck abwechselnd.
Dadurch entsteht ein akustisches Signal, das vom Mikrofon erfasst und anschließend in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann.
Der Hauptvorteil des photoakustischen Effekts besteht darin, dass die Empfindlichkeit im Wesentlichen nicht von der Wellenlänge des Lichts abhängt.
Dies ermöglicht eine hohe Empfindlichkeit bereits bei kurzen Absorptionsweglängen und eine äußerst lineare Konzentrationsabhängigkeit über einen breiten dynamischen Messbereich bei sehr geringen Probenvolumina.
Äußerst genaue Ergebnisse ohne Störsignale
Die Extinktion wird direkt und unabhängig vom Hintergrund gemessen.
Daher ist die PAS eine der empfindlichsten Methoden zum Nachweis von Gasen und wird häufig für die Spurengasanalyse eingesetzt.
Geringe Stichprobengröße, geringe Zellgröße
Dank der geringen Größe der PAS-Küvette lassen sich sehr geringe Gasmengen messen.
Dadurch lässt sich das Probenvolumen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden deutlich reduzieren.
Geringe Drift
Das Mikrofon weist ein sehr stabiles Ansprechverhalten auf. Daher ist die Abweichung sehr gering, sodass eine Kalibrierung kaum erforderlich ist.