紅外碳硫分析儀是集機、光、電、計算機技術(shù),加熱技術(shù),分析檢測技術(shù)等于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品,能快速準(zhǔn)確地測定鋼、鐵、合金、有色金屬、水泥、礦石、玻璃、陶瓷等眾多材料中碳、硫兩元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。其所用的紅外檢測原理,運用到的就是朗伯比爾定律。
紅外線是0.76 ~420 μm間的電磁波,它又可分為近紅外區(qū)(0.76~15 μm)、中紅外區(qū)(15~ 100 μm)和遠(yuǎn)紅外區(qū)(100 ~ 420 μm)等波段。紅外波段,熱功率較大,紅外輻射被物體吸收后,產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng),易于檢測。近紅外波段紅外線的性能接近紅光,遵守光學(xué)的折射、反射及直線傳播規(guī)律。來自光源的紅外線,通過含有樣品的介質(zhì)時,樣品吸收入射光后,將光能轉(zhuǎn)化成熱能,入射光強度減弱,減弱的規(guī)律,服從朗伯-比耳定律。即:

朗伯比爾定律
從朗伯-比耳定律可知:當(dāng)選定某一特定波長和吸收池長度L為定值時,如能測得特定波長的入射光強和通過吸收池后的透過光強,即可換算出混合氣體中被測物質(zhì)的濃度。此即紅外吸收法測定含量的基本原理。
但由于測量特定波長的入射光強和通過吸收池后的透過光強很困難,目前我們所用的紅外氣體分析儀,都來自雙光路系統(tǒng)以比較的方法求得氣體的濃度。
朗伯-比耳定律適用范圍較廣,不僅用于紅外波段,也適用于紫外波段和可見光波段。它用于紅外線波段有以下幾個特點:
(1)紅外吸收是有條件的。根據(jù)分子理論及大量實驗證明,分子在不停地運動,而分子內(nèi)部也在不停地發(fā)生振動,唯有偶極距發(fā)生變化的那種振動才能吸收紅外光譜。單原子分子,如He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn,同核的雙原子分子,如H2、O2、N2等,它們在振動過程中無偶極距變化,不吸收紅外光譜。用紅外法測定碳硫的體系中,雖有大量的氧氣存在,由于不吸收紅外線所以不干擾測定。
(2)紅外吸收是有選擇性的。多原子氣體分子,經(jīng)紅外線照射,就會加快振動和轉(zhuǎn)動,不同的物質(zhì),都有自身特定振動或轉(zhuǎn)動頻率。然而,只有在紅外光譜的頻率與分子本身的特定頻率相一致時, 這種分子才能吸收紅外光譜的輻射能,因此,具有選擇性。紅外法測定碳硫就是把試樣高溫氧化,將碳和硫轉(zhuǎn)化成多原子的CO2和SO2氣體,在特定的波長CO2為4.26μm,SO2為7.4μm有最大吸收的條件下測定的。
(3)紅外吸收的能量較大。在0.76~ 15μm的近紅外波段,吸收能為4.18 ~16. 72 KJ/mol,這樣大量的熱能經(jīng)過轉(zhuǎn)換后,可用檢測器進行檢測,從而確定待分析組分的濃度。