Was ist abstimmbare Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie (TDLAS)? Erster Teil

Eine Einleitung, TDLAS und seine Verwendung zur Feuchtemessung in Gas

Es gibt verschiedene Methoden zur Messung von Wasserdampf in Prozessgasen.  Die meisten sind schon seit einiger Zeit verfügbar und umfassen Taupunktspiegel, keramische Metalloxidsensoren und Quarzkristalle.  In jüngster Zeit ist jedoch eine neue Technologie aufgetaucht, die auf der Verwendung von Laserlicht zum Nachweis der Wasserdampfkonzentration in einem Gasstrom beruht.  Diese Technologie wird als Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, kurz TDLAS, bezeichnet.   

Aber was ist TDLAS und wie funktioniert es? 

Was ist TDLAS? 

Ein TDLAS-Analysegerät funktioniert einfach ausgedrückt so, dass ein Infrarotlichtstrahl durch eine Gasprobe in einer Messzelle strahlt.  Der Laser und ein Detektor befinden sich an einem Ende der Zelle.  Am anderen Ende befindet sich eine reflektierende Oberfläche, so dass das Licht vom Laser zum Detektor zurückgeworfen wird.  Die Wassermoleküle im Gas absorbieren einen Teil der Lichtenergie bei bestimmten Wellenlängen.  Der Energieverlust wird am Detektor gemessen, wo er als Farbverlust über das gesamte Spektrum dargestellt wird, auch bekannt als Absorptionslinien.  Die Intensität dieser Linien ist proportional zur Konzentration des Dampfes. 

Die ersten TDLAS-Analysatoren stammen aus den frühen 1970er Jahren, wobei die Geräte ursprünglich für spezielle akademische Labor- und Forschungsanwendungen wie die Überwachung der Atmosphäre hergestellt wurden.  Die Entwicklung der Technologie war zunächst durch die Art der verfügbaren Laserquellen begrenzt.  Es handelte sich um Bleisalz-Laserdioden mit Detektoren aus Bleiselen oder Quecksilber-Cadmium-Tellurid, die auf kryogene Temperaturen gekühlt werden mussten, um zuverlässig zu funktionieren. 

In den folgenden Jahrzehnten führte das rasche Wachstum der Telekommunikationsindustrie zur Entwicklung immer ausgefeilterer Lasertechnologien, während der Markteintritt neuer Hersteller dazu beitrug, dass kommerziell verfügbare Produkte zu realistischen Kosten entstanden.  Heute ist es gängige Praxis, die neuesten abstimmbaren Diodenlaser im nahen Infrarotbereich für die spektroskopische Gasdetektion einzusetzen. 

Wie der Name schon sagt, lassen sich diese Geräte leicht auf bestimmte Wellenlängen abstimmen, so dass bestimmte Moleküle in einer Gasprobe nachgewiesen werden können; in der Praxis bedeutet dies, dass nur eine einzige Absorptionslinie aufgelöst werden kann.  Sie liefern außerdem ein kohärentes Licht, so dass sie auch bei Proben mit hoher Partikelbelastung eingesetzt werden können, und bieten eine ausgezeichnete Empfindlichkeit bis hinunter zu ppm-Werten mit einer Genauigkeit von bis zu 1 % des Messwerts.  Sie arbeiten bei Raumtemperatur und sind in der Regel stabil und zuverlässig, d. h. sie haben eine lange Betriebsdauer.  Dies macht sie ideal für kritische Anwendungen wie die Erdgasverarbeitung und den Transport.  

Das OptiPEAK TDL600 von Michell Instruments

Bei Michell Instruments stellen wir seit vielen Jahren moderne TDLAS-Analysatoren her.  Unser neuestes Modell ist das OptiPEAK TDL600, das vor allem für die Messung der Feuchtigkeit in variablen Zusammensetzungen von Erdgas und Biomethan entwickelt wurde. 

Das OptiPEAK TDL600 kombiniert die neuesten Fortschritte in der abstimmbaren Diodenlasertechnologie mit leistungsstarken Signalverarbeitungsfunktionen.  Das Ergebnis ist ein robustes, zuverlässiges und äußerst genaues Gerät, selbst bei anspruchsvollsten Anwendungen, wie z.B. bei schwankenden Methankonzentrationen oder Messungen in Sauergas. 

Zusammengefasst bietet das OptiPEAK TDL600: 

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Achten Sie auf unseren nächsten Blog über TDLAS, in dem wir etwas tiefer in die Funktionsweise der Technologie eintauchen und uns ansehen, wie sie zum Nachweis von Wasserdampf in Prozessgasen eingesetzt werden kann.

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