Det började med mätningar i UV-området
OPSIS mätteknik baserar sig på en väl underbyggd vetenskaplig princip för att identifiera och mäta koncentrationer av olika gaser, differentiell optisk absorptionsspektroskopi (DOAS). När DOAS används i det ultravioletta våglängdsområdet kallar vi tekniken för UV-DOAS, och då används en spektrometer för att mäta ljusabsorptionen. OPSIS första typer av mätinstrument var baserade just på UV-DOAS-tekniken.
MÄTSYSTEMETS UPPBYGGNAD
I UV-DOAS-tekniken projiceras en ljusstråle från en speciell ljuskälla - en högtrycks-xenonlampa - längs en mätsträcka. Ljuset från xenonlampan är mycket intensivt och innehåller både synliga, ultravioletta och infraröda våglängder. Det fångas upp av en mottagare och leds genom en optisk fiber till analysatorn. Den optiska fibern gör det möjligt att placera analysatorn på annan plats än mottagaren, som ibland är installerad i aggressiv miljö.
Analysatorn består av en spektrometer med ljusdetektor, en dator och tillhörande styrelektronik. Spektrometern delar upp ljuset i sina våglängder med hjälp av ett optiskt gitter. Olika våglängdsområden kan behöva detekteras för olika typer av molekyler. Gittret kan därför vridas så att önskade våglängdsområden kan detekteras med hög precision.
En spektrometer fungerar bäst i det ultravioletta området. UV-DOAS-tekniken används därför främst för mätning av koncentrationer av molekyler som uppvisar absorption i UV-området. Då används också en detektor för UV-ljus. I vissa fall fungerar spektrometern också bra för molekyler med absorption i det infraröda området. Då kompletteras spektrometern med en detektor för infrarött ljus och tekniken kallas då UV/IR-DOAS.
DETEKTION AV SPEKTRUM, BERÄKNINGAR
Ljuset som delats upp i gittret omvandlas till ett uppmätt spektrum på följande sätt. En smal spalt sveper förbi framför detektorn i hög hastighet. Under svepet mäts signalen ett stort antal gånger. Resultatet blir ett uppmätt spektrum i det valda våglängdsområdet. Denna spektralavläsning upprepas hundra gånger per sekund. Efter hand som svepen utförs adderas de enskilda spektrumen till ett medelvärde i väntan på utvärdering.
Utvärderingen görs för ett våglängdsområde åt gången. Först divideras det uppmätta spektrumet med ett referensspektrum, dvs. ett förinspelat spektrum fritt från absorption. Därefter jämförs resultatet med en eller flera likaledes förinspelade absorptionsspektrum för relevanta molekyltyper där respektive koncentration är känd. En storleksfaktor för varje förinspelat spektrum varieras tills man finner den bästa möjliga anpassningen till det uppmätta spektrumet. Resultatet ger medelvärdet av koncentrationen av den eller de molekyltyper som befann sig i mätsträckan under tiden det uppmätta spektrumet samlades in.
Bloggar om DOAS
Läs våra blogginlägg om UV-DOAS-tekniken.
