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基于激光诱导荧光光谱法的: 奥妙何在?

红外光谱法中红外光的吸收行为是在被测介质中测量,相比之下,激光诱导荧光光谱法是在被测量介质中采用单独分子的能量行为。在这种情况下,油或者润滑脂的有机或者无机化合物分子有不同的状态,这被称作是能级

UV 荧光原理

荧光光谱法主要是与电子和振动状态有关。一般来说,被检测的样品(物质的分子)有一个很重要的基态电子能级(低能级状态)和激发电子能级(高能级状态)。在这些电子状态范围内有不同的振动状态。对于荧光性,通过吸收一个光子,样品从它的低能级水平被激发到激发电子水平的多种振动状态的一种。与其他分子碰撞导致激发分子失去振动能量到激发电子状态水平的最低振动状态。然后分子(10-9 s秒范围)重新迅速地跌落至基态电子能级的多种振动能级的一种。由于分子可能跌落至基态能级的任一振动水平,被发射的光子将会带有不同的能力和频率。

EMG SOLID® LIF解决方案中,使用波长为255nm或者355nm的UV激光器。波长的选择依赖于不同的使用场景。

这将会导致需要检测到分子的荧光激发所产生的有用信号以及通过被分析目标的表面有机物产生的一个可能存在的背景信号。由于荧光光谱的宽度,仅仅记录荧光光谱的强度分布并不一定导致物质光谱的明显分离。因此,在观察合适波长范围内荧光信号的衰减时间过程中采用时间积分。在EMG SOLID® LIF方案中,当激光激发后,光谱在3个时间窗口中分析可达到1us。

因此应用方法被称作是:时间积分激光诱导荧光光谱法,或者简写为LIF(t).

UV荧光过程是光和物质之间最有效的交互作用之一,正如上文描述的,这个相互过程依赖于所测介质和基底,以可测量的不同速度出现。此处对每个光子的记录统计可以只需检测少量材料但检测的灵敏度非常高。

与红外光谱法相比,荧光光谱法对物体表面结构不是那么灵敏,这就意味着改变选定涂层类型(例如镀锌板)的粗糙度数值或者选择不同供应商供应相同等级的材料不会干扰测量结果。对于润滑油以滴落形式涂层也是如此。另一方面,基于此物理原理,测量结果非常依赖于油品种类,并且受到油品中的杂质或者与前几批油遗留下来的混合油的影响。因此校准就必须要针对特定的油品和混合油进行,也就是说校准和系统使用需要考虑生产线的特定工艺流程表和可能产生影响的预处理工艺。

用一个特殊设计的,带有可重复频率范围为10kHz的UV芯片激光器执行光学激发,通过一个石英光纤束,将单个激光脉冲经过传感器测头直接传输到材料表面。通过第二个石英光纤束(同样也是传感器测头的一部分),将光谱信号传送到检测器。因此相应的传感器测头(见原理图)包含着非活动组件,并且适用于严酷的苛刻的环境条件中。
 

您是不是已经对EMG SOLID® IR 或者 EMG SOLID® LIF感到好奇?想进一步了解,请随时接洽销售经理Karl-Heinz Fröhning (karl-heinz.froehning@emg-automation.com),全球销售团队或者我们的产品经理Timo Gemmer (timo.gemmer@emg-automation.com)。