浓度测量仪器的基本知识 什么是浓度测量仪器

来源:深圳市京都玉崎电子有限公司
发布时间:2026-09-21 19:25:56
浓度计是用来测量气体或液体中所含特定物质浓度的装置。

物质浓度的测定方法是通过测量特定波长或光谱(光谱是由一系列等间隔波长的光组成,通过滤光片获得)的光的吸收或反射量。当待测物质的种类固定时,测定浓度的方法是:用该物质吸收*多的特定波长的光照射样品,然后用检测器测量透射(衰减)量。脉搏血氧仪也是一种利用光透射率进行测定的吸光度计。

浓度测量仪器的用途
浓度计的主要用途是测量液体或气体中特定目标物质的浓度。它们广泛应用于各种工业领域。

1. 食品饮料行业在食品工业中,许多产品会因氧气引起的氧化反应而导致品质下降。为了防止包装过程中品质降低,必须保持较低的氧气浓度。氧气浓度计用于监测灌装机、封口机和包装机的设置是否正确,以及气体灌装是否正常进行。

2. 环境测量
出于环境监测的目的,浓度计用于监测空气中各种气体的浓度,例如氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氯化氢(HCl)。氧气浓度计尤其用于环境监测中的安全检查,尤其是在氧气不足可能造成危害的场所,例如人孔、下水道、储罐和船舶。

3. 医疗用途
在医疗应用中,各种设备被用于测量血氧饱和度(脉搏血氧仪)和葡萄糖浓度等目的。

4. 工业应用
在工业应用中,浓度计用于控制生产线中液体的浓度。具体例子包括控制晶圆制造过程中光刻胶剥离液和酸碱清洗液的浓度,以及控制半导体制造过程中回收化学品和氧化物/氮化物薄膜蚀刻液的浓度。

此外,痕量氧分析仪可以测量工业气体中极微量氧的浓度,并应用于半导体制造工艺和氩弧焊等领域。其他特殊应用包括用于测量印刷油墨颜色密度的仪器和用于预拌混凝土的盐度计。

5. 实验科学
在实验科学中,浓度计用于测量酶促反应产生的显色反应的浓度,并将其转化为酶活性值。它们还用于其他应用,例如测量蛋白质和核酸的浓度(定量分析)。

浓度测量仪器的原理
许多用于测量液体浓度的浓度计都采用分光光度法作为测量原理。

1. 吸收光度法
在分光光度法中,盛放待测样品的容器(样品池)会被特定波长的光照射。通过接收透过样品池的光,光接收单元(检测器)会检测光的透射率(衰减),并根据该透射率(衰减)产生电信号,从而可以测量物质的浓度。

当入射光强度定义为 I₀ ,透射光强度定义为 I,摩尔浓度定义为 C,光程(厚度)定义为 l,摩尔消光系数定义为 ε,吸光度 A 定义为 -logI/I₀ 时,以下等式成立,且吸光度 A 与样品浓度 C 成正比。通过建立该关系的校准曲线,可以定量分析未知物质的浓度。(A = εCl)

2.光谱仪
从白光光源获得特定波长的方法包括:滤光片法,使用彩色玻璃等滤光片;棱镜法,使用石英或二氧化硅制成的棱镜对光进行光谱分离;以及光栅法,使用衍射光栅获得连续光谱分离。

例如,滤光片法是在样品和光接收单元之间放置互补色滤光片,并通过让光线依次通过红色、绿色和蓝色滤光片来测量光线。

3. 光源和探测器
主要光源包括氘灯管、钨灯和发光二极管(LED)。探测器包括光电管和光电倍增管。可测量的波长范围因光谱法和探测器类型而异,因此需要根据用途选择合适的设备和光电管材料。

另一方面,对于测量特定物质的浓度计(如血氧仪),光源只会发出被目标物质高度吸收的特定波长的光,检测器接收到的光会被转换成电信号并显示为浓度。

浓度测量仪器的类型如前所述,浓度测量仪器应用广泛,种类繁多,包括气体浓度测量仪器和液体浓度测量仪器。在液体浓度测量仪器中,除了吸光度法外,还有利用传感器部分振动元件在液体中振动产生的粘滞阻力来测量浓度的仪器,以及结合超声波和电导率的多组分浓度计。

此外,氧气计种类繁多。例如,有用于测量反应室、手套箱和培养箱内氧气浓度的物理化学计量装置;环境计量装置;用于检测生产线上痕量氧气的装置;以及用于测量包装内氧气浓度的装置。由于测量范围和检测限因应用而异,因此必须选择适合预期用途的装置。

浓度测量仪器的其他例子包括用于监测氢气溶液中氢气浓度的溶解氢计和臭氧浓度计。
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