紫外臭氧在線檢測(cè)儀的核心工作原理基于紫外光譜吸收法,這是一種利用物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)紫外線的特征吸收特性進(jìn)行定量分析的先進(jìn)技術(shù)。該方法的理論基礎(chǔ)可追溯到20世紀(jì)初的分子光譜學(xué)研究,如今已成為國際公認(rèn)的臭氧檢測(cè)金標(biāo)準(zhǔn)。
在美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)的技術(shù)規(guī)范中,該方法被確立為臭氧標(biāo)準(zhǔn)分析方法(EPA Method 49 CFR Part 53),并在中國環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域被列為環(huán)境空氣中臭氧測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法(GB/T 1154348)。這一方法的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在其高靈敏度、卓越的選擇性以及良好的重復(fù)性,使其能夠滿足從環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)到工業(yè)過程控制等不同應(yīng)用場(chǎng)景的嚴(yán)格要求。
紫外光譜吸收法的理論基石是朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律,該定律精確描述了光在通過均勻介質(zhì)時(shí)的吸收規(guī)律。其完整的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:
I=I0e ?k?l?c
其中,各物理量具有明確的定義:I0代表入射光強(qiáng)度, 表示透射光強(qiáng)度, 是光程長(zhǎng)度, 為吸收物質(zhì)的濃度, 則是吸收物質(zhì)在特定波長(zhǎng)下的比吸收系數(shù),這個(gè)系數(shù)是物質(zhì)的特征常數(shù),具有唯一性。
在實(shí)際工程應(yīng)用中,該定律通常轉(zhuǎn)換為更便于計(jì)算的形式:
I/I0 =e ?a?c?L
其中, 特指臭氧在254 nm波長(zhǎng)處的吸收系數(shù), 為待測(cè)臭氧濃度, 為精心設(shè)計(jì)的光程長(zhǎng)度。通過高精度測(cè)量透過率I/I0 ,并結(jié)合經(jīng)過嚴(yán)格標(biāo)定的吸收系數(shù)和精確加工的光程長(zhǎng)度,即可準(zhǔn)確計(jì)算出臭氧的濃度。這種方法的測(cè)量精度可達(dá)ppb(十億分之一)級(jí)別,且具有優(yōu)異的抗交叉干擾能力,即使在復(fù)雜的多組分氣體環(huán)境中也能保持可靠的測(cè)量性能。