Spektroskopiya havo ifloslanishini nazorat qilish va tartibga solish orqali atrof-muhitni himoya qila oladigan keng ko'lamli ilovalarga ega kuchli vositadir.
Daniyaning ko‘p millatli Danfoss IXA kompaniyasi yuk kemalaridan chiqariladigan azot oksidi (NOx), oltingugurt dioksidi (SO2) va ammiak (NH3) ni kuzatish uchun ultrabinafsha (UV) yutilish spektroskopiyasi asosida okeandagi emissiya analizatorini ishlab chiqdi. Optik monitoring uskunasi kemaning egzoz tizimi ichida joylashgan bo'lib, spektroskopiya tizimiga jiddiy ekologik talablarni qo'yadigan ekstremal haroratlar, tebranishlar va korrozivlik bilan og'ir muhitlarga ta'sir qiladi.
Nima uchun yuk kemalarining chiqindilarini kuzatish kerak?
Xalqaro yuk tashish kemalarining dengiz chiqindilari butun dunyo bo'ylab odamlarda o'pka shikastlanishi va yurak-qon tomir kasalliklaridan erta o'limga olib keladi. Yurak, oʻpka va oʻpka saratonidan oʻlganlar soni dunyo miqyosida yiliga 60,000,{2}} ga yetishi taxmin qilinmoqda. Dengiz kemalarining chiqindilari nafaqat inson salomatligiga ta'sir qiladigan jiddiy muammo, balki dengiz va quruqlik ekotizimlariga ham zarar etkazadi.
Xalqaro dengiz tashkiloti (IMO) va AQSh atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi (EPA) mamlakatning ko'plab okeanlarida emissiya nazorati zonalarini (ECA) qat'iy emissiya qoidalariga ega - ularsiz kemalar ko'plab yirik portlarga kira olmaydi.
Masalan, Danfoss IXA tomonidan ishlab chiqilgan analizatorlarsiz rasmiylar kema chiqindilarini kuzatish va ushbu qoidalarni amalga oshirishning boshqa qulay va ishonchli usuliga ega emaslar. Kema chiqindilarini cheklashga qaratilgan ko'plab mahalliy va mintaqaviy tashabbuslar mavjud bo'lsa-da, bu siyosatlarni amalga oshirish juda qiyin. Spektrga asoslangan dengiz emissiyasi analizatori real vaqt rejimida kema chiqindilarini aniq kuzatishga qodir kuchli vositadir.
UV spektroskopiya tizimi
Spektroskopiyaning asosiy printsipi moddalarning o'ziga xos yutilish spektriga ega bo'lishi va ularning atom va molekulyar tarkibiga qarab yorug'likning turli to'lqin uzunliklarini o'zlashtira olishidir.Danfoss IXA ning UV spektroskopiya tizimi yuqori intensivlikdagi UV nur manbai, UV spektrometridan iborat. , va optik tolalar, linzalar va planar nometall kabi UV nurlari bilan yaxshilangan optik komponentlar. Turli to'lqin uzunliklari qanday so'rilishini tushunish va shu tarzda chiqindi gazning tarkibini aniqlash uchun spektrometr yorug'lik manbasining keng polosali emissiyasini bir vaqtning o'zida butun UV spektrini o'lchaydigan 1D detektor massiviga fazoviy ravishda ajratadi.
Danfoss IXA tizimi to'lqin uzunligini izolyatsiyalash uchun monoxromatorlardan foydalanmasa-da, ko'plab spektroskopiya tizimlari to'lqin uzunligi izolyatsiyasi uchun monoxromatorlardan foydalanadi. Bunday hollarda, ultrabinafsha nurlanish manbasidan keladigan yorug'lik monoxromatorning kirish teshigiga kiradi, bu erda dispersiv element (masalan, difraksion panjara yoki prizma) yorug'likni o'z ichiga olgan komponent to'lqin uzunliklariga ajratadi (1-rasmga qarang).
Rasm 1: Keng polosali emissiyani 1D sensorli massivga ajratish yoki monoxromator ichidagi diffraktsiya panjarasi yoki prizma burchagini o'zgartirish orqali nozik sozlanishi mumkin bo'lgan spektrometrning sinov to'lqin uzunligi. (Rasm krediti: Edmund Optics)
Monoxromatorning chiqadigan yorig'i barcha to'lqin uzunliklarini to'sib qo'yadi va faqat egzoz namunasidan o'tadigan tor yorug'lik chizig'i yoriqdan o'tadi. Diffraktsiya panjarasi yoki prizma burchagini o'zgartirish, chiquvchi tirqishdan o'tadigan to'lqin uzunliklarini o'zgartiradi, bu esa sinov chizig'ini nozik sozlash imkonini beradi. Egzoz namunasidan o'tadigan yorug'lik, keyin yuzaga keladigan yutilishni aniqlash uchun detektorga yo'naltiriladi; keyin emilim natijalari bo'yicha chiqindi gazning molekulyar tarkibi hisoblanadi.
Difraksion panjaralardan foydalanadigan monoxromatorlar uchun panjaraning tirqish chastotasi odatda millimetrdagi tirqishlarda o'lchanadi. Yuqori chastotali chastota optik aniqlikni yaxshilaydi, ammo mavjud to'lqin uzunliklarining torroq diapazoniga olib keladi; aksincha, pastroq chastota chastotasi mavjud to'lqin uzunliklarining kengroq diapazoniga olib keladi, lekin optik piksellar soni hisobiga.
Ekologik talablar
Bunday tizimlarni ishlab chiqish juda yuqori harorat va bosim talablari tufayli juda qiyin. Yuqori haroratlar erish va termal stress tufayli optikaning ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin, bu esa ishlatilishi mumkin bo'lgan optik materiallarning turlarini jiddiy cheklaydi. Yuqori haroratlar, shuningdek, optik qismlardagi yopishtiruvchi moddalarning gaz chiqishi va tizimni ifloslanishiga olib kelishi mumkin. Tizim 500 darajagacha bo'lgan haroratga ta'sir qiladi, shuning uchun uning yuqori bosim talablari optik tizimni muhrlashni juda muhim qiladi. Optikaning ultrabinafsha nurlanishini kam yoki umuman yutilishsiz o'tkazish zarurati ham mavjud optik materiallarni cheklaydi.
Optikaning UV degradatsiyasi
Loyiha oldida turgan yana bir qiyinchilik shundaki, UV optikasi asosan atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir qiluvchi yuqori quvvatli UV fotonlari va optikaning qoplamalari va substratlariga zarar etkazadigan ultrabinafsha nurlarining ifloslanishi tufayli cheklangan umrga ega. Bu ikkala ta'sir ham vaqt o'tishi bilan optik komponentlarning ish faoliyatini yomonlashtiradi.
Yuqori quvvatli ultrabinafsha nurlar tizimdagi zarralar, suv bug'lari, organik moddalar va boshqa ifloslantiruvchi moddalar bilan o'zaro ta'sir qilganda, zararli materiallar optikaning yuzasida to'planishi mumkin. Egzoz va boshqa havodagi ifloslantiruvchi moddalar odatda optik sirtlarda uglerod konlarini keltirib chiqaradi. 2-rasmda ultrabinafsha nurlar ta'sirida ifloslanishning dendritik o'sishi misoli ko'rsatilgan.
Rasm 2: Qoplanmagan eritilgan silika oynasining UV nuriga ta'siri natijasida kelib chiqqan ifloslanish misoli. Ushbu rasm taxminan 3 Vt quvvatda UV lazerining 6 haftalik ta'siridan so'ng olingan, bu Danfoss IXA'dagi gaz analizatoridan foydalanishdan farq qiladi, ammo u yuzaga kelishi mumkin bo'lgan UV bilan ifloslanish turini ko'rsatadi.
Optikani o'rab turgan gazlar bilan o'zaro ta'sir, shuningdek, ifloslantiruvchi moddalarni cho'ktirishga olib kelishi mumkin, shuning uchun tizimga kiradigan har qanday chiqindi gazlar ifloslanish manbai hisoblanadi. UV to'lqin uzunligi 400 nm dan kam bo'lgan foton energiyalari atrofdagi molekulalarning bog'lanish energiyasiga yaqin bo'lib, UV nurlari ushbu aloqalarning bir qismini buzishga imkon beradi. Bu optik sirtlarni ifloslantirishi mumkin bo'lgan boshqa ionlar va molekulalarni ishlab chiqaradi.
Optik charchoq jarayoni tufayli, UV optik qurilmalarining qoplamalari va substrat materiallari ham yuqori quvvatli UV nuriga ta'sir qilganda vaqt o'tishi bilan degradatsiyaga moyil bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan kuchli foydalanish ularning yomonlashishiga olib kelishi va materialning rangi o'zgarishi yoki boshqa o'zgarishlarga olib kelishi mumkin. Ularning sinishi indeksi mahalliy intensivlikni oshirishi mumkin bo'lgan linza effektini yaratish uchun o'zgartirilishi mumkin. O'z-o'zidan tutilgan eksitonlar ham hosil bo'lishi mumkin, bu esa so'rilish markazlarining to'planishiga olib keladi.
Ushbu ta'sirlar natijasida vaqt o'tishi bilan UV optiklarini almashtirish kerak bo'lishi mumkin, ammo to'g'ri yopish, yuvish va tozalash bu ta'sirlarni yumshata oladi.
Danfoss IXA gaz emissiyasi analizatori moslashishi kerak bo'lgan og'ir muhitlar tizimning optik va opto-mexanik dizayni uchun juda ko'p qiyinchiliklarni keltirib chiqardi; ammo, qurilma muvaffaqiyatli ekanligini isbotlamoqda va hozirda butun dunyo bo'ylab minglab kemalarning chiqindilarini kuzatishga yordam beradi.
Bu atrof-muhit uchun ajoyib g‘alaba – xalqaro yuk tashishdan NOx, SO2 va NH3 chiqindilarini minimallashtirish yo‘lidagi qadamdir. Ushbu ifloslanishning har qanday kamayishi har yili yuk tashish emissiyasi tufayli yurak va o'pka kasalliklaridan o'lim sonini kamaytirishga yordam beradi.
Qattiq muhitda ishlash uchun optik tizimni loyihalashda optik komponentlar ishlab chiqaruvchisi bilan muayyan atrof-muhit talablarini muhokama qiling. Optik komponentlar ishlab chiqaruvchisi sizga asosiy fikrlar bo'yicha yo'l-yo'riq ko'rsatishi, amalga oshirilishi kerak bo'lgan har qanday kelishuvlarni aniq tushuntirishi va tizimingiz kerak bo'lganda ishlashini ta'minlashi kerak.
