氣體鑒定和微量元素純度分析實驗室的原理主要依賴于物理、化學以及儀器分析技術,通過這些技術手段來檢測氣體中的成分及其濃度。以下是幾個關鍵的原理:
色譜分析(Chromatography) : 色譜法是一種分離技術,廣泛用于氣體和液體混合物的分離與分析。其中 常用的是氣相色譜(GC)。其工作原理是利用不同物質(zhì)在固定相和流動相之間的分配系數(shù)差異進行分離。當氣體樣品進入色譜柱后,各組分由于與固定相的作用力不同而以不同的速度移動,從而實現(xiàn)分離。
2. 質(zhì)譜分析(Mass Spectrometry, MS) : 質(zhì)譜儀能夠測量帶電粒子的質(zhì)量 電荷比(m/z),并提供有關分子結構的信息。在氣體分析中,質(zhì)譜可以用來確定未知氣體的具體成分及其相對豐度。通常與色譜聯(lián)用(GC MS),先通過色譜分離混合物,然后由質(zhì)譜識別每個組分。
3. 紅外光譜(Infrared Spectroscopy, IR) : 利用物質(zhì)對特定波長紅外輻射的選擇性吸收特性來進行定性和定量分析。每種化學鍵振動都會產(chǎn)生特的吸收峰位置,據(jù)此可判斷氣體中存在的官能團或化合物類型。
4. 拉曼光譜(Raman Spectroscopy) : 基于散射光強度變化來獲取樣品信息的技術。當激光照射到氣體樣品時,部分光子會與分子發(fā)生非彈性碰撞,導致頻率發(fā)生變化,這種頻移反映了分子內(nèi)部振動模式的信息。
5. 電化學傳感器(Electrochemical Sensors) : 適用于檢測某些特定類型的氣體如氧氣、二氧化碳等。這類傳感器基于電化學反應原理,在特定條件下使目標氣體參與氧化還原過程,并由此產(chǎn)生電流信號作為響應值。
6. 光學發(fā)射光譜(Optical Emission Spectroscopy, OES) : 當樣品被高溫激發(fā)時,原子外層電子躍遷釋放出特征波長的電磁輻射。通過檢測這些發(fā)射線的位置和強度可以推斷出元素種類及其含量。
7. 低溫吸附法(Cryogenic Adsorption) : 對于需要純度控制的應用場合,可以通過將氣體冷卻至極低溫度使其凝結成液態(tài)或固體形式后再進行處理。這種方法特別適合于回收稀有氣體或者去除雜質(zhì)。 綜上所述,氣體鑒定及微量雜質(zhì)分析實驗室會根據(jù)具體需求選擇合適的分析方法組合起來使用,以確保結果準確可靠。