Infrarot- (IR) und FTIR-Gasanalyse

Wie funktioniert die IR- und FTIR-Spektroskopie?

Viele Gase absorbieren Infrarotlicht (IR) bei ihren jeweils eigenen Wellenlängen; diese Absorption wirkt wie der "Fingerabdruck" des Gases. Misst man, bei welchen Wellenlängen und wie stark das durch eine Gaszelle tretende Infrarotlicht geschwächt wird, lassen sich Art und Konzentration des Gases bestimmen.

Ein FTIR-Spektrometer (Fourier-Transformations-Infrarot) leitet das Licht durch ein Interferometer und erfasst alle Wellenlängen gleichzeitig. Das entstehende Signal wird durch Fourier-Transformation in ein Spektrum umgewandelt. Das Spektrum eines Mehrkomponentengemischs wird mit einer Bibliothek von Komponentenspektren verglichen, um die Konzentration jedes Gases zu berechnen. Tragbare IR-Analysatoren verwenden einen variablen Wellenlängenfilter und eine Langweg-Gaszelle mit Mehrfachdurchgang; gemessen wird bei einer einzelnen Wellenlänge oder für mehrere Komponenten aus der Bibliothek.

Optische Gasbildgebung

Die Infrarotabsorption wird auch zur Abbildung von Gaslecks genutzt. Kameras zur optischen Gasbildgebung (OGI) erfassen das vom Gas in einem bestimmten Wellenlängenband absorbierte Licht und machen so unsichtbare Gaswolken sichtbar. Dieses Verfahren wird bei der Lecksuche für Methan, CO₂ und viele VOC eingesetzt.

IR und FTIR: Messgrößen und Einsatzgebiete

IR- und FTIR-Verfahren haben ein breites Anwendungsspektrum:

• Exposition am Arbeitsplatz, Arbeitshygiene und Messung vor dem Einstieg in enge Räume
• Lecksuche und LDAR-Inspektionen
• Mehrkomponentenanalyse in Emissions- und Prozessgasen
• Anwendungen der Prozessqualitätskontrolle wie die CO₂-Reinheitsüberwachung

IR und FTIR: Stärken und Grenzen

Mit einem Gerät lassen sich Dutzende oder sogar Hunderte von Gasen und Dämpfen messen. Das Verfahren verändert die Probe nicht und benötigt kein zusätzliches Reagenz. Neue Komponenten können durch Bibliotheksaktualisierungen ergänzt werden.

Grenzen: Starke Absorber wie Wasserdampf und CO₂ können die Messung einiger Komponenten stören; die Spektrenanalyse berücksichtigt diese Effekte. Symmetrische Gase (O₂, N₂, H₂) sind im Infrarot nicht messbar. Mehrfachdurchgangs-Gaszellen und Optiken sind verschmutzungsempfindlich und müssen regelmäßig genullt werden.

IR und FTIR: Hinweise zur Geräteauswahl

Bei der Auswahl wird berücksichtigt, ob die Anwendung stationär oder tragbar ist, ob die Zielkomponenten in der Bibliothek enthalten sind, sowie der Messbereich und die Ex-Zonen-Einstufung. Bei der Lecksuche wird die Erfassungsfähigkeit der Kamera zusammen mit den Temperatur- und Windbedingungen der Messumgebung bewertet.

Tetra und IR-/FTIR-Lösungen

Tetra liefert, nimmt in Betrieb und wartet infrarotbasierte Analyse- und Bildgebungslösungen in der Türkei. Zum Produktspektrum gehören der tragbare IR-Gasanalysator Thermo Scientific MIRAN SapphIRe und die OGI-Gasleckkamera Opgal EyeCGas Multi. Tetra stellt außerdem FTIR-basierte Systeme zur CO₂-Verunreinigungsüberwachung als Teil von Prozessgasanalysesystemen zusammen.