最新一代的激光吸收分析仪为环境应用启用高性能气体测量

在这次采访中，ABB的激光气体和红外分析仪的行业经理Frédéric博士博士与Azom谈论最新一代激光吸收分析仪“LOS GATOS Research”，为环境应用启用高性能气体测量

请告诉我们公司和您所做的工作

ABB总部位于苏黎世，是电气化产品、机器人和运动、工业自动化和电网领域的技术领先者，为全球公用事业、工业、运输和基础设施领域的客户提供服务。该公司活跃于世界各地，拥有136000多名员工。

我们的测量和分析业务部门提供传感器，分析仪和服务，以帮助客户在环境或工业领域的措施和理解地球物理或工业过程，以及尽可能优化它们。

作为环境和研究市场的行业经理，我负责ABB高性能激光天然气分析仪和傅里叶变换红外光谱仪的全球销售和投资组合，可在我们的硅谷和Québec城市生产设施中制造。

这包括支持和销售网络的管理，以及营销活动的协调。我的角色的一个关键方面是贴近我们的客户和合作伙伴在环境和研究领域，以准确地掌握市场需求和演进，并转移到我们的R＆d和生产团队的要求。我们必须不断确保的工具和服务提供了ABB产品组合的性能和满足客户的最高水平。

请告诉我们一些关于ABB的激光吸收分析仪？

ABB LGR-ICOS产品系列（前“LOS GATOS RESOURAL”）包括高性能气体分析仪，可快速同时测量各种气体，降至痕量水平。

这些基于激光的分析仪可用于环境和研究应用，以及工业过程监测。仪器有多种配置，包括机架式、台式或超便携式组件，可用于现场部署。

激光吸收技术可以进行的典型测量是什么？

根据比尔-兰伯特定律，该技术允许通过测量光束照射时的相关光学吸收来检测和量化气体基质中的一种或几种成分。大多数ABB LGR-ICOS分析仪在电磁光谱的红外和近红外部分工作。

除了各种物种的浓度外，该技术也足够敏感，以检测单个化学元素各种同位素的吸收特征的微妙差异。

该技术允许我们确定在许多天然化合物中存在的氧气，碳，氢气或氮等重要元素的同位素比。

解释说，用户通常与替代技术所面临的挑战是什么？

可使用色谱法等方法进行定量气体分析，但该方法相当缓慢，每次分析需要几分钟，且柱制备需要耗材。电化学传感器也需要耗材，对交叉干扰和中毒极为敏感。

状的非分散红外分析仪的光吸收的方法需要较少的消耗品，但他们也从交叉干扰遭受和具有有限的灵敏度是用于痕量气体分析的问题。

变换全光谱的方法，例如傅立叶红外光谱往往需要涉及多个校准样品和先进的化学计量学技术母带以适应干扰和样品基体效应的复杂的校准方案。

相反，第一代激光吸收仪器（可调谐二极管激光器）具有高度的特异性，因此对交叉干扰具有鲁棒性，但它们对漂移和信号噪声非常敏感，从而影响其检测极限。

对于稳定同位素分析，同位素比值质谱法一直是一种参考方法，其精度有限，需要昂贵的耗材和操作员专业知识。

与所有这些方法相比，ABB LGR-ICOS激光气体分析仪结合了独特的属性，如速度（样品通常以超过300 Hz的频率扫描）、灵敏度（低至ppt水平）、宽动态范围、鲁棒性和易于实施。

图1。ABB LGR-ICOS同位素水质分析仪

什么环境应用将受益于激光吸收分析仪？如何？

我们在全球的一些主要客户是负责报告、了解和预测全球大气状况的气象和大气机构。

在其他参数之外，他们需要精确地测量痕量气体，特别是温室气体，并且它们重视ABB气体分析仪的分析性能，通常超过世界气象组织精度规格。

许多这些气象机构都安装在战略上位于高塔像二氧化碳，一氧化碳，甲烷，一氧化二氮物种的连续记录大气浓度我们的仪器;氨或受潮。

政府和市政机构负责排放的合规性监测通常也使用我们的技术，无论是在固定的或移动空气质量监测站，都要在工业区进行空气质量测量，确保居民健康。

在学术界，努力研究地球物理和气候研究的科学家，特别是全球变暖和温室效应 - 享受我们的现场单位的可移植性和易于实施，这些单位可以从沙漠或冰库到各大洲的各个地点。泥炭地，山脉和森林。

他们通常表现出色原位测量在不同的生态系统，农田或水域气体排放率。例如，它是我们共同的客户带来他们的便携式ABB LGR-ICOS仪在田间土壤通量无人，连续基于室的测量远程位置。

图2。ABB LGR-ICOS Ultrapable温室气体分析仪用于阿拉斯加油田的土壤通量测量（由美国地质调查提供）

ABB LGR-ICOS分析仪的固有分析速度还可以实现垂直湍流通量的快速“涡流协方差”测量，这是评估和理解不同条件下大气流的一种重要方法。

由于我们的仪器还可以精确测量稳定同位素比率，因此它们对参与水、碳或氮循环研究的科学家非常有用。

在医学研究中，ABB LGR-ICOS分析仪帮助医生了解呼吸模式和动物或人类的能源支出。许多公共或私人实验室使用ABB稳定的同位素分析仪来检测欺诈，食品掺假或表演天然产品的原产地认证。

有此技术的多种其它应用。总体而言，几千我们的仪器已经被安装和使用，无论是在实验室，在汽车，在飞机或无人驾驶飞机，在农田和森林，在研究船，甚至水下原位溶解在水中的气体的测量。

图3。ABB的LGR-ICOS痕量气体分析仪已安装在飞机，无人驾驶飞机，汽车和许多其他应用程序。图片来源：Jag_cz /存在Shutterstock

你能解释一下ABB的解决方案的基本原则是什么？什么是最终用户的好处是什么？

ABB LGR-ICOS采用专利技术称为轴外集成腔输出光谱（OA-ICOS），代表4^TH.代的空腔增强激光吸收技术。一个OA-ICOS分析仪的最重要的特征之一是它们的灵敏度 - 向下至每万亿水平 - 这使得它们非常合适的微量气体测量零件。

这种敏感性是其中样品气体被测量的大的“路径长度”，可以在光腔（气室）来实现的结果。

光学腔只有几厘米长，但由于使用了高反射凹面镜，注入腔中的红外激光辐射被捕获，并在离开前与目标分子发生多次反弹。

有效的路径长度是应用程序相关的，可以根据所需的检测限调整，但它通常超过几公里。

此外，该技术非常具体（即对交叉干扰具有鲁棒性），因为可以选择和调谐激光器，以明确无误地记录感兴趣分子的吸收特征。

与所有其他激光吸收技术相比，OA-ICOS技术的主要优势在于光学错位的不敏感性。这意味着在最坏的情况下，该仪器的光学腔可以在现场由最终用户清洗，而不是被运回工厂进行清洁和重新调整为将是任何其它类型的激光器的情况下，气体分析仪。ABB LGR-ICOS分析仪的可移植性和鲁棒性是其商标之一，我们的许多客户在非常极端的条件下将其单位带入非常极端的条件下，而无需担心可能的污染光学腔，这是大多数其他光学吸收技术的缺陷。

实施ABB微量气体分析仪是否需要特定条件？

不是真的，这也是OA-ICOS技术的优势之一。我们的仪器可以从环境空气，工业溪流或特定样品顶部空间中进行气态测量。它们的设计显着简化了采样要求，因为它消除了柱子，载气，胶带，溶剂或洗涤器的使用。

使用膜分离器，我们甚至可以分析溶解在水中的气体，还可以使用蒸发模块在液态水中进行稳定同位素比率的测定。典型的仪器设置包括一个管道套件，通过该套件，待分析的气体样品通过一个内部泵被吸入分析仪光学腔中。

对于最敏感的应用，可能需要初步的水分干燥步骤，这是大多数用户进行气体测量的标准程序。

也可以用注射器手动注射离散气体样品。相应的气体浓度变化或同位素比实时显示，无论是在分析仪电脑屏幕上还是在平板电脑或智能手机上都显示，因为仪器可以通过无线连接远程操作。

在分析仪内监测压力变化，如果需要，可以自动补偿。每个分析仪的包装始终适应最终用户的操作约束。

ABB LGR-ICOS仪器可以在很宽的温度范围内运行，这也是为什么它们经常在空气、海洋和所有七大洲的不同位置使用的原因之一。

ABB分析仪如何解决交叉干扰效应是典型的气体应用？

ABB LGR-ICOS气体分析仪作为交钥匙封装供应各种应用和气体组合。With each package, potential interferences from non-target analytes in the sample matrix have been mitigated with proper selection of the excitation laser.

我们还可以将多个激光器组合在一个仪器中，同时测量重叠物种。OA-ICOS原理的一个重要特征是，它记录分析物的完全分辨吸收线型，而不仅仅是几个离散波长。

这种真正的波长扫描有助于ABB LGR-ICOS仪器的精度和线性。在其他物种的吸收特征可能干扰目标分析物签名的情况下，仪器软件使用峰面积的详细信息来识别和精确地校正干扰或矩阵效应。

多久了ABB分析仪需要重新校准？

每个仪器预先校准并提供了在整个+/- 1％的不确定性的测量规定的工作温度范围内，无需进一步校准。

可以预见在未来的激光气体分析仪有什么进展？

目前的事态发展建立在OA-ICOS技术对现有应用程序的成熟的设计，以进一步提高分析性能由于使用了最新一代的组件从而进一步降低了噪音电子，增强光学传输，提高压力的稳定性。

这些硬件上的改进相结合，与增加新的软件功能集中在仪器的健康监测和自我诊断。发展的另一个轴线涉及仪器的尺寸和重量的减少，利用OA-ICOS文书的耐用性和便携性。

如今，我们的一些高性能分析仪已经重量不到6公斤，可用于更具创新的环境应用，如机载温室气体监测或从无人机泄漏检测。并行，我们最近推出了基于激光的同位素水和二氧化碳分析仪的首次便携式版本。很快就会出现更多的发展。

图4。遥控操作式潜水“Ventana公司”设有一个ABB LGR-ICOS深水气体分析仪在铝木桶气缸与采样的是使用在900米深度执行从渗漏沉积物甲烷通量的同位素表征魔杖。（礼貌蒙特雷湾水族馆研究所）

我们的读者可以在哪里找到更多？

有关ABB LGR-ICOS产品的信息，还可以找到特定于环境和研究应用的产品：http://www.lgrinc.com/

关于弗雷德里克Despagne博士

弗雷德里克Despagne博士在分析化学和化学计量学的背景。弗雷德里克于2000年在测量和分析部门加入ABB，并举办各类应用，销售和炼油，化工，半导体，医药市场的红外和近红外光谱的工业实现销售相关的职位。

最近，Frédéric Despagne博士成为ABB激光气体和红外分析仪在环境和研究市场的全球销售和营销经理。