紫外荧光法测量二氧化硫浓度设计方案

紫外荧光法测量二氧化硫浓度设计方案

       二氧化硫气体浓度检测机理的研究

       从理论上研究时间双光路二氧化硫荧光检测机理，推导了测量二氧化硫气体浓度的数学模型。该方法从理论上消除了因气体成分改变所引起的二氧化硫的测量误差，使其在选择性、灵敏度、抗干扰能力等都有较大的提高。

　　紫外荧光法测量二氧化硫浓度是近年来提出的测定二氧化硫的一种较好方法。根据物质分子吸收光谱和荧光光谱能级跃迁机理，有吸收光子能力的物质在特定波长的光(如紫外光)照射下，分子受激发跃迁到高能级(激发态)，在返回基态瞬间发射出较激发光波长更长的光即荧光。二氧化硫分子便具有这个特点，其过程方程式如下：

　　由上式可以看出荧光强度与SO2分子个数有一定关系，通过测量荧光强度可求出SO2浓度。?

　　根据朗伯—比尔定律，光反应腔体中被二氧化硫吸收的紫外光强度的表达式为：

　　式中：I0为紫外光入射光强，α表示SO2分子对紫外光的吸收系数，l表示光程，c表示SO2气体的浓度。则光电倍增管接收到的荧光强度表达式为：

　　式中：G表示光反应腔体的几何系数，φ表示荧光量子效率。将式(4)在零点泰勒级数展开，得到

　　这就是小光束单色光测量低浓度二氧化硫的荧光检测原理。由该式可知，当单色光入射光强不变时，低浓度二氧化硫气体的荧光强度与其浓度成正比关系，这为定量分析二氧化硫浓度提供了理论依据。

　　本文给出了时间双光路二氧化硫荧光检测方法。它通过电机转动使中心波长分别为λ1和λ2的2个滤光片交替工作，如同二氧化硫荧光前后通过2个不同的光路，在间隔很短的时间内产生2个荧光信号，通过对这2个荧光信号的处理，达到去除干扰和噪声的目的，提高测量精度。时间双光路检测数学模型如下：

　　成正比关系;其他干扰光信号被完全消除，该方法可克服由于背景噪声和气体成分改变所引起的偏差。