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什么是浓度测量仪器？
2025-5-21 阅读(115)
浓度测量仪器是用来测量气体或液体中特定物质浓度的仪器。
通过测量通过滤光片获得的特定波长的光的吸收量或反射量，或将光分成规则的波长间隔（光谱），就可以获得被测物质的浓度。当测量物质固定时，通过用物质高度吸收的特定波长的光照射样品，并用检测器测量透射量（衰减量）来确定浓度。脉搏血氧仪也是一种利用光的透射率的光度计。
浓度测量仪器的用途
浓度计的主要用途是测量液体或气体中特定目标物质的浓度。它被用于各种工业领域。
1. 食品和饮料
在食品工业中，很多产品都是因为氧气引起的氧化反应而导致品质下降的。在包装过程中，需要保持较低的氧气浓度，以防止品质下降。氧气浓度计用于监测灌装机、封口机、包装机等的设置是否正确，以及气体灌装是否可靠地进行。
2. 环境测量
在环境监测方面，浓度测量仪器用于监测空气中各种气体的浓度，例如NOx、SO2 、 CO、CO2和HCl。此外，环境测量用氧气浓度计是用于检查存在缺氧风险的场所（例如沙井、下水道、储罐和船舶）的安全的设备。
3.医疗用途
在医疗应用中，各种设备用于测量血氧水平（脉搏血氧仪）和血糖水平等目的。
4.工业应用
在工业中，浓度计用于管理生产线上的液体浓度。具体而言，例如晶圆制造工序中的抗蚀剂剥离液、酸碱清洗液的浓度控制、半导体制造工序中的再生化学品的浓度控制、氧化膜/氮化膜蚀刻液的浓度控制等。
此外，微量氧分析仪可以测量工业气体中极微量的氧气浓度，并用于半导体制造工艺和氩气焊接。其他专业产品包括测量印刷油墨色密度的设备和预拌混凝土的盐浓度计。
5.实验科学
在实验科学中，一种应用是测量酶反应引起的显色反应的浓度，并将其转化为酶活性。浓度计也用于测量蛋白质和核酸的浓度（定量分析）。
浓度测量仪器的原理
许多测量液体浓度的浓度计采用吸光度法作为测量原理。
1. 吸收光度法
在吸光度法中，特定波长的光照射到装有待测样品的容器（样品池）上。受光部（检测器）接收透过池子的光，根据得到的电信号检测光的透过率（衰减），从而可以测量物质的浓度。
当照射光强度为I0 、透射光强度为I、摩尔浓度为C、光路长度（厚度）为l、摩尔吸光系数为ε时，将吸光度A定义为-logI/I0，可得到以下等式，其中A与样品的浓度C成比例。通过根据这种关系创建校准曲线，可以量化未知物质的浓度。 （A = εCl）
2.光谱仪
从光源发出的白光中获取特定波长的方法有多种，包括滤光片法（让光穿过有色玻璃等滤光片）、棱镜法（使用水晶或石英制成的棱镜来分散光）以及光栅法（使用衍射光栅来获取连续光谱）。
例如，滤光片法是在样品和光接收单元之间放置互补色滤光片，并通过红、绿、蓝滤光片测量光。
3. 光源和探测器
所用光源主要有氘放电管、钨丝灯、发光二极管等，探测器包括光学半导体（光电池）和光电倍增管（光电倍增管）。由于可测量的波长范围根据光谱方法和检测器的类型而变化，因此需要根据目的选择设备和池材料。
另一方面，对于测量特定物质的浓度计（例如血氧仪），光源仅照射目标物质高度吸收的特定波长，并且检测器获得的光被转换为电信号，显示为浓度。
浓度测量仪器的种类
如上所述，浓度测量仪器用途广泛，种类繁多，例如用于测量气体和液体的仪器。用于测量液体的浓度测量仪中，除了采用吸光度法的浓度测量仪外，还有通过使振动传感器在液体中振动而产生的粘性阻力来测量浓度的浓度测量仪，以及结合了超声波和电导率的多组分浓度计。
氧气测量装置也有很多不同的类型。例如，有测量腔室、手套箱和培养箱内浓度的实验室仪器，有用于环境测量的仪器，有检测生产线上微量氧气的仪器，有测量包装内氧气浓度的仪器。由于测量范围和测量限度根据应用而不同，因此需要选择适合应用的设备。
浓度测量仪器的其他例子包括用于监测含有溶解氢气的溶液中的氢浓度的溶解氢计，以及臭氧浓度计。
