Transcript Infračervené analyzátory plynů v gazometrických systémech

Infračervené analyzátory plynů v
gazometrických systémech
Ladislav Šigut
Gazometrie



Nepřímá neinvazivní metoda měření
asimilace CO2
Zkoumání dynamiky výměny plynů mezi
pletivem a okolím
Změny v koncentracích CO2 a H2O jsou
měřeny metodou infračervené analýzy plynů
(IRGA)
IRGA



Velké množství látek absorbuje infračervené záření (IR)
(λ=0,7 – 300 µm)
Měří se úbytek energie záření změřeného detektorem oproti
energii záření vstupujícího do měřící kyvety
Přeměna části energie záření na vibrační a/nebo rotační energii
molekul (typy vibrací závisí na struktuře absorbující látky)
Tříatomová molekula může absorbovanou energii využít na 6 typů vibrací
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_spectroscopy
IRGA



Absorbce záření látkou závisí na vlnové délce => A(λ)
Některé plyny absorbují v blízké infračervené části spektra
Absorbční maxima CO2 (λ=4,26 µm) a H2O (λ=2,59 µm) se
nepřekrývají (rozlišení při měření jejich koncentrace je až 1
ppm)
Zdroj: http://www.habmigern2003.info/future_trends/infrared_analyser/ndir/IR-Absorption-GB.html
IRGA

Koncentrace plynu se odvozuje
z Lambert-Beerova zákona:
-log(I/I0)=A(λ)=ε(λ)Cx
–
I = intenzita záření; A = absorbance; x = délka dráhy absorbujícího
prostředí (cm); C = koncentrace absorbující látky (mol/l); ε =
molární absorbční koeficient je konstanta úměrnosti (l/(mol.cm))
Uzavřený gazometrický systém

Licor, LI-6200
Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf
Otevřený gazometrický systém
Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf
Požadavky



Kontinuální měření
změn koncentrací CO2
a H20
Izolace atmosféry uvnitř
přístroje od okolí
(přetlak x difúze)
Stabilní teplota
(2 Peltierovy
termoelektrické články)
Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf
Požadavky


Rychlá a úplná
výměna vzduchu v
komůrce se vzorkem
Možnost korekce
koncentrace CO2 a
H20 (disikanty)
Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf
Uspořádání IR analyzátoru plynů
Vyrovnávání analyzátorů (Matching)


Cílem je odstranit nesrovnalosti mezi
naměřenými hodnotami „samplové“ a
„referenční“ komory
Příčiny rozdílů:
–
–
–
Malé výkyvy v teplotě
Výkyvy v rychlosti toku plynu
Kalibrace
Vyrovnávání analyzátorů (Matching)
Zdroj: ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI-6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf
Měřené proměnné

Na jejich základě je možné spočítat veškeré gazometrické parametry
fotosyntézy (rychlost asimilace CO2, rychlost transpirace, atp.)
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Tlak
Teplota vzduchu
Teplota bloku
Teplota IR analyzátoru
Koncentrace vodních par
Koncentrace oxidu uhličitého
Teplota listu
Rychlost toku
Ozářenost v komoře
Okolní ozářenost
Typy komor pro měření vzorku
Výrobci gazometrických systémů

Heinz Walz GmbH (www.walz.com)
Výrobci gazometrických systémů

LI-COR
Výrobci gazometrických systémů

PP Systems

ADC BioScientific Ltd. (http://adc.co.uk)
Literatura a www odkazy

http://www.habmigern2003.info/future_trends/infrare
d_analyser/ndir/IR-Absorption-GB.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_spectroscopy

ftp://ftp.licor.com/perm/env/LI6400/Manual/Using_the_LI-6400-v5.3.pdf

Skripta a prezentace kurzů KFY (Kalina J., Urban O.)