[发明专利]用于气体化合物的紫外光谱分析的装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于气体化合物的紫外（UV）光谱分析的装置。具体地，本发明涉及对具有在远UV区的波长的UV辐射的测量。

背景技术

气体和蒸汽吸收的分光光度（spectrophotometric）测量在各种应用中是公知的。一种示例为分析化学，其中将紫外（UV）光谱仪与气相色谱法（GC）组合，以用于确定气体化合物。在US4668091和US6305213中公开了对于这种使用的设备的示例。各种UV光谱计或光谱仪以及气相色谱仪在商业上是可获得的。

紫外辐射具有在10nm-400nm范围内的短于可见光但长于X射线的波长，并且其光谱可以以多种方式细分，例如，近UV 400nm-300nm、中间UV 300nm-200nm、远UV 200nm-122nm以及真空UV 200nm-100nm。普通玻璃对于较短的波长是不透光的。当分析短于大约350nm的波长时通常使用由石英玻璃制成的窗口。在石英中通常还极强烈地吸收短于大约190nm的波长即在远UV或真空区的辐射。在该波长区中，可以使用由碱土金属氟化物诸如MgF₂制成的窗口和其它光学元件。然而，这种材料不像石英那样对化学品具有耐抗性并且存在不适用这些材料的多种应用。这在升高的温度下尤其成为问题。

在化学分析中最感兴趣的是在远UV或真空区中的UV波长，因为在该区中大多数化学化合物吸收光。可以利用在远UV区中的辐射分析在较长波长处不能检测的许多化合物。然而，空气、甚至是氧气（O₂）和水蒸汽在该区中（在大约190nm以下的范围中）也强烈地吸收光，这意味着分析设备必须专门适用于避免来自空气的干涉。为此，例如存在商业上可获得的UV光谱仪，所述UV光谱仪适于被抽真空或填充有惰性气体诸如氮气（N₂）（氮气仅吸收非常短波长的UV）。

用于利用UV光谱学分析气体和/或蒸汽的设备典型地包括在测量期间容纳样本气体的细长的加热通道（室）、定位在通道的一个端部处的UV源（例如氘灯）和位于通道的相对端部处的UV检测器（UV光谱仪）。典型地由石英制成的气密且UV可透射的窗口设置在通道的每个端部处。通道可以设置有入口和出口，用于以连续方式将载体气体和例如来自GC的样本气体引至通道或从通道引出。由UV源发射的UV光穿过UV源的窗口、通过通道的入射窗并且进入且通过通道，其中光的一部分在样本气体中被吸收。剩余的辐射穿过通道的出射窗并通过窗口或狭缝进入UV光谱仪。UV光谱仪测量在已经穿过通道的UV辐射的不同波长处的强度并且使用获得的吸收光谱辨别和量化样本气体中存在的化合物。

为了使这种设备适用于在远UV区的辐射的测量，可以使用UV可透射的（例如真空的）UV检测器并且可以用由碱土金属氟化物制成的窗口代替石英窗口。然而，这种改装仅在样本气体不含有可分解通道窗口的敏感材料的化合物的境况下良好工作。很多情况下，尤其是在升高的温度下，诸如当从气相色谱仪的加热柱供给样本气体时，难以防止通道窗口的这种降解。

因此，需要在用于气体的UV光谱学分析尤其对于在远UV区中的分析的设备的领域中有所改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于气体化合物的紫外光谱分析的装置，与传统装置相比，该装置表现出改进的执行远UV区辐射分析的能力。另外的目的是提供成本更小的窗口布置。通过在独立权利要求1中包含的技术特征限定的装置实现该目的。从属权利要求包含本发明的有益实施例、进一步的改进以及变型。

本发明涉及用于气体化合物的紫外光谱分析的装置，所述装置包括：测量通道，测量通道旨在容纳待分析的样本气体的气流；窗口部件，窗口部件布置在测量通道的第一端部处并且对于紫外辐射是可透射的；辐射源，辐射源能够生成紫外辐射并且被布置为将辐射发射通过窗口部件并发射到测量通道中；以及光谱部件，光谱部件布置在测量通道的第二相对端部处并且用于测量由辐射源发射的紫外辐射，其中所述装置被布置为使得在第一端部处进入测量通道的紫外辐射能够传播通过测量通道、与容纳的气体反应并且由在测量通道的第二端部处的光谱部件测量。

本发明的特征在于光谱部件设置有开口，在装置的操作期间紫外辐射通过该开口进入光谱部件，其中测量通道的第二端部朝向光谱部件开放，以使得测量通道和光谱部件的内部经由所述开口连通，其中光谱部件被布置为填充有保护气体，并且其中装置被布置为使得允许馈送到光谱部件的保护气体流过所述开口并流入到测量通道中。