MATRIX II-MG Series FT-IR GAS ANALYZERS

Význam tématu

FT-IR analyzátory plynů představují klíčový nástroj pro rychlou a precizní detekci složek v plynné fázi bez nutnosti kalibrace. Jejich využití se rozprostírá od průmyslového řízení procesů přes monitorování emisí až po vědecký výzkum či analýzu stopových a korozivních plynů. Díky vysoké citlivosti a možnosti kontinuálního měření přispívají k optimalizaci provozních parametrů, snižování emisí skleníkových plynů a zlepšování bezpečnosti a kvality výzkumných i průmyslových procesů.

Cíle a přehled článku

Text představuje řadu MATRIX II-MG – konfigurovatelných FT-IR analyzátorů plynů, které nabízejí:

• rychlé a kontinuální měření koncentrací bez nutnosti kalibrace,
• vysoké spektrální rozlišení (1,0 nebo 0,5 cm⁻¹),
• široké spektrum aplikací od průmyslové kontroly až po analýzu bateriových plynů.

Článek popisuje konstrukční prvky, provozní módy, softwarové řešení OPUS GA a technické parametry jednotlivých variant (MG01, MG2, MG5, MG26).

Použitá metodika a instrumentace

Analyzátory MATRIX II-MG jsou postaveny na bázi industriálního IR Cube s interferometrem RockSolid™. Klíčové komponenty:

• zdroj infračerveného záření a RockSolid™ interferometr
• vícečtecové plynové buňky s optickou délkou od 0,1 m do 26 m (vyhřívané až na 180 °C pro prevenci kondenzace)
• detektory MCT chlazené kapalným dusíkem nebo Stirlingovým cyklem, TE-MCT či DTGS pro různé požadavky na citlivost a rozsah
• integrované snímače teploty a tlaku plynu
• software OPUS GA pro ne-lineární fitování spekter a bezkalibrační kvantifikaci více než 350 plynů
• rozhraní MODBUS TCP/RTU, analogové výstupy 4–20 mA a webový server pro přenos dat a řízení v procesních systémech.

Hlavní výsledky a diskuse

Řada MATRIX II-MG ukázala v praxi:

• možnost jednoznačně identifikovat jednotlivé složky i v komplikovaných směsích (přesné rozlišení 0,5 cm⁻¹),
• detekční limit až na úrovni ppb díky dlouhým optickým drahám a nízkému šumu,
• stabilitu a odolnost vůči vibracím i korozivním plynům díky RockSolid™ interferometru a PTFE či nikl-pokoveným buňkám s pozlacenými zrcadly,
• rychlou odezvu (až 5 Hz při 0,5 cm⁻¹ rozlišení) pro sledování dynamických procesů,
• efektivní simulace spekter a definici metod kvantifikace ve vývojovém prostředí OPUS GA bez opakovaných experimentů.

Přínosy a praktické využití metody

Bezkalibrační FT-IR analýza nabízí výrazné zjednodušení laboratoře i provozu, šetří čas i náklady spojené s přípravou standardů. Praktické přínosy:

• online kontrola výrobních toků a úprava parametrů v reálném čase,
• monitorování emisí NOₓ, CO₂, SF₆ a dalších skleníkových plynů bez komplikované kalibrace,
• vyhodnocování katalytických konverzí nebo složení bateriových plynů během nabíjecích cyklů,
• analýza stopových a průmyslově agresivních látek v jednom přístroji.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se očekává v oblasti:

• zvětšení knihovny simulovaných i naměřených referenčních spekter,
• pokročilé strojové učení pro automatickou detekci nečekaných složek,
• miniaturizace a integrace do přenosných analyzátorů,
• rozšíření tlakových a teplotních podmínek pro extrémní průmyslové aplikace,
• preemptivní údržba a prediktivní diagnostika procesních linek na základě dat z FT-IR senzorů.

Závěr

Série MATRIX II-MG představuje vysoce modulární a robustní řešení pro široké spektrum FT-IR analýz plynů. Kombinace špičkového interferometru, výkonného software OPUS GA a variabilní optické cesty umožňuje spolehlivé řízení kvality, emise i složitých výzkumných aplikací bez rutinní kalibrace.

Použitá instrumentace

• Analyzátor FT-IR Bruker MATRIX II-MG (varianty 0,1–26 m optické délky)
• Interferometr RockSolid™
• Detektory MCT (kapalný dusík/Stirling) a TE-MCT, DTGS
• Software OPUS GA s knihovnou referenčních spekter a simulačními nástroji
• Systémy pro řízení teploty a tlaku plynu