Open Path Spectrometer

OPS

개방형 경로(Open Path)에서 실시간으로 가스 화합물 식별 및 정량화

OPS는 푸리에 변환 적외선(FT-IR) 분광법을 기반으로 하는 능동형 원격 감지 시스템으로, 낮은 농도, 즉 ppb 범위에서도 가스 화합물을 정확하게 정량화할 수 있습니다.

OPS의 일반적인 응용 분야로는 정유 공장이나 화학 공장과 같은 산업 현장의 재산 경계를 따라 가스 화합물을 정량화하는 펜스라인 모니터링이 있습니다. 또한 비산 가스, 배기가스, 농업용 가스, 산불 배출 등의 배출 모니터링에도 자주 사용됩니다. 아래 마지막 섹션에서 OPS의 다양한 응용 분야에 대한 선별된 간행물을 참조하세요.

OPS의 작동 원리는 다음과 같습니다:

내부 중적외선(MIR) 광원에서 나오는 적외선은 간섭계에 의해 조절되어 망원경을 통해 분광기에서 일반적으로 수백 미터 떨어진 곳에 위치한 역반사기 어레이로 전송됩니다. 반사된 방사선은 동일한 망원경으로 수신되어 검출기에 초점을 맞춥니다.

분광기와 역반사기 어레이 사이의 모든 적외선 활성 가스 화합물은 이 MIR 방사선을 흡수하여 측정된 적외선 스펙트럼에서 특징적인 흡수 특징을 유도합니다. OPS는 이러한 가스를 식별하고 결과 흡수 스펙트럼의 적외선 시그니처 분석을 기반으로 실시간으로 평균 농도를 정량화합니다.

OPS의 측정 설정

보정이 필요 없는 정량화

OPS는 원격 감지 소프트웨어 OPUS RS/OPS로 작동합니다. 벤치탑 멀티 가스 분석기용 가스 분석 소프트웨어 OPUS GA와 마찬가지로, OPUS RS/OPS는 목표 가스에 대한 보정 없이도 여러 가스를 정량화할 수 있습니다. 정량화는 측정된 스펙트럼에 대상 화합물의 기준 스펙트럼을 맞추는 고유한 비선형 피팅 알고리즘을 기반으로 합니다. 대기 중 간섭 가스는 피팅 절차에서 고려됩니다.

공업 지역의 대기 모니터링 예시:

빔 경로를 따라 OPS로 정량화된 메탄올 농도(위쪽 창, 빨간색 데이터 포인트)의 시간적 거동을 보면 60~120ppb 사이에서 변동하는 값을 명확하게 확인할 수 있습니다.

위 차트의 각 데이터 포인트에 해당하는 측정된 스펙트럼도 자세히 조사할 수 있습니다. 아래쪽 창에는 메탄올이 정량화된 스펙트럼 범위에서 측정된 스펙트럼(검은색)이 표시됩니다. 이 스펙트럼은 기준선과 간섭 화합물의 흡수에 의해 이미 자동으로 보정되어 있습니다. 메탄올의 기준 스펙트럼(빨간색)은 측정된 스펙트럼과 잘 일치합니다. 여기에는 63초 시점에서 측정한 스펙트럼이 나와 있습니다.

고해상도 및 빠른 분석

OPS 는 1.0 cm-1 의 우수한 스펙트럼 분해능을 제공하며, 추가 선택사항으로 0.5 cm-1 까지 업그레이드할 수 있습니다. 이러한 높은 스펙트럼 분해능은 수많은 적외선 신호가 겹치는 복잡한 가스 혼합물의 분석에 용이합니다. 또한  0.5 cm-1 의 분해능에서 최대 5Hz의 높은 측정 속도를 통해 빠르게 변화하는 개방 경로의 가스 성분을 실시간으로 조사할 수 있습니다.

여러 방향을 커버할 수 있는 자동 포지셔닝

여러 방향의 모니터링이 필요한 경우 브루커는 개별 역반사 어레이가 설치된 여러 방향으로 분광기를 향하도록 OPUS RS/OPS에서 정밀하게 제어 및 프로그래밍할 수 있는 전동 팬-틸트(pan-tilt) 헤드를 제공합니다.

새로운 레퍼런스의 간편한 생성

측정 중에 실시간으로 정량화되는 화합물 라이브러리에 새로운 참조 물질을 추가하는 것은 OPUS RS/OPS 소프트웨어에서 몇 번의 클릭만으로 가능합니다. 사용자는 사용 가능한 정량 가스 라이브러리(350개 이상의 화합물 포함)에서 이러한 화합물을 선택하고 몇 가지 파라미터를 설정하여 참조를 생성하기만 하면 됩니다. 기존 측정은 측정을 다시 실행하지 않고도 언제든지 새로 추가된 참조를 사용하여 다시 분석할 수 있습니다.

 

OPS Applications (selected publications)

Quantifying the Impact of the COVID-19 Pandemic Restrictions on CO, CO2, and CH4 in Downtown Toronto Using Open-Path Fourier Transform Spectroscopy. Atmosphere (2021)

Beef cattle methane emissions measured with tracer-ratio and inverse dispersion modelling techniques. Atmospheric Measurement Techniques (2021)

Quantifying fugitive gas emissions from an oil sands tailings pond with open-path Fourier transform infrared measurements. Atmospheric Measurement Techniques (2021)

Air quality impacts of smoke from hazard reduction burns and domestic wood heating in western Sydney. Atmosphere (2019)

Vehicle ammonia emissions measured in an urban environment in Sydney, Australia, using open path fourier transform infrared spectroscopy. Atmosphere (2019)

Characterization of trace gas emissions at an intermediate port. Atmospheric Chemistry and Physics (2018)

Long-path measurements of pollutants and micrometeorology over Highway 401 in Toronto. Atmospheric Chemistry and Physics (2017)

관련 자료

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