美國2B 306 型臭氧校準(zhǔn)源工作原理

便攜式臭氧校準(zhǔn)源利用低壓汞燈來光解氧氣并產(chǎn)生臭氧。 185 nm 附近的真空紫外線被 O2 吸收以產(chǎn)生氧原子。氧原子附著在 O2 上形成臭氧 O3。眾所周知，地球臭氧保護(hù)層的存在機(jī)制如下：

其中 hv 表示光子，M 是任何分子（例如 N2、O2、Ar）。 O2 吸收一個光子的光導(dǎo)致形成兩個臭氧分子。在流動的空氣流中產(chǎn)生的臭氧濃度取決于光解燈的強(qiáng)度、氧氣的濃度（由壓力和溫度決定）以及在光解池中的停留時間（由體積流量和池體積決定） .通過保持這些參數(shù)恒定，可以產(chǎn)生含有恒定濃度臭氧的空氣流，并且通過改變燈強(qiáng)度可以 很方便地改變所產(chǎn)生的臭氧濃度。圖 1-1 是 Ozone Calibration Source™ 的示意圖。

圖 1-1  306 型臭氧校準(zhǔn)源™ 示意圖。

空氣泵推動空氣通過顆粒過濾器，然后通過質(zhì)量流量計。微處理器通過對泵的功率進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，將流量控制在 3.0-3.2 L/min 體積范圍內(nèi)。在進(jìn)入光解室之前，空氣通過臭氧/NOx 洗滌器以去除任何環(huán)境臭氧和 NOx。空氣通過另一個顆粒過濾器，然后通過裝有低壓汞燈的光解室，在此吸收 185 nm 附近的原子線從分子氧中產(chǎn)生氧原子，氧原子與分子氧反應(yīng)形成臭氧（反應(yīng)1、2 和 3）。燈的強(qiáng)度由光電二極管監(jiān)測并由微處理器控制。光電二極管電壓根據(jù)輸出臭氧濃度進(jìn)行校準(zhǔn)。氣流內(nèi)的壓力被測量但不受控制。取而代之的是，使用專有算法改變燈的強(qiáng)度以補(bǔ)償壓力的變化。含有臭氧的空氣通過溢流三通離開光解池，其中未通過正在校準(zhǔn)的臭氧監(jiān)測儀采樣的多余空氣通過內(nèi)部臭氧洗滌器排出。如果希望有大約 3.0 L/min 的空氣/臭氧離開儀器，可以將內(nèi)部臭氧洗滌器加蓋。溢流三通的另一端通向一個閥門，該閥門選擇環(huán)境樣品空氣或校準(zhǔn)空氣通過 306 的輸出排出。

注：盡管該儀器能夠產(chǎn)生大于 1,000 ppbv 的臭氧，但應(yīng)假定可以精確控制的濃度上限為 1,000 ppbv。