紫外臭氧检测仪在实验室中的应用与布局方案

紫外臭氧检测仪在实验室中的应用与布局方案

一、引言

臭氧具有强氧化性，广泛应用于水处理、空气净化、半导体工艺以及化学反应动力学实验中。在这些实验和工艺中，精准测量臭氧浓度是保证实验可重复性与安全性的关键。

紫外臭氧检测仪（UV Ozone Analyzer）基于臭氧分子在 254 nm 紫外波段的特定吸收特性，可实现实时、非接触式、高精度的浓度测量。相比传统电化学传感器，紫外检测仪具有响应速度快、寿命长、抗干扰能力强等优势。

二、系统组成与检测原理

2.1 仪器主要组成

紫外臭氧检测仪主要由以下部分组成：

1. 光源系统：一般采用低压汞灯或氘灯，提供稳定的紫外光源。

2. 检测池（光程腔）：臭氧气体流经检测池，紫外光透过后光强发生衰减。

3. 光电检测模块：测量透过光强并将其转化为电信号。

4. 信号输出系统：可通过 4-20 mA 或 RS485 输出，将数据传输至 PLC、计算机或记录仪。

2.2 检测原理

紫外臭氧检测仪基于比尔–朗伯定律（Beer–Lambert Law）：

A=ε⋅C⋅L

* (A) 为吸光度

* (ε) 为臭氧的摩尔吸光系数

* (C) 为臭氧浓度

* (L) 为光程长度

通过测量光强变化，可以精确计算气体中的臭氧浓度，实现连续、实时监测。

三、实验室应用与布局方案

3.1 布局原则

实验室中使用紫外臭氧检测仪时，应注意以下布局原则：

* 靠近臭氧发生器：减少管路长度，降低浓度损失。

* 气路稳定性：配备流量计和调压阀，保证气体流速均匀。

* 环境安全：设置排风系统与臭氧泄漏检测器，确保操作安全。

* 数据采集：仪器应与实验记录系统或PLC联动，实现实时监控与自动记录。

3.2 典型应用案例

1. 臭氧发生器性能测试：检测仪可实时显示输出浓度，记录曲线并评估稳定性。

2. 水处理模拟实验：通过在线监测臭氧浓度，优化投加量，保证氧化效果和实验安全。

3. 半导体薄膜实验：在 ALD 或 MBE 工艺中，实时检测腔体臭氧浓度，保证薄膜氧化均匀性。

3.3 数据采集与控制

紫外臭氧检测仪可输出模拟或数字信号：

* 模拟信号 4-20 mA：可直接接入 PLC，实现闭环控制。

* 数字信号（RS485/Modbus）：便于计算机或上位机远程监控与数据记录。

通过合理布局与数据采集方案，实验室可以实现连续监控、报警触发和实验自动化。

四、维护与注意事项

1. 光源维护：建议每 12 个月更换光源，确保光强稳定。

2. 气路清洁：保持检测池与管路洁净，避免水蒸气或杂质影响读数。

3. 定期校准：使用标准臭氧气体进行零点和量程校准，确保数据可靠。

4. 安全防护：实验室操作人员需佩戴防护装备，确保臭氧泄漏时安全。

五、结论

紫外臭氧检测仪在实验室中的应用与布局方案不仅提供了高精度的臭氧浓度测量手段，还可通过合理的数据采集与系统控制优化实验流程。正确选型与维护可确保实验数据的可靠性，同时保障操作安全，为科研和工程实验提供强有力的技术支撑。