دستگاه خلوص سنج اکسیژن از چه تکنولوژی‌هایی استفاده می‌کند؟ اکسیژن یکی از عناصر مهم و ضروری برای زندگی و فعالیت‌های صنعتی است. اندازه‌گیری میزان اکسیژن موجود در یک گاز یا محلول، یکی از روش‌های ارزیابی کیفیت و ایمنی این ماده است. برای این منظور، دستگاه‌های خلوص سنج اکسیژن، یا اکسی‌مترها، طراحی و ساخته شده‌اند. تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن انواع مختلفی دارند که هر کدام دارای مزایا و معایب خود هستند. در این مقاله، به معرفی تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن می‌پردازیم و سه روش الکتروشیمیایی، پارامغناطیسی و زیگلر را معرفی و مقایسه می‌کنیم.
بیشتر بخوانید: دستگاه خلوص سنج اکسیژن التراسونیک بومی سازی شده توسط شرکت بهبود گستر.
دستگاه‌های خلوص سنج اکسیژن، یا اکسی‌مترها، ابزارهایی هستند که میزان اکسیژن موجود در یک گاز یا محلول را اندازه‌گیری می‌کنند. این دستگاه‌ها در بسیاری از صنایع و کاربردهای پزشکی استفاده می‌شوند. برای مثال، در تولید گازهای صنعتی، اندازه‌گیری خلوص اکسیژن می‌تواند کیفیت و ایمنی فرایند را تضمین کند. در پزشکی، اندازه‌گیری خلوص اکسیژن می‌تواند وضعیت تنفسی و اکسیژن‌رسانی بیماران را نشان دهد. برای آشنایی با تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن با بهبود گستر لیام همراه باشید.
تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن
تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن متفاوت‌اند و از روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری میزان اکسیژن استفاده می‌کنند. برخی از این روش‌ها عبارت‌اند از:
- روش الکتروشیمیایی: این روش از یک سلول الکتروشیمیایی استفاده می‌کند که واکنشی بین اکسیژن و یک الکترولیت را ایجاد می‌کند. ولتاژ یا جریان الکتریکی حاصل از این واکنش نسبت مستقیمی با غلظت اکسیژن دارد. این روش دارای دقت بالا و هزینه پایین است، اما ممکن است تحت‌تأثیر دما، فشار و رطوبت قرار بگیرد.
- روش پارامغناطیسی: این روش از خاصیت پارامغناطیسی اکسیژن استفاده می‌کند که باعث می‌شود اکسیژن در حضور یک میدان مغناطیسی جذب شود. این روش از یک ترازوی مغناطیسی استفاده می‌کند که تعادل بین دو ظرف حاوی گاز نمونه و گاز مرجع را اندازه‌گیری می‌کند. وزن نسبی این دو ظرف نشان‌دهنده غلظت اکسیژن در گاز نمونه است. این روش دارای دقت بالا و حساسیت کم به دما، فشار و رطوبت است، اما ممکن است تحت‌تأثیر گازهای دیگری مانند نیتروژن یا هیدروژن قرار بگیرد.
- روش زیگلر: این روش از یک سنسور نوری استفاده می‌کند که از یک ماده فلورسنت تشکیل شده است. این ماده در حضور اکسیژن، نوری با طول‌موج خاصی را تابش می‌دهد. شدت یا مدت‌زمان تابش نور نشان‌دهنده غلظت اکسیژن در گاز نمونه است. این روش دارای دقت بالا و حساسیت کم به دما، فشار و رطوبت است، اما ممکن است تحت‌تأثیر نور محیطی یا سایر گازهای فلورسنت قرار بگیرد.
جدولی از تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن
این جدول شامل مزایا و معایب هر روش، دقت، هزینه، تأثیر عوامل محیطی و گازهای دیگر است. امیدوارم این جدول برای شما کاربردی باشد.
| روش | مزایا | معایب | دقت | هزینه | تأثیر عوامل محیطی | تأثیر گازهای دیگر |
| الکتروشیمیایی | دقت بالا، هزینه پایین، نصب و استفاده آسان | عمر محدود، نیاز به کالیبراسیون، تحت‌تأثیر دما، فشار و رطوبت | بالا | پایین | بالا | کم |
| پارامغناطیسی | دقت بالا، عمر طولانی، تحت‌تأثیر کم‌دما، فشار و رطوبت | هزینه بالا، نصب و استفاده پیچیده، تحت‌تأثیر گازهای دیگر مانند نیتروژن یا هیدروژن | بالا | بالا | کم | بالا |
| زیگلر | دقت بالا، عمر طولانی، تحت‌تأثیر کم‌دما، فشار و رطوبت | هزینه بالا، نصب و استفاده پیچیده، تحت‌تأثیر نور محیطی یا گازهای فلورسنت | بالا | بالا | کم | متوسط |
تاریخچه تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن
روش الکتروشیمیایی:
این روش بر اساس ایده اصلی والتر نرنست در سال 1899 شکل گرفت. او یک سلول الکتروشیمیایی را ابداع کرد که با استفاده از یک الکترولیت سرامیکی، واکنشی بین اکسیژن و یک الکترود را ایجاد می‌کرد. این واکنش باعث تولید ولتاژی قابل اندازه‌گیری می‌شد که نسبت مستقیمی با غلظت اکسیژن داشت. این سلول به‌عنوان سنسور اکسیژن نرنست شناخته می‌شد. اما این سلول نیاز به دمای بالایی برای کارکرد داشت و عمر کوتاهی داشت.
در سال 1962، للند کلارک و چارلز لایونز اولین بیوسنسور گلوکز را با استفاده از یک سلول الکتروشیمیایی اکسیژن اختراع کردند. این بیوسنسور از یک آنزیم گلوکز اکسیداز برای تبدیل گلوکز به هیدروژن پراکسید و اکسیژن استفاده می‌کرد. سپس اکسیژن توسط سلول الکتروشیمیایی اندازه‌گیری می‌شد و میزان گلوکز را نشان می‌داد.
این بیوسنسور اساس بسیاری از سنسورهای الکتروشیمیایی دیگر را تشکیل داد. در سال‌های بعد، سنسورهای الکتروشیمیایی اکسیژن با استفاده از مواد مختلفی مانند پلاتین، سرب، فلزات گروه پلاتین و کربن ساخته شدند. این سنسورها در بسیاری از کاربردهای صنعتی و پزشکی مورداستفاده قرار گرفتند.
روش پارامغناطیسی:
این روش بر اساس خاصیت پارامغناطیسی اکسیژن که در سال 1925 توسط پائولی و پائولینگ کشف شد، ابداع شد. این خاصیت باعث می‌شود که اکسیژن در حضور یک میدان مغناطیسی جذب شود. این روش از یک ترازوی مغناطیسی استفاده می‌کند که تعادل بین دو ظرف حاوی گاز نمونه و گاز مرجع را اندازه‌گیری می‌کند. وزن نسبی این دو ظرف نشان‌دهنده غلظت اکسیژن در گاز نمونه است. این روش در سال 1961 توسط شرکت سرومکس تجاری شد و در بسیاری از صنایع مانند تولید گازهای صنعتی، پتروشیمی، فولاد و هوافضا استفاده شد.
روش زیگلر:
این روش از یک سنسور نوری استفاده می‌کند که از یک ماده فلورسنت تشکیل شده است. این ماده در حضور اکسیژن، نوری با طول‌موج خاصی را تابش می‌دهد. شدت یا مدت‌زمان تابش نور نشان‌دهنده غلظت اکسیژن در گاز نمونه است. این روش در سال 1966 توسط گونتر زیگلر و همکارانش اختراع شد. این روش از یک ماده فلورسنت به نام روبیزیم پنتافلورید استفاده می‌کرد که در یک لوله شیشه‌ای قرار می‌گرفت.
این لوله با یک لامپ فلورسنت روشن می‌شد و نور تابشی از طریق یک فیلتر نوری به یک فتوسل منتقل می‌شد. این فتوسل سیگنال الکتریکی را به یک آمپلی‌فایر می‌فرستاد که میزان اکسیژن را نشان می‌داد. این روش در بسیاری از کاربردهای پزشکی مانند اندازه‌گیری اکسیژن خون، اکسیژن بافت و اکسیژن خروجی قلب مورداستفاده قرار گرفت.
خلاصه مطلب
در این مقاله، تکنولوژی های دستگاه خلوص سنج اکسیژن را بررسی کردیم. این دستگاه‌ها در بسیاری از صنایع و کاربردهای پزشکی کاربرد دارند. سه روش الکتروشیمیایی، پارامغناطیسی و زیگلر را به‌عنوان روش‌های متداول و مؤثر در این زمینه معرفی و مقایسه کردیم. هر کدام از این روش‌ها دارای دقت بالا و هزینه پایین است، اما ممکن است تحت‌تأثیر عوامل محیطی یا گازهای دیگر قرار بگیرند؛ بنابراین، انتخاب روش مناسب برای هر کاربرد باید باتوجه‌به شرایط خاص آن انجام شود. امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد.
