Kaksivaiheiseen fotofragmentointiin perustuvan mittaustekniikan kokeellinen todentaminen ja mittausherkkyyden määritys lyijy(II)kloridille
Sarin, Jaakko (2014)
2014
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2014-03-05
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201402211100
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201402211100
Tiivistelmä
Biomassan lisääntynyt käyttö energiantuotannon polttoprosessin polttoaineena on lisännyt kiinnostusta sen palamistuotteita ja -yhdisteitä kohtaan. Tampereen teknillisen yliopiston Optiikan laboratorion päämääränä oli jatkokehittää optinen menetelmä raskasmetalliyhdisteiden tutkimiseen aikasempien tutkimustulosten perusteella.
Korroosion kannalta merkittävimmät palamistuotteet ovat alkali- ja raskasmetallikloridit, jotka kondensoituvat helposti savukanavissa sijaitsevien tulistimien metallipinnoille. Kondensoituneet kloridiyhdisteet hidastavat lämmön siirtymistä savukaasusta tulistimessa kulkevaan höyryyn ja kiihdyttävät korkean lämpötilan korroosiota. Erityisesti lyijy(II)kloridin pitoisuuden mittaamisesta uutena tekniikkana ollaan kiinnostuneita.
Työn kokeellisessa osiossa osoitetaan, että lyijy(II)kloridia voidaan mitata fotofragmentaatio-tekniikalla. Tekniikassa lyijy(II)kloridimolekyyli pilkotaan kahdella peräkkäisellä valopulssilla Cl-atomeiksi ja Pb*-atomiksi. Valopulsseilla häirittyä tilavuutta
tarkkaillaan jatkuvatoimisella laserilla, jonka aallonpituus 405,7807 nm vastaa virittyneen lyijyn elektronitransitiota. Fragmentointilasereiden aallonpituuksina käytettiin 355 ja 266 nanometriä.
Laitteistolla mitattiin virittyneen lyijyn absorptiovaikutusala ja havaintoraja. Mittauksissa tutkittiin myös ensimmäisen fragmentointilaserin energian vaikutusta signaalin voimakkuuteen ja hapen vaikutusta mittaussignaalin kestoon. Havaintorajaksi mitattiin noin 0,25 ppm. Vastaavien mittausten perusteella tiedetään, että pienempiin havaintorajoihin päästään parantamalla mittauslaitteiston komponentteja ja optimoimalla mittausparametreja.
Tässä työssä keskityttiin menetelmän toimivuuden todentamiseen sekä luomaan hyvät lähtökohdat laitteiston jatkokehittämiselle. Tekniikan kehittämistä motivoi mittaustekniikan tarve teollisen prosessin yhteydessä.
Korroosion kannalta merkittävimmät palamistuotteet ovat alkali- ja raskasmetallikloridit, jotka kondensoituvat helposti savukanavissa sijaitsevien tulistimien metallipinnoille. Kondensoituneet kloridiyhdisteet hidastavat lämmön siirtymistä savukaasusta tulistimessa kulkevaan höyryyn ja kiihdyttävät korkean lämpötilan korroosiota. Erityisesti lyijy(II)kloridin pitoisuuden mittaamisesta uutena tekniikkana ollaan kiinnostuneita.
Työn kokeellisessa osiossa osoitetaan, että lyijy(II)kloridia voidaan mitata fotofragmentaatio-tekniikalla. Tekniikassa lyijy(II)kloridimolekyyli pilkotaan kahdella peräkkäisellä valopulssilla Cl-atomeiksi ja Pb*-atomiksi. Valopulsseilla häirittyä tilavuutta
tarkkaillaan jatkuvatoimisella laserilla, jonka aallonpituus 405,7807 nm vastaa virittyneen lyijyn elektronitransitiota. Fragmentointilasereiden aallonpituuksina käytettiin 355 ja 266 nanometriä.
Laitteistolla mitattiin virittyneen lyijyn absorptiovaikutusala ja havaintoraja. Mittauksissa tutkittiin myös ensimmäisen fragmentointilaserin energian vaikutusta signaalin voimakkuuteen ja hapen vaikutusta mittaussignaalin kestoon. Havaintorajaksi mitattiin noin 0,25 ppm. Vastaavien mittausten perusteella tiedetään, että pienempiin havaintorajoihin päästään parantamalla mittauslaitteiston komponentteja ja optimoimalla mittausparametreja.
Tässä työssä keskityttiin menetelmän toimivuuden todentamiseen sekä luomaan hyvät lähtökohdat laitteiston jatkokehittämiselle. Tekniikan kehittämistä motivoi mittaustekniikan tarve teollisen prosessin yhteydessä.