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FTIR Spectroscopy

[FTIR] Gas Analysis | Gas Cell · Long Path · Concentration Monitoring

FTIR ACCESSORIES · GAS ANALYSIS

FTIR Gas Analysis
Gas Cell · Long Path · Concentration Monitoring

Process Gas · Reaction Gas · Vapor · Exhaust · Moisture · Concentration

기체 분자는 고유한 IR Absorption Band를 가지므로 FTIR을 이용하면 Gas의 성분 확인과 농도 변화를 Spectrum으로 측정할 수 있습니다.

측정하고자 하는 Gas의 예상 농도와 흡광도, 필요한 검출 감도에 따라 Short-Path 또는 Long-Path Gas Cell을 선택하며, Heating, Pressure 및 Vacuum 조건을 추가하여 다양한 Gas Analysis System으로 확장할 수 있습니다.

Short Path · Long Path · Heated Cell · Vacuum · Process Monitoring

GAS CELL SELECTION

Gas Cell은 왜 Pathlength가 중요한가요?

Gas 농도와 흡수 강도에 따라 광경로를 선택합니다.

Beer-Lambert Law에 따라 일반적으로 Gas가 IR Beam과 상호작용하는 거리가 길어질수록 같은 농도에서도 더 큰 Absorbance를 얻을 수 있습니다.

Short-Path Gas Cell: 비교적 농도가 높거나 강한 IR Absorption을 갖는 Gas를 측정할 때 사용합니다.
Long-Path Gas Cell: 낮은 농도의 Gas를 측정할 때 Multi-pass Mirror를 이용하여 실제 Cell 크기보다 긴 Optical Path를 구현합니다.
Heating: 응축 가능성이 있는 Gas나 Vapor는 Cell과 Gas Line을 가열하여 Sample 상태를 유지해야 할 수 있습니다.
Vacuum / Purge: Water Vapor 및 CO₂처럼 대기에도 존재하는 성분을 낮은 농도에서 측정할 경우 Background 조건 관리가 중요합니다.

QUICK SELECTION

어떤 Gas Cell이 필요한가요?

일반 Gas 분석

비교적 농도가 높은 Gas 및 일반적인 정성 분석
→ Short-Path Gas Cell

저농도 Gas

긴 Optical Path가 필요한 Trace Gas 측정
→ Long-Path Gas Cell

Vapor / Condensation

응축 가능성이 있는 Gas를 일정한 Temperature에서 측정
→ Heated Gas Cell

Process Monitoring

Gas를 연속적으로 흘리면서 시간에 따른 농도 변화를 추적
→ Flow-through / Long-Path

LONG-PATH GAS CELL

1. Low Concentration Gas Analysis

Long-Path Gas Cell은 내부 Mirror에서 IR Beam을 여러 번 반사시켜 수 m 이상의 Optical Path를 구현하며, 낮은 농도의 Gas 분석에 활용합니다.

LPC Series Multi-pass Long-Path Gas Cell

Multi-pass Mirror를 이용하여 Cell 내부에서 IR Beam을 반복 반사시키는 Long-Path Gas Cell입니다. 분석 농도와 목적에 따라 3 m, 8 m, 10 m, 12 m 등의 Optical Path 구성을 선택할 수 있습니다.

Heated / Vacuum Configuration Environmental Gas Measurement

분석 대상에 따라 Heating Jacket, Vacuum 및 Gas Flow System을 추가하여 응축을 줄이거나 Background 영향을 관리하면서 Gas Spectrum을 측정할 수 있습니다.

구분	LPC Series
Type	Multi-pass Long-Path Gas Cell
Optical Path	3 m / 8 m / 10 m / 12 m
Recommended Use	Low Concentration / Trace Gas Measurement
Temperature Control	Heating Jacket 구성 가능 / 최대 약 200°C
Optional Configuration	Vacuum · Flow-through · Pressure

APPLICATION DATA

Long-Path Gas Cell을 이용한 Low Concentration Measurement

12 m Long-Path Cell을 이용한 CO 및 Water Vapor 측정

Long-Path Cell은 낮은 농도의 Gas에서 IR Absorption Signal을 확보하기 위해 Optical Path를 증가시키는 방법입니다.

아래 데이터는 12 m Long-Path Gas Cell을 이용하여 CO 및 Water Vapor를 측정한 예입니다.

Measurement Point

동일한 Gas 농도에서도 Optical Path, Pressure, Detector 및 Background 조건에 따라 관찰되는 Absorbance와 Detection Limit가 달라질 수 있습니다. 따라서 목표 농도에 맞춰 전체 시스템 조건을 함께 검토해야 합니다.

[Data 01] 10.1 ppm CO Measurement
동일한 10.1 ppm CO를 대기압과 가압 조건에서 측정한 비교 데이터입니다. Pressure가 증가하면 Cell 내부의 Gas Density가 증가하여 Absorbance도 함께 증가하는 경향을 확인할 수 있습니다.

[Data 02] 15 ppm Water Vapor Measurement
15 ppm Water Vapor를 반복적으로 주입하고 배기하면서 측정한 예로, 1653 cm⁻¹ 부근의 흡수 Band를 이용하여 반복 측정 결과를 비교할 수 있습니다. 대기 중에도 Water Vapor가 존재하기 때문에 저농도 Moisture 측정에서는 Vacuum 및 Background 관리가 특히 중요합니다.

SHORT-PATH GAS CELL

2. Routine & Higher Concentration Gas Analysis

Short-Path Gas Cell은 일반적인 Gas의 정성 분석이나 비교적 높은 농도의 Sample을 간단하게 측정할 때 적합합니다.

HT Gas Cell High Throughput Gas Cell

높은 Optical Throughput이 필요한 일반 Gas 측정을 위한 Short-Path Cell입니다. 50 mm 또는 100 mm Pathlength를 분석 목적에 따라 선택할 수 있습니다.

EC Gas Cell Economical Gas Cell

간헐적인 Gas Sampling 및 일반적인 Routine Measurement를 위한 실용적인 Short-Path Gas Cell입니다.

구분	HT Gas Cell	EC Gas Cell
Pathlength	50 mm / 100 mm	50 mm / 100 mm
Concept	High Throughput	Economical / Routine
Recommended Use	높은 Optical Energy가 필요한 Gas 측정	일반적인 Gas Sampling 및 Routine 분석