美国2B 306 型臭氧校准源工作原理

便携式臭氧校准源利用低压汞灯来光解氧气并产生臭氧。 185 nm 附近的真空紫外线被 O2 吸收以产生氧原子。氧原子附着在 O2 上形成臭氧 O3。众所周知，地球臭氧保护层的存在机制如下：

其中 hv 表示光子，M 是任何分子（例如 N2、O2、Ar）。 O2 吸收一个光子的光导致形成两个臭氧分子。在流动的空气流中产生的臭氧浓度取决于光解灯的强度、氧气的浓度（由压力和温度决定）以及在光解池中的停留时间（由体积流量和池体积决定） .通过保持这些参数恒定，可以产生含有恒定浓度臭氧的空气流，并且通过改变灯强度可以 很方便地改变所产生的臭氧浓度。图 1-1 是 Ozone Calibration Source™ 的示意图。

图 1-1  306 型臭氧校准源™ 示意图。

空气泵推动空气通过颗粒过滤器，然后通过质量流量计。微处理器通过对泵的功率进行脉冲宽度调制，将流量控制在 3.0-3.2 L/min 体积范围内。在进入光解室之前，空气通过臭氧/NOx 洗涤器以去除任何环境臭氧和 NOx。空气通过另一个颗粒过滤器，然后通过装有低压汞灯的光解室，在此吸收 185 nm 附近的原子线从分子氧中产生氧原子，氧原子与分子氧反应形成臭氧（反应1、2 和 3）。灯的强度由光电二极管监测并由微处理器控制。光电二极管电压根据输出臭氧浓度进行校准。气流内的压力被测量但不受控制。取而代之的是，使用专有算法改变灯的强度以补偿压力的变化。含有臭氧的空气通过溢流三通离开光解池，其中未通过正在校准的臭氧监测仪采样的多余空气通过内部臭氧洗涤器排出。如果希望有大约 3.0 L/min 的空气/臭氧离开仪器，可以将内部臭氧洗涤器加盖。溢流三通的另一端通向一个阀门，该阀门选择环境样品空气或校准空气通过 306 的输出排出。

注：尽管该仪器能够产生大于 1,000 ppbv 的臭氧，但应假定可以精确控制的浓度上限为 1,000 ppbv。