Per ottenere letture di concentrazione, gli impianti industriali si affidano ad analizzatori o sensori chimici. Una misura automatizzata critica negli impianti petrolchimici garantisce che l'ossigeno non penetri nella tubazione della torcia tra il recipiente di estrazione e la guarnizione del liquido, aiutando a prevenire miscele esplosive.

Molti metodi analitici tradizionali sono stati adattati per misurare gas come l'ossigeno sia in modo estraneo che diretto all'interno del flusso di processo, evitando la necessità di analisi di laboratorio. Ciò include tecnologie come il paramagnetico (per la misurazione dell'ossigeno), l'infrarosso non dispersivo (NDIR), l'ultravioletto-visibile (UV-vis) e i metodi elettrochimici. In particolare, la spettroscopia di assorbimento laser a diodi sintonizzabili (TDLAS o TDL) sta guadagnando terreno in queste applicazioni.

Sebbene il TDL sia iniziato principalmente come metodo estrattivo, si è evoluto. Al giorno d'oggi, vari produttori stanno introducendo progetti di misura in situ, tra cui configurazioni cross-stack e sonda. METTLER TOLEDO ha anche introdotto un sistema di adattamento al processo per wafer che funziona in tubazioni di diametro stretto di soli 5-10 cm (da 2 a 4 pollici).

Diamo un'occhiata alle tecniche di spettroscopia di assorbimento e a come la TDL si confronta con altre come l'UV-vis. Un vantaggio significativo del TDL è la linea o le linee di assorbimento strette, che spesso sono uniche per un analita specifico e si allineano perfettamente con la gamma spettrale ristretta della luce laser. D'altra parte, tecnologie come gli analizzatori paramagnetici possono essere soggette a interferenze e non misurano direttamente all'interno del processo stesso.

La legge di Beer-Lambert suggerisce che uno dei principali ostacoli per ottenere misurazioni TDL di basso livello (ppm e ppb) sono i limiti dell'OPL complessivo. Una sfida nell'ottenere una misura TDL riguarda la disponibilità commerciale di laser delle lunghezze d'onda richieste. L'ossigeno, ad esempio, è una specie che assorbe debolmente nella gamma NIR dei laser disponibili, il che rende essenziale trovare modi per aumentare l'OPL per misurazioni accurate.

Nelle industrie di processo, una limitazione significativa è spesso la dimensione fisica delle tubazioni che contengono il campione di gas. Per condotti più grandi (1 – 3 m), l'OPL non è un ostacolo significativo, anche per assorbitori deboli come l'ossigeno. Tuttavia, quando il diametro del tubo scende al di sotto di 38 cm (15 pollici), la misurazione dell'ossigeno al di sotto di 5000 ppm (0,5%) diventa molto più complicata.

Attualmente, sono disponibili alcuni progetti per migliorare l'OPL per le misure TDL estrattive, ma esiste solo un adattamento notevole per le misure in situ in tubi di piccolo diametro. Inoltre, se la pila incrociata è impostata longitudinalmente, il gas di spurgo destinato a proteggere l'ottica dalla contaminazione può diluire il flusso di campioni, complicando la misurazione accurata del limite inferiore di esplosività (LEL) per l'ossigeno.

I metodi comuni per aumentare l'OPL rientrano in genere nelle seguenti tre categorie:

• Cella bianca
• Cella di Herriott
• Disposizione del prisma ottico (dispositivo multi-riflessione)

Questo approccio è unico perché non richiede che i mirror funzionino in un flusso di campioni ben condizionato; Invece, raddoppia o triplica il percorso del laser utilizzando prismi ottici. Il secondo prisma rimane isolato dal gas di processo, il che lo rende ideale per ambienti difficili soggetti a incrostazioni ottiche. Inoltre, questo metodo è più compatto, il che lo rende più facile da inserire in installazioni con spazio limitato.

Lo stesso prisma ottico secondario funziona sia per gli adattamenti OPL a due pieghe (MR2) che a tre pieghe (MR3). Per la triplice riflessione, viene utilizzata una lente "cat eye" in zaffiro non rivestita resistente e chimicamente compatibile, che riduce al minimo i problemi di superfici riflettenti piatte che potrebbero influire sulla precisione della misurazione.