Спектрофотометр Брюера версии mk III для высокоточных измерений уф и концентаций озона автоматическое измерение общего содержания Озона и Диоксида серы Эталонные измерения спектра Ультрафиолетового излучения и расчет
жүктеу/скачать 2.07 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Потенциал развития
- БРЮЕР СПЕКТРОМЕТЕР. ОБЗОР
- История создания спектрофотометра Брюера
Взгляд в будущееЗа последнее столетие климат Земли значительно изменился, как в глобальном, так и в региональном масштабах и продолжает изменяться. Изменение климата представляет собой серьезную угрозу для экосистем, производства продуктов питания, водных ресурсов и нашего образа жизни. Результат изменения климата - погода становится все менее предсказуемой и все более экстремальной. Точные долгосрочные измерения радиации и свойств атмосферы имеют основополагающее значение для понимания климатической системы Земли и улучшают модели для прогноза погоды и климата.
Компания Kipp & Zonen является ведущим специалистом в области измерения солнечной радиации и характеристик атмосферы. Компания широко известна своим опытом, качеством продукции и сервисом. Компания поддерживает важные исследования и разработки и имеет тесные связи с мировым научным сообществом и международными организациями, такими как Всемирная Метеорологическая Организация (WMO). Kipp & Zonen принимает участие в лабораторных исследованиях и натурных измерениях, участвует в создании международных стандартов и является членом-основателем Ассоциации гидрометеорологического оборудования (HMEI). Технические возможности в Делфте полностью удовлетворяют потребности для исследований, разработки, написания программного обеспечение, производства и тестирования оборудования, и решения комплексных задач для конкретных заказчиков. Высокое качество поддержки клиентов имеет важное значение в бизнесе-схеме развития. Она включает в себя обеспечение запасными частями, ремонт, обслуживание и калибровку приборов. Kipp & Zonen проводит экспертные консультации и оказывает помощь в выборе наиболее подходящего оборудования для предполагаемых задач. В случае более сложных продуктов Kipp & Zonen производит выезд на место для монтажа и ввода в эксплуатацию, а так же для обучения персонала заказчика. Kipp & Zonen производит самый широкий ассортимент доступных радиометров для измерения солнечного излучения и излучения неба. Инструментальный набор приборов охватывает весь спектр излучения от ультрафиолета (УФ) до дальнего инфракрасного излучения (FIR), включает так же и широкодиапазонные балансомеры. Другим важным продуктом являются высокоточные системы слежения за Солнцем. Так же очень широк выбор аксессуаров, интерфейсов и решений для регистрации данных. Приборы полностью соответствуют рекомендациям Всемирной Метеорологической Организацией (WMO) и требованиям ISO, где это необходимо. Эксперты Kipp & Zonen, в рамках стратегического партнерства и в тесном сотрудничестве с мировым научным сообществом, разрабатывают высококлассные решения для измерения атмосферных характеристик, таких как концентрация стратосферного озона, спектра УФ излучения, концентрация аэрозолей, измерение тепловых потоков, интенсивности испарения влаги и наземной проверки спутниковых данных. В результате сотрудничества были созданы такие приборы для изучения атмосферы как – спектрофотометр Брюера, сцинтиллометр большой апертуры, радиометры измерения излучения неба, и спектрофотометр солнечного излучения.
Одной из основных проблем для многих частей света является достижение поверхности Земли ультрафиолетовым излучением (УФ), отельная часть которого является вредным для человека. "Озоновые дыры" - районы с разрушенным озоновым слоем в стратосфере - не ограничиваются только Северным и Южным полюсами. Они являются хорошими индикаторами общего состояния здоровья атмосферы, и уменьшение озонового слоя означает, что больше вредного УФ достигает поверхности Земли. Для точного измерения стратосферного озона и солнечной УФ радиации, требуются сложные инструменты. Спектрофотометр Брюера является уникальным, разработанный специально для высокоточной работы в автоматическом режиме в течение длительных периодов времени, и в любых климатических условиях от тропиков до Антарктиды. Спектрофотометр Брюера был разработан Министерством Охраны Окружающей Среды Канады (EC), и производиться по ее лицензии на площадях Kipp & Zonen, расположенных в Нидерландах. Министерство Охраны Окружающей Среды Канады утверждает: «Спектрофотометр озона Brewer Mark III рекомендуется Министерством Охраны Окружающей Среды Канады (ЕС) как наилучший прибор из семейства спектрофотометров Брюера для измерения концентрации озона в спектра ультрафиолетового излучения." По этой причине, а также из-за значительно улучшить спектрального измерения УФ - излучения, (применение двойного монохроматора) Брюера MkIII единственная в настоящее время модель, находящаяся в производстве.
Гордон Миллер Боорн Добсон (1889 - 1976) британский ученый, который посвятил большую часть своей жизни, исследованию атмосферного озона, работая в Оксфордском университете. Результаты его работ имели большое научное значение и привели к пониманию структуры и циркуляции стратосферы. Для измерения озона в стратосфере он разработал спектрограф, используя Солнца в качестве источника света и фотопластинки для регистрации излучения. В 1924 году он продемонстрировал сезонные колебания озона, максимумом весной и минимумом осень, а также тесную взаимосвязь между концентрацией озона и метеорологическими условиями в верхней тропосфере и нижней стратосфере. К концу 1927 года по всему миру работало уже несколько спектрографов. Однако неудобство работы с фототехникой привело к проектированию и постройке фотоэлектрического спектрофотометра Добсона, который позволял непосредственно измерять относительную интенсивность для двух длин волн. Разработка была завершена в 1927 или 1928 году. И инструмент под № 1 находится в Лондонском музее науки, а последний инструменты были сделаны в 80-х годах прошлого столетия. С созданием Международной комиссии озона в 1948 году исследования озона стали проводиться организованно. Единица Добсона (DU) является измерительной величиной для общего содержания озона в атмосфере. Доктор Алан Вест Брюер (1915 - 2007) британо-канадский физик, работавший с профессором Добсоном в Оксфорде с 1948 году. В 1950 году Добсон вышел на пенсию и Брюер в 1962 году переехал в Университет Торонто. Основная проблема спектрофотометр Добсона - это ручное управление, так же прибор очень тяжел и громоздок и измеряет только концентрацию озона. Для решения этих проблем доктор Брюер и доктор Дэвид Уордл, тогда являвшийся преподавателем в Университете Торонто, начали разрабатывать новый автоматизированный прибор для измерения озона. Доктор Брюер вышел на пенсию только в 1977 году. Позднее Дэвид Уордл переехал в Канаду и начал работать в Министерстве Защиты Окружающей Среды с докторами Том МакЭлрой и Джеймсом Керр. Втроем они и разработали озоновый спектрофотометр Брюера для измерения не только общего содержание озона, но и концентрации диоксида серы (SO2) и ультрафиолетового (УФ) излучения. Их оригинальный инструмент (Спектрофотометр Брюера версии №I (Brewer Mk.I)) был запатентован Министерством Защиты Окружающей Среды, которая до сих пор владеет правом интеллектуальной собственности на этот прибор. Брюер представляет собой автоматический спектрометр на дифракционной решетке, который обеспечивает практически одновременное наблюдение солнечного излучения, в шести длинах волн ближнего ультрафиолета. Эти данные используются для расчета концентрации озона и SO2 и аэрозольной оптической толщины. Толщина озонового слоя определяется путем сравнения интенсивности солнечного излучения на различных длинах волн в ультрафиолетовом диапазоне, которые испытывают различную степень поглощения озоном при прохождении через атмосферу. Прибор также измеряет спектр УФ-излучения, достигнувшего Земли. Спектрофотометр Брюера остается единственным измерительным спектрофотометром озона, который может непрерывно работать на открытом воздухе и обеспечивать автоматическое наблюдение за озоном, УФ-излучением, SO2 и аэрозолем. В 1981 году, SCITEC Instruments из Саскатуна, Канада, выпустили первые спектрофотометры Брюера, (Брюер версии №II (Brewe MkII). В дополнение к измерению спектра излучения поступающего от Солнца позже были добавлены кварцевый купол и диффузор для измерения рассеянного УФ излучения поступающего от неба. В 1986 году был представлен Брюер версии MkIV. Эта версия прибора давала возможность измерения двуокиси азота (NO2) в атмосфере, вместо SO2. В 1990 году в Брюере версии MkIV был расширен измеряемый диапазон длин волн для измерения как SO2 так и NO2, которые представляли особый интерес в период озабоченность по поводу влияния "кислотных дождей" на леса и биосферу в целом. Однако измеренный NO2 в видимой части спектра это в некоторой степени результат взаимодействия озона и УФ-излучения. В 1988 году спектрофотометр Брюера был утвержден Всемирной Метеорологической Организацией (WMO) и Всемирной Службой Наблюдения за Атмосферой (GAW) как стандартный прибор для измерения стратосферного озона а эталонный Брюер 'Триада' был установлен Министерством Защиты Окружающей Среды Канады в Торонто возле Всемирного Центра Данных по Измерению Озона и УФ (WOUDC) . Брюер версии MkIII ранее был в стадии разработки и был окончательно представлен только в 1992 году. Спектрофотометр состоит из двух последовательных монохроматор для значительно улучшения регистрации УФ – излучения и измерений УФ в диапазонах UVA, UVB, UVE, расчета УФ-индекса, O3, SO2 и аэрозольной оптической толщины. Начиная с 1995 года, Агентство по Охране Окружающей Среды США (US EPA) создало сеть из 22 спектрофотометров Брюера версии Mk IV, в первую очередь для мониторинга кислотных дождей. В 1996 году был создан один Брюер «Red» версии MkV для антарктической базы Эврика. Этот прибор измерял концентрацию озона, используя инфракрасный спектр и Луну в качестве источника света. Это необходимо для условий высоких широт, где Солнце часто находиться низко над горизонтом или стоит полярная ночь.
|