在危险环境中进行拉曼分析

在这次采访中，AZoM会谈，布拉德贝洱和马克肯珀从龙卷风光谱系统，对他们所做的工作以及他们拉曼光谱产品适用于危险环境中使用。

请您概述一下龙卷风光谱系统和您所做的工作?

我是Brad Behr，龙卷风公司的首席技术官。我负责开发我们的知识产权组合，使光谱性能最大化，并将我们的核心技术转化为产品，解决我们客户的过程分析问题。

我是Mark Kemper，是应用和客户成功部门的主管。我主要负责支持全球销售并使客户成功。

龙卷风产生高性能拉曼光谱系统过程和实验室监测。我公司始建于商业化的是由我们的学术研究小组在加拿大滑铁卢大学大学发明了一些革命性的光学工程的概念。拉曼光谱已经有将近100年，但拉曼散射信号极弱，使拉曼不切实际的大量的实时过程监控应用。

我们的创新，高通量虚拟狭缝，与传统系统相比，使拉曼光谱仪的焦平面检测器具有更大的光子信号，使得先前不可能对拉曼不可能进行测量。

我们的分析仪用于制药和生物制药部门，精细化工生产，石油化工和许多其他需要快速，准确，高分辨率的分子组成测量的场景。

为什么有时需要在危险的环境中进行拉曼分析？

ATEX区域的分类

易燃蒸气和气体是许多制造过程的不可避免的方面。石油化工精炼，化学生产和某些类型的药品制造只是存在高度反应性气体物种的潜在（如果不是确定性）的几种情况。

灰尘和微粒也会造成灾难性的爆炸或火灾。因此，IEC，即国际电工委员会，制定了一套全面的标准来最大限度地降低风险。IECEx标准(Ex指爆炸性环境)在其60079系列文件中阐述了如何在许多不同的工业场景中避免产生火源。

来自此标准框架的一个关键概念是区域的概念。区域0是最危险的，因为爆炸或易燃气体始终或通常存在。在区域1中，可以偶尔存在这些气体。在第2区，很少有三个危险区域，危险气体的最安全感很少。然后在“安全区”中，从来没有任何危险的气氛 - 这将是您的控制室或单独的建筑。

拉曼方法的一个伟大之处在于，你的大部分硬件，比如主分析仪和控制计算机，可以驻留在一个安全区域，激励激光和散射拉曼信号可以通过光纤进出危险区域。

If you want to make Raman measurements of your process, whether it’s quality control on raw materials, or reaction monitoring, or quantitative evaluation of the final chemical product, you have to be aware of the zone rating of the measurement point(s) and take appropriate steps to ensure that your measurement equipment in the hazardous zone adheres to the IECEx standards.

在危险环境中进行拉曼当主要有哪些安全方面的考虑？

在可能易燃或易爆的环境中进行拉曼分析的最大风险是，集中的激光束可能会导致粒子或表面加热，并充当一个意外的火源。IEC-60079标准定义了三种防止光辐射(例如拉曼激发激光)引发火灾或爆炸的方法。

• IEC指示指的是具有某种传感器，如果爆炸性气体靠近拉曼探针焦点，该传感器将关闭激光。这可能是一个光纤断路检测电路的情况下，携带激光的电缆被切断。或者，考虑这样一种情况，拉曼探针正在测量管道或容器中的液体。只要激光焦点在“水下”，远离氧气，就不会发生燃烧，但如果液位降得太低，焦点有暴露在爆炸蒸汽中的风险，则需要液位传感器发出信号来切断激光的电源。
• 标识规定在测点周围有一个小区域，在这个区域用惰性气体或其他保护方法进行主动清洗，可以防止爆炸性气体泄漏进来。你实际上是在你的拉曼测量位置创建了一个小的“安全区”。
• Tornado围绕设计了其atex安全的拉曼解决方案，其中“is”代表“内在安全”。广泛的研究由IEC工程师已经确定,通过限制进入危险区域,激光功率一定程度——要么15兆瓦,35 mW, 150兆瓦,这取决于特定类型的气体存在的风险,那么没有激光触发一个点火,无论多么紧密聚焦光束可能会。

其他两个重要的关注是将电信号进入危险区域，例如一个限位开关电路或激光安全指示灯，可能产生火花，或者说，该拉曼探头采用的材料可产生火花，这样的欧洲杯足球竞彩从静电放电或金属表面如果探针被丢弃针对一个管道，例如撞在一起。这些因素还需要确定拉曼系统是一个ATEX部署安全考虑。

在上一个问题之后，OPIS 35既有ATEX和IECEX认证，您是否可以详细说明这意味着什么？

ATEX是“Atmosphères explosives”的缩写，是欧洲的一项指令IECEx认证标准．在IEC-60079的文件非常具体和全面，但他们没有在他们身后法律效力。

欧洲的ATEX指令使它成为遵循IECEx标准的要求，而不仅仅是最佳实践指南。

我们OPIS 35激光附件已通过Iecex Mark认证“[ex ia op是iic t4 ga]”，其中每个字母和数字集群具有特定的法规含义：

• 前女友是指潜在爆炸危险的
• IA.表明OPIS信号和联锁电路的输出本质上是安全的，不会产生火花
• op是告诉我们，激光辐射在以下条件下本质上是安全的:
• IIC.限定一个区域，除了地下矿区以外的气体气氛
• T4.是指潜在的可燃性气体为135℃或更高，其包括绝大多数工业气体类型中的着火温度
• 遗传算法意味着OPIS 35具有最严格的设备保护级别2020欧洲杯下注官网

龙卷风的OPIS 35 ATEX认证激光配件

The corresponding ATEX mark for OPIS 35 includes all the IECEx designations, plus the added indicators “II (1) G”, which translates to “suitable for installation on the Earth’s surface”, “suitable for connecting to equipment in a Zone 0”, and “suitable for gas atmosphere”. The ATEX mark also includes a yellow hexagon icon with script letters “Ex” inside, which is the most recognizable symbol of ATEX compliance. But you really should pay attention to the rest of the ATEX mark to determine if a specific device is safe for你的ATEX情况。

因此，ATEX和IECEx认证标志传达几乎相同的信息，但要使区别是IECEx认证是一个标准，而ATEX是一个调节是非常重要的。

您会认为OPIS 35的关键特征及其与HyperFlux Pro Plus的集成？

支持35MW的HTVS的HyperFlux™Pro Plus将相同的测量精度作为传统的拉曼分析仪以495mW运行

的关键特征OPIS 35设备是标志，该设备产生和传输的激光本身是安全的，不会点燃任何T4气体。通过设计，任何项目(如拉曼探头)连接到OPIS 35保持符合ATEX Zone 0光学安全无需修改。需要明确的是，OPIS 35本身不能被放置在危险区域，但它可以将光发送到光纤中，并进入该区域，这种配置是保证安全的。

与或拉曼系统一样，您不需要任何2020欧洲杯下注官网辅助设备，如限位开关或吹扫系统。方法更简单、更便宜，而且可以说更安全，因为出错的事情更少。

并且OPIS具有内部限制器，可以轻松地发送本质安全的电信号（即标记的“IA'）进入危险区域，以点亮激光指示灯和/或使能紧急停止按钮或门开关。尽管不需要任何互锁关闭电路，如，眼睛安全法规可以指定这些互锁，并且该功能内置在OPIS 35中。

我们的ATEX解决方案的一个附加功能是能够将OPIS设备添加到现有Pro Plus分析仪的灵活性，然后如果系统从危险环境中移除，则能够切换回全功率（495 MW）激励并将返回到一个完全安全的区域，如实验室。这是一种简单的堵塞或拔出OPI和Pro Plus之间的几个电缆。

我们的软件可以识别当OPIS被适当地连接，修改所述用户界面，并禁用PRO加上内部激光。此外，如果OPIS未连接到一个PRO此外，那么就不会发射激光。

尽管OPIS 35激光的力量较低，但龙卷风谱系统如何管理仍然提供相同的数据质量，其中一个人将期望传统的拉曼系统？

通常，将激光限制在35 mW将严重降低拉曼光谱的质量，因为拉曼信号与激发激光功率成正比。我们通过将固有安全的激光源与我们的htvs增强光谱仪配对来弥补信号损失，它的效率比传统光谱仪高10到20倍，从而弥补了使用低功率激光获得的较低的拉曼信号。因此，我们能够达到相同的测量精度质量——无论是速度，检测限度，或化学计量精度——作为传统分析仪，不兼容。

对于龙卷风谱系统，拉曼分析的未来是什么样的？

一个完整的过程分析解决方案需要的不仅仅是一个强大的分析仪器。我们也花了很多精力开发功能强大但易于使用的仪器控制软件，提供灵活的样品界面，如不同类型的探针(浸入式、流槽式和非接触式)，增加集成到工业分布式控制系统的能力，以及与我们的核心仪器能力相当的安全措施。所有这些因素都是为我们的客户群提供一个全面和完全可部署的产品的关键因素。

读者在哪里可以找到更多信息？

欲了解更多信息，请访问我们的网站https://tornado-spectral.com/

要查看我们的网络研讨会，本质安全拉曼光谱测量的危险区域，请访问：https://tornado-spectral.com/resources/webinars/

对研究人员

截至龙卷风光谱系统应用开发和客户成功的导演，马克是支持全球销售和使客户取得成功的主要原因。在整个职业生涯中，马克已经被广泛地参与了光谱技术，包括拉曼光谱，红外光谱，近红外，太赫兹和核磁共振。马克制作的业务和技术方面都发表在期刊上被誉为25同行评审的论文，并在100多个国际会议上，也促成了一个本书章节。马克接受了他的学士学位从代顿大学（美国）和他的M.S.化学在明尼苏达大学（美国）生物化工。他目前正在攻读郎教授深见的在东京的明治药科大学的指导下，他的博士学位。

布拉德开始了他的职业生涯，从事天体物理学研究和开发先进的光学仪器，从微弱的星光中提取最大数量的有用信息。之前的大部分工作直接转化为Tornado在地面光谱应用方面的最新进展，如实时拉曼监测和工业过程分析。

这些信息已经从龙卷风光谱系统提供的材料中获得、审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问龙卷风光谱系统。