NGHIÊN cứu và THIẾT kế THIẾT bị đo NỒNG độ OZON sử DỤNG TIA cực tím

Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

II-P-1.41
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐO NỒNG ĐỘ OZON SỬ DỤNG TIA CỰC TÍM
Lê Văn Mến1, Lorion Vincent4 , Nguyễn Huyền Trang1, Nguyễn Hữu Trung1,
Nguyễn Thanh Phong2 và Nguyễn Văn Hiếu1,3,*
Khoa Vật Lý và Vật Lý Kỹ thuật, Trường ĐH Khoa học Tự Nhiên, ĐHQG Tp.HCM;
2
PTN Công nghệ Nano, Đại học Quốc Gia Tp. HCM;
3
PTN linh kiện quang điện, Khoa KH và Công nghệ, Đại học Ritsumeikan, Shiga, Nhật bản;
4
ESIEA-Ouest, 38 Rue des Docteurs Calmette et Guérin, 53000 Laval, Pháp;
Email: ,
1

TÓM TẮT
Chúng tôi thiết kế và chế tạo hệ thí nghiệm sử dụng tia cực tím và cảm biến để nghiên cứu khả
năng đo nồng độ ozon trong không khí. Đây là kỹ thuật mới dựa vào đặc tính phân hủy ozon thành
oxy của tia cực tím mà ứng dụng trong việc chế tạo các thiết bị đo lường thông số không khí cho khảo
sát môi trường. Nhóm nghiên cứu sử dụng 2 nguồn cực tím từ đèn và uvled để xác định sự phân hủy
ozon. Hệ đo nồng độ ozon được chế tạo dựa trên các linh kiện điện tử,cảm biến chuyên dụng và các
ống kín bơm- hút khí để đo được nồng độ ozon theo các đơn vị g/cm 3, ppm, ppb. Trong phần này,
chúng tôi trình bày một số kết quả đo đạc nồng độ ozon ban đầu từ nguồn ozon lấy từ đầu ra của
máy sục ozon bán trên thị trường . Nghiên cứu này có sự hỗ trợ của nhóm nghiên cứu Nhật bản, thực
tập sinh Pháp và đối chứng với các thiết bị đo ozon khác có cùng nguyên lý tại phòng thí nghiệm. Sau
khi hoàn chỉnh về công nghệ kiểm tra về an toàn, thiết bị này sẽ được sử dụng để khảo sát nồng độ
ozon trong khu vực nhà máy và khu công nghiệp nơi đang là các nguồn ô nhiễm không khí.
Từ khoá: bức xạ cực tím, UVLED, nồng độ ozon, thông số môi trường.
GIỚI THIỆU
Về nguồn cực tím và ozon

Tia cực tím (hay tia tử ngoại , tia UV) là sóng điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng dài
hơn tia X (mắt người không nhìn thấy được), có năng lượng từ 3eV đến 124 eV. Phổ tia cực tím có thể chia ra
thành tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 đến 200 nm) và tử ngoại xa hay tử ngoại chân không (có bước sóng từ
200 đến 10 nm). Khi quan tâm đến ảnh hưởng của tia cực tím lên sức khỏe con người và môi trường, thì phổ của
tia cực tím chia ra làm các phần: UVA (380-315 nm), hay gọi là sóng dài hay "ánh sáng đen"; UVB (315-280
nm) gọi là bước sóng trung bình; UVC (ngắn hơn 280 nm) gọi là sóng ngắn và có tác dụng diệt vi khuẩn [1].
Ozon (O3) là một dạng thù hình của ôxy, trong phân tử của nó chứa ba nguyên tử ôxy thay vì hai như thông
thường. Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn ôzôn là một chất khí có màu xanh nhạt. Ozon hóa lỏng
màu xanh thẫm ở -112 °C, và hóa rắn có màu xanh thẫm ở -193 °C. Ozon có tính ôxy hóa mạnh hơn ôxy, do nó
không bền, dễ dàng bị phân huỷ thành ôxy phân tử và ôxy nguyên tử. Khí ozon là ozon ở thể khí, nồng độ thấp
không rõ màu, nồng độ cao có màu khói lam nhạt [2]...Công nghệ ozon thường sử dụng khí ozon và gọi tắt là
ozon. Nước ozon là ozon đậm đặc ở thể lỏng (có màu xanh lục). Hỗn hợp ozon thường là với không khí hay với
nước. Do tính ôxy hoá mạnh nên ozon có rất nhiều ứng trong trong thực tế đặc biệt là an toàn vệ sinh thực
phẩm, sức khoẻ môi trường: làm sạch không khí, làm sạch nước, khử độc rau quả thực phẩm, tiệt trùng nước
sinh hoạt thiết bị, dụng cụ y tế, nuôi trồng thuỷ sản,…
Mặt Trời phát xạ tia cực tím UVA, UVB và UVC, nhưng bởi vì sự hấp thụ của tầng ozon, 99% tia cực tím
đến được mặt đất là thuộc dạng UVA. Chính đặc tính hấp thụ này tạo cơ sở cho việc đo nồng độ ozon trong
không khí của chúng tôi. Khi chiếu tia cực tím qua vùng không khí có chứa khí ozon dựa vào độ suy giảm của
nguồn tia cực tím chúng ta có thể tính ngược lại nồng độ ozon trong không khí.
Các nguyên cứu ở nước ngoài
Hợp tác nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học M. Degner, N. Damaschke, H. Ewald và S. O’Keeffe, E.
Lewis ở đại học Rostock của Đức và đại học Limerick của Ai-len đã cho ra đời bộ đo ozon sử dụng đầu dò
UVLED và cáp quang đôi để đo nồng độ ozon trong không khí, hệ thống có thang đo rộng (2ppb – 100ppm)
nhưng tương đối cồng kềnh bất tiện cho việc xách tay đo đạc [14-16].
Có nhiều nghiên cứu và sản phẩm trên thế giới đo ozon bằng giấy thử tẩm dung dịch hoá học phản ứng với
ozon trong không khí và người ta dựa vào màu sắc chỉ thị của những loại giấy này để tính ra được nồng độ ozon.
Nghiên cứu của nhóm tác giả người Thuỵ Sĩ về việc cải thiện chất lượng giấy thử ozon (phương pháp indigo) để
có thể đo trực tiếp ở môi trường bên ngoài (vì giấy thử tẩm dung dịch thường là KI có thể tẩm thêm hồ tinh bột
ISBN: 978-604-82-1375-6

297


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
sẽ phản ứng với ozon tạo dung dịch Iot chỉ thị màu xám hoặc xanh) nhưng đối với phương pháp này thì độ
chính xác không cao vì được xác định bằng mắt đồng thời số liệu đo đạc không được tự động hoá [10].
Một nghiên cứu của tác giả Jacek Majewski ở đại học kỹ thuật Lublin (Balan) đã so sánh các phương pháp
đo ozon khác nhau trong xử lý nước. Tác giả có kết luận rằng phương pháp đo sử dụng UVLED có độ tin cậy
cao hơn vì sự chính xác và thời gian đáp ứng nhanh hơn các phương pháp khác [27].
Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong nước có nghiên cứu về ozon nhưng phần lớn là ứng dụng của nó:
+ Ứng dụng trong nuôi trồng thuỷ hải sản: Đề tài nghiên cứu của TS. Nguyễn Văn Hảo năm 2001: “Ứng
dụng khí Ozone bằng thiết bị sản xuất trong nước nhằm cải tiến công nghệ nuôi tôm sú thâm canh tại Tp.Hồ Chí
Minh” đã đánh giá tác dụng của khí ozon với vấn đề cải thện chất lượng môi trường ao nuôi, đánh giá tác dụng
phối hợp sử dụng công nghệ xử lý ozon và một số công nghệ khác nhằm cải thiện, duy trì chất lượng nước và ổn
định năng suất ao nuôi tôm thâm canh .
+ Ứng dụng trong khử trùng, y tế: Các nhà khoa học Viện Vật lý – Viện khoa học và Công nghệ Việt nam
đã thành công trong việc nghiên cứu chế tạo tủ khử khuẩn dụng cụ y tế bằng khí ozon, model OMeS-150. Đây là
kết quả của dự án sản xuất thử nghiệm cấp Viện khoa học và công nghệ Việt Nam "Nghiên cứu, chế tạo thử
nghiệm tủ khử khuẩn dụng cụ y tế bằng khí ozone" do phòng Vật lý Điện tử - Viện Vật lý thực hiện (2009 2010). Dự án đã được nghiệm thu ngày 2/6/2011 và đạt kết quả loại A .
+ Và nhiều ứng dụng máy sục ozon rửa rau quả trên thị trường
Qua việc tìm hiểu qua các bài báo và các website các nghiên cứu trong nước và trên thế giới về ozon tác
giả nhận thấy là ozon có nhiều ứng dụng cả trên thế giới và đặc biệt là ở nước ta hiện nay, nhất là các ứng dụng
trong an toàn vệ sinh thực phẩm và y tế. Nhưng dù cho ozon có ứng dụng ở đâu thì vấn đề kiểm soát liều lượng
và đo đạc ozon là hết sức cần thiết để nó không ảnh hưởng tới người sử dụng thiết bị có ozon, môi trường và sức
khoẻ cộng đồng.
Hiện tại ở Việt Nam chưa sản xuất được thiết bị nào đo được nồng độ ozon trong không khí mà chủ yếu
nhập từ nước ngoài với giá rất cao nên vấn đề xây dựng hệ đo ozon trong không khí có thể kiểm soát được nồng
độ của ozon trong các ứng dụng là vấn đề cần thiết.
Để đo được nồng độ ozon có nhiều phương pháp đo trong đó sử dụng phương pháp hấp thụ tia UV là phổ

biến và hiệu quả nhất vì độ chính xác cao và thời gian đáp ứng nhanh [27], trong đề tài này đề xuất đo bằng tia
UV Lamp và UVLED rồi so sánh những ưu khuyết điểm của từng loại nguồn UV.
Trong nghiên cứu này, chúng ta xây dựng và chế tạo được hệ thí nghiệm đo nồng độ ozon trong không khí
sử dụng cảm biến là tia cực tím trong 1 buồng đo có thể tích kiểm soát. Cường độ tia cực tím bị bị mất đi, do
ozon hấp thụ để biến thành oxy, được cảm biến cực tím đo và đưa vào vi xử lý. So sánh cường độ tia cực tím đã
mất chúng ta sẽ tính được nồng độ hiện tại của ozon theo định luật hấp thụ ánh sáng. Tiếp theo đó, các khảo sát
và hiệu chỉnh được thực hiện nhằm đảm bảo chính xác của phép đo.
Trong lĩnh vực này, nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã có một số công bố từ thiết kế cấu trúc uvled, hợp
tác phối chế tạo thử nghiệm và ứng dụng khử trùng vi khuẩn ecoli, colifrom sử dụng tia cực tím mà đã được
công bố trong nước và quốc tế [5-7].
THỰC NGHIỆM
Nguyên lý đo Ozon
Như chúng ta đều biết ozon sẽ bị hấp thụ bởi tia cực tím (tia UV), dựa vào đặc điểm này ta sẽ đo được
nồng độ ozon theo lý thuyết của định luật Beer Lambert:

CO3 

1  I0 
ln 
l  I 

(1)

Trong đó:
CO3 : mật độ ozon (molecules/cm3)
σ : độ hấp thụ truyền qua (cm2 / molecule)
l : khoảng cách từ nguồn phát đến nguồn thu (cm)
: cường độ sáng khi không có ozon (lumen)
I0
I : cường độ sáng khi có ozon (lumen)

Tuy nhiên, các nhà khoa học môi trường thường sử dụng đơn vi ppm (part-per-million) hoặc ppb (part-perbillion) để đo giá trị của nồng độ ozon trong công nghiệp được định nghĩa như sau:
1ppm = 1 phân tử ozon /106 phân tử không khí
1ppb = 1 phân tử ozon /109 phân tử không khí
ISBN: 978-604-82-1375-6

298


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
Để chuyển từ đơn vị phân tử/ cm3 sang các đơn vị ppb, ppm ta phải sử dụng đến công thức của phương
trình trạng thái khí lý tưởng:

Cair 

PN A
RT

(2)

Trong đó:
Cair : mật độ không khí (phân tử/cm3)
P : áp suất khí quyển (atm)
NA : hằng số Avadrago (6,023.1023 phân tử/mol)
R : hằng số khí lý tưởng (82,06 cm3atm/ Kmol)
T : nhiệt độ tuyệt đối (K) (0C + 273,15)
Từ phương trình (2) chúng ta thấy rằng để đo được mật độ của không khí cần phải bố trí đo thêm hai đại
lượng là nhiệt độ và áp suất, sau đó theo định nghĩa chúng ta sẽ có được:

CO 3
x106

Cair
C
ppb  O 3 x109
Cair

ppm 

(3)

(4)

Thay (1) và (2) vào (3) và (4) chúng ta sẽ có được công thức tính nồng độ ozon trong không khí theo đơn
vị ppm và ppb:

RTx106  I 0 
ppm 
ln 
PN Al  I 
RTx109  I 0 
ppb 
ln 
PN Al  I 

(5)

(6)

Như vậy, từ phương trình (5) và (6) chúng ta có nhận xét rằng để đo được nồng độ ozon trong không khí
chúng ta cần đo: P (atm), T (K), I0/I (lumen/lumen ,ampe/ampe hoặc volt/votl) vì : R, NA, , l là hằng số ứng với
một hệ đo nhất định.

Thiết kế hệ đo và mạch điện tử
Sơ đồ khối thiết bị đo được mô tả như Hình 1. Khi ozon được bơm vào qua một hệ bơm và đồng hồ đo thế
tích. Mạch điện tử điều khiển cường độ và thời gian chiếu sáng tia cực tím và khí ozon trong 1 buồng kín. Tia
cực tím bị hấp thụ bởi ozon khi phân hủy chúng thành oxy và làm cường độ tia uv giảm nhanh. Cảm biến tia uv
đo được và truyền về vi xử lý đã được lập trình, chuyển vào máy vi tính cho phần mềm xử lý. Qua đó, chúng ta
biết được nồng độ ozon lúc đầu và hiện tại.

Hình 1. Sơ đồ khối hệ đo ozon trong không khí.

ISBN: 978-604-82-1375-6

299


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

Hình 2. Sơ đồ hệ đo sử dụng UVLED
Nhằm tăng độ chính xác của thiết bị đo, kích thước của buồng kín chứa ozon được khảo sát chỉ dài 15cm,
đường kính ống trụ 9 cm. Sử dụng 1 cảm biến bên trong buồng kín để xác định nhiệt độ bên trong của nguồn
UV. Kết thúc một lần đo, khí oxy và ozon còn lại được bơm vào 1 chậu nước như mô tả Hình 2.
2.3. Chế tạo và thử nghiệm
Chú thích:
1. Máy phát ozon HO2
2. Board điều khiển AT128
3. LCD hiển thị
4. Bơm khí
5. Adapter UV Lamp
6. Cảm biến thu
7. UV Lamp 254nm
8. Buồng đo

9. Bồn khí ozon thoát ra

Hình 3. Hệ thí nghiệm đo nồng độ ozon đã lắp ráp cho thử nghiệm.
Sử dụng các linh kiện điện tử hiện có trên thị trường và các nguồn UV. Trong đó, các uvled sử dụng là cấu
trúc uvled được hợp thiết kế-tác chế tạo với Nhật bản để thử nghiệm khả năng hấp thụ ozon của tia UV. Chúng
tôi đã hoàn tất hệ thí nghiệm đo công đoạn rời nhằm khảo sát hoạt động của nguồn UV và độ nhạy của các loại
cảm biến. Chi tiết các phần thiết bị như mô tả hình 3. Phần bên là chú thích tên gọi các thiết bị rời.
Sản phẩm hệ thí nghiệm và phần mềm thu thập dữ liệu
Sản phẩm của hệ đo hoàn chỉnh được đặt bằng khung mica đen dày chắc chắn kích thước 32cm x 45cm
x12cm để đảm bảo không có ánh sáng bên ngoài ảnh hưởng đến cảm biến UV làm ảnh hưởng kết quả đo, đồng
thời thiết bị nhỏ gọn tránh việc đo đạc thiếu tính chính xác. Ngoài ra thiết bị cũng được kiểm tra an toàn bức xạ
và kết quả đánh giá tại Phân viện bảo hộ lao động và bảo vệ môi trường miền Nam cho kết quả trong phạm vi an
toàn cho phép của tiêu chuẩn Việt Nam về an toàn theo quyết định 3733/2002/QĐ-BYT của Bộ Y tế .

ISBN: 978-604-82-1375-6

300


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

Hình 4. Hệ thí nghiệm đo nồng độ Ozone trong không khí sử dụng tia UV
Hình 4 là hình mặt trước của thiết bị gồm flowmeter điều chỉnh tốc độ dòng khí vào buồng đo, các LED
chỉ báo nguồn và trạng thái sẵn sàng của máy đo, màn hình LCD hiển thị thông tin và kết quả đo đạc. Mặt sau
của máy gồm phần công tắc và jack cắm nguồn 220V AC, cổng COM cho phép kết nối máy tính qua phần mềm
thu thập dữ liệu, quạt giải nhiệt và các đường khí vào ra máy đo.

Hình 5. Giao diện phần mềm thu thập dữ liệu trên máy tính của máy đo
Phần mềm điều khiển giao tiếp máy đo được viết bằng ngôn ngữ C# trên nền .NET tương thích hoàn toàn
với Windows dễ điều khiển hoạt động gồm các chức năng, nhận và phân tích dữ liệu nhiệt độ, áp suất hệ đo, giá

trị nồng độ ozon từ máy đo với các đơn vị khác nhau, đồ thị vẽ theo thời gian thực các giá trị hệ đo, toàn bộ dữ
liệu có thể được lưu lại dưới dạng file exel và file ảnh. Ngoài ra phần mềm còn tích hợp khả năng tính toán nồng
độ ozon với các số liệu thực do người dùng nhập vàp giúp người đo đạc có thể hiểu rõ quá trình đo và các công
thức tính toán.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Cách lấy số liệu đo đạc
Số liệu được lấy cho mỗi lần đo là 200 mẫu cho việc đọc các giá trị từ cảm biến, giá trị flowmeter thay đổi
từ 1,4 lít/phút; 1 lít/phút; 0,6 lít/phút; 0,4 lít/phút với các giá trị timer của máy phát ozon gồm 10 phút, 20 phút,
30 phút. Tức là ứng với mỗi giá trị của flowmeter ta sẽ có 3 số liệu trong các thời gian timer và thời gian đo để
được 1 số liệu nồng độ tối thiểu là 5 phút.
Trước khi đo, ta cần hiểu chỉnh offset cho hệ đo nhờ chức năng trên phần mềm, sau khi đo giá trị đo được
ghi vào file exel (*.xls) và hình đồ thị (*.emf) để dễ dàng cho việc ghi nhận và đánh giá kết quả đo.

ISBN: 978-604-82-1375-6

301


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

Hình 6. Chuẩn bị và đo đạc tại phòng thí nghiệm BM VLĐT KHTN TP.HCM

Hình 7. Giá trị đo ở tốc độ 1,4l/min trong vòng 10, 20,30 phút với UV Lamp
*Nhận xét: Nồng độ ozon trung bình là khoảng 0,30 g/m3, giá trị đo ổn định

ISBN: 978-604-82-1375-6

302

Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

Hình 8. Giá trị đo ở tốc độ 1,4l/min trong vòng 10,20,30 phút với UVLED
*Nhận xét: Nồng độ ozon trung bình là khoảng 0,15 g/m3, giá trị đo ổn định
Hình 7, Hình 8 là dạng số liệu mẫu của các lần đo, các giá trị ozon được tính trung bình cho tất cả các lần
đo ứng với giá trị flowmeter rồi đem so sánh kết quả này với máy đo tại phòng thí nghiệm.
So sánh kết quả đo với máy đo chuẩn tại Viện vật lý TP.HCM
Máy Ozone Analyzer BMT 963 của công ty BMT MESSTECHNIK GMBH tại phòng thí nghiệm của bộ
môn điện tử ứng dụng thuộc Viện Vật lý TP.HCM có cùng nguyên lý đo với hệ thí nghiệm là đều sử dụng
phương pháp hấp thụ tia UV.

Hình 9. Nguyên lý máy đo BMT963
Bảng 1. Tổng hợp các kết quả đo đạc của máy đo sử dụng UV Lamp, UVLED so với kết quả lấy trung bình từ
máy BMT963 tại Viện Vật lý TP.HCM
Flow (lít/phút)
2,6
1,4
1
0,6
0,4

ISBN: 978-604-82-1375-6

UV Lamp(g/m3)
0,25
0,30
0,33
0,34
0,35

UVLED(g/m3)
0,10
0,15
0,20
0,25
0,25

BMT963(g/m3)
--0,35
0,40
0,50
0,60

303


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM

Hình 10. Đồ thị giá trị đo UV Lamp và UVLED của hệ đo và trung bình các kết quả đo bằng máy BMT693 khi
thay đổi flowmeter
Từ số liệu Bảng 1 cho ta đồ thị của Hình 10 với một số nhận xét như sau:
Giá trị đo ozon theo đơn vị g/cm3 của hệ đo cùng quy luật kết quả với máy đo chuẩn. Nghĩa là cả máy đo
chuẩn và hệ đo đều cho kết quả nồng độ tăng lên khi giảm giá trị flowmwter.
Kết quả đo của hệ sử dụng UVLED lệch xa hơn so với UV Lamp là do cường độ chiếu xạ UVLED còn yếu
và công suất còn thấp nên độ nhạy và độ thay đổi với ozon sẽ kém hơn dẫn đến kết quả đo thấp hơn.
KẾT LUẬN
Thiết bị đo được chế tạo khá hoàn chỉnh theo nguyên lý và mô hình thiết kế. Chúng tôi đã ghi lại được
sự hấp thụ ozon khá rõ rệt của tia cực tím từ 2 nguồn khác nhau là đèn và led. Đánh giá thì nguồn uv càng
chuyển về UVB thì khả năng hấp thụ của ozon càng lớn. Bước sóng phát hiện sự thay đổi lớn nhất và nhạy nhất
là 254nm.

*Ưu điểm của hệ đo
Giá thành của hệ đo thấp hơn máy đo chuẩn rất nhiều nên sau khi kiểm định mức độ an toàn cho hệ đo có
thể sản xuất và sử dụng. Khi đo đạc hệ đo có thể lưu lại các giá trị đo và độ thị giúp người sử dụng không cần
phải ghi chép hoặc mất thời gian trong chừng hệ đo, chỉ cần cấp nguồn, thao tác chỉnh zero và cho máy chạy. Hệ
đo có thể tích hợp thêm nhiều loại cảm biến để đo và hiển thị thêm các thông số môi trường khác như: độ ẩm,
tiếng ồn, khói bụi….giúp cho việc đo đạc nhanh hơn giảm thời gian đo, tiết kiệm chi phí đo đạc và chi phí mua
nhiều loại máy đo khác nhau. Ngoài ra, hệ đo còn có thể được tích hợp chức năng cài đặt và báo động hoặc ngắt
nguồn thiết bị khác với ngõ ra relay khi mức ozon vượt mức cài đặt.
* Khyết điểm và hướng khắc phục
Giá trị của hệ đo sử dụng UVLED còn chưa chính xác và chưa thật ổn định vì hệ sử dụng 1 UVLED công
suất thấp, để khắc phục điều này tác giả sẽ bố trí thêm hoặc thay loại UVLED có công suất cao hơn vào buồng
đo để tăng tính ổn định cho hệ thí nghiệm. Thời gian đáp ứng để có số liệu của hệ đo là tương đối chậm tuy
nhiên khi đo các thông số môi trường thì thời gian 15-20’ là chấp nhận được. Để lấy được số liệu cần dùng máy
tính qua cổng COM đôi lúc sẽ bất tiện, để khắc phục tác giả sẽ thêm module bluetooth hoặc cổng Wifi để máy
đo có thể truyền nhận dữ liệu qua Internet tiện dụng cho việc đo đạc hoặc sử dụng thẻ nhớ để lưu trữ dữ liệu
trong máy.
GHI NHẬN VÀ CẢM ƠN
Nghiên cứu này được thực hiện một phần từ kinh phí của chương trình nghiên cứu cơ bản của Tp.HCM
(86/HĐ-SKHCN) và dự án hoàn thiện công nghệ chế tạo chipled cực tím (Bộ KH&CN 2014-2016) thực hiện tại
Trung tâm NCTK- Khu CNC Tp.HCM và PTN MEMS, Trường Đại học Khoa học tự nhiên (ĐHQG Tp.HCM).
Nhóm nghiên cứu xin cảm ơn các đồng nghiệp, giáo sư tại Đại học Ritsumeikan (Nhật bản) và PTN công nghệ
bán dẫn (Trung tâm NCTK- Khu CNC Tp.HCM ), Công ty Quang lượng tử Việt-Mỹ (UVP), Bộ môn Điện tử ứng
dụng Viện Vật lý TP.HCM, Viện vật lý TP.HCM, Phân viện bảo hộ lao động và bảo vệ môi trường miền Nam đã
cộng tác nghiên cứu, chia sẻ thông tin, cho sử dụng thiết bị đo đạc, phân tích kết quả,…Cảm ơn nhóm nghiên
cứu của Bm VLĐT (Trường Đại học KHTN-ĐHQG Tp.HCM) đã cộng tác hiệu quả về thiết bị điện tử và tư vấn

ISBN: 978-604-82-1375-6

304

Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
về kỹ thuật. Trân trọng gửi đến các giáo sư phản biện và đóng góp ý kiến hữu ích nhằm hoàn chỉnh bài báo cáo
này.

STUDY AND DESIGN THE EQUIPMENT WITH ULTRAVIOLET RADIATION TO
MEASURE OZONE CONCENTRATION
ABSTRACT
The electronic equipment and using ultraviolet sensors was designed and manufactured to
measure the concentration of ozone in the air. This new technique is based on the characteristics of
decomposition of ozone into oxygen that ultraviolet applications in the fabrication of devices
measuring air parameters for environmental surveys. The research team used 2 kinds of ultraviolet
radiation (lamp and uvled) to identify and decompose ozone. Measure ozone concentration systems
are built based on the specialized electronic components and pump-aspirated closed tube to measure
ozone concentrations in proportion ppm. In this work, the initial results of the measurements of ozone
concentration will be reported. This study was cooperation with the research group in Japan and and
calibration results on devices with ppm level. After completing the technology, this equipment will be
used to examine the concentration of ozone from ozone generator, ozone systems in the areas of food
safety and green technology to be able to control ozone concentration and in limited doses allow safe.
Keywords: ultraviolet radiation, UVLED, ozone concentration, environmental parameters.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Dư Quang Bình (2000), Đo lường điện tử, Giáo trình môn học bộ môn điện tử- Khoa Điện tử Viễn
Thông, Đà Nẵng.
[2]. Vũ Thế Đảng (2010), Nghiên cứu và chế tạo thiết bị khử vi khuẩn sử dụng led cực tím, Luận văn thạc sĩ
chuyên nhành Kỹ thuật điện tử Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, HCM.
[3]. KS.Đỗ Mạnh Hà (2010), Cơ sở đo lường điện tử, Bài giảng môn học cơ sở đo lường điện tử, Học viện
công nghệ Bưu Chính Viễn Thông.
[4]. Nguyen Van Hieu, Journal of Emerging Trends in Engineering and applied sciences, Vol2, No.5, p576580 (UK) (Oct., 2011).
[5]. Nguyen Van Hieu, Huynh Hoang Trung, The study of doping concentration in ALYGA1-YN block layer
based on Multi Quantum Well of 313nm LED, Journal of Emerging Trends in Engineering and applied

sciences, Vol2, No.6, p1054-1058 (UK) (Dec., 2011).
[6]. Nguyen Van Hieu, Vu The Dang, Nghiên cứu đèn uvled bức xạ 365nm khử vi khuẩn, Journal of
Technical Education Science (ISSN: 1859-1272), Vol.18 (2011), 46-52.
[7]. Nguyen Huu Trung,Vu The Dang and Nguyen Van Hieu, The study of shape of electrodes and I-V
characteristics for Ultraviolet LED, Journal of IKEEE.Vol.17,No.3,221-228 (Jul,2013) (ISSN: 12267244 ,Print).
[8]. Atabek O., Bougeois M. T., Jacon M., (1986), “Three-demensional analytical model for the
photodissoation of symmetric triatomics & Absorption and flourescence spectra of ozon”, Journal
Chemistry, pp. 84-105.
[9]. Baba S., Satoh S., Yamabe C. (2002), “Development of measurement equipment of half life of ozon”,
Vacuum, 65 ,pp.489-495.
[10]. Bader H., Hoigné J. (1982), “Determination of ozon in Water by the Indigo Method: A Submitted
Standard Method”, ozon: Science and Engineering, 4 , pp.169-175.
[11]. Cullen P. J.(2009) , “Modelling approaches to ozon processing of liquid foods”, Trends in Food Science
and Technology, 20 (2009), p.125-136.
[12]. Daumont D., Brion J., Charbonnier, Malicet J. (1992), “ozon UV Spectrocopy I : Absorption CrossSections at Room Temperature”, Journal of Atmospheric Chemistry 15, pp.145-155.
[13]. DeMore W.B., Potapoff M. (1976), “Comparisons of ozon Determinations by Ultraviolet Photometry
abd Gas-Phase Titration”, Environmental Science and Technology, 10 , pp.897-899.
[14]. Degner M., Damaschke N., Ewald H., O’Keeffe S., Lewis E. (2009), “UV LED-based Fiber Coupled
Optical Sensor for Detection of ozon in the ppm and ppb Range”, IEEE SENSORS 2009 Conference,
EISBN 978-1-4244-5335-1, Christchurch.
[15]. Degner M., Ewald H., Bramann G., Lochmann S. (2006), "Fibre-coupled optical sensor for online
detection of harmful diesel combustion gases in the UV-VIS region", OPTO 2006 Conference, ISBN 39810993-0-3, Germany

ISBN: 978-604-82-1375-6

305


Báo cáo toàn văn Kỷ yếu hội nghị khoa học lần IX Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM
[16]. Degner M., Ewald H. (2006) Low cost sensor for online detection of harmful diesel combustion gases

in UV-VIS region”, Photonics in the Auomobile II, ISBN 0-8194-6254-3, France.
[17]. FreeScale Sermiconductor (2005), “Media Resistant and High Temperature Accuracy Integrated Silicon
Pressure Sensor for Measuring Absolute Pressure,On-Chip Signal Conditioned,Temperature
Compensatedand Calibrated”, Datasheet, USA.
[18]. Griggs M.(1968), “Absorption coefficients of ozon in the ultraviolet and visible regions”, J. Chem.
Phys. 49, pp.857-859.
[19]. Hudgens
E.E.,
KleindienstT.E.,
MeElroy
F.F.,
and
Ollison
W.M.
(1994),
“A Study of Interferences in ozon UV and Chmiluminescence Monitors, Measurement of Toxic and
Related Air Pollutants”, Air Waste Manage. Assoc., pp.405
[20]. Johannes Orphal, Kelly Chance (2003), “Ultraviolet and visible absorption cross-sections for
HITRAN”, Journal of Quantitative Spectroscopy &Radiative Transfer,pp. 491–504.
[21]. Johnson T. V. (2004), “Diesel Emission Control Technology – 2003 in Review”, SAE TECHNICAL
PAPER SERIES, 2004-01-0070.
[22]. KleindienstT.E. ,Hudgens E.E., Smith D.F., McElroy F.F., and Bufalini J.J. (1993), “Comparison of
chemiluminescence and ultraviolet ozon monitor responses in the presence of humidity and
photochemical pollutants”, Air & Waste, pp. 213-222.
[23]. Loboda O.A., Goncharuk V.V. (2009), “Theoretical Research into Interaction of Water Clusters with
ozon”, Journal of Water Chemistry and Technology, Vol. 31, No. 4,pp. 213-219.
[24]. Meyer C.P., Elsworth C.M., and Galbally I.E. (1991), “Water vapor interference in the measurementof
ozon in ambient air by ultraviolet absorption”, Review of Scientific Instruments, 62(1),pp.223-228.
[25]. Molina L.T., Molina M.J. (1986), “Absolute absorption cross-sections of ozon in the 185-350nm
wavelength range”, Journal Geophys. Res 91, 14501.

[26]. Malicet J., Daumont D., Charbonnier J., Parisse C., Chakir A., Brion J. (1995), “ozon UV Spectroscopy
II: Absorption Cross-Sections and Temperature Dependence”, Journal of Atmospheric Chemistry 21:
pp.263-273.
[27]. Majewski Jacek (2012), “Methods for measuring ozon concentration in ozon-treated water”, Przeglad
Elektrotechniczny(Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 88 NR 9b..
[28]. Sholupov S., Pogarev S., Ryzhov V., Mashyanov N., and Stroganov A. (2004), “Zeeman Atomic
Absorption Spectrometer RA-915+for Direct Determination of Mercury in Air and Complex Matrix
Samples”, Fuel Process. Technol.85,pp. 473-485.
[29].

ISBN: 978-604-82-1375-6

306