LI-6400便携式光合仪测定植物叶片的气体交换

红外线 CO₂ 气体分析仪（IRGA）的工作原理。

红外线（infrared）是波长在 0.75~400 μm 范围内的电磁波。红外线按其波长划分，25~400 μm 为远红外线；2.5~25 μm 为中红外线；0. 75~2.5 μm 为近红外线。受热物体是红外线辐射的极好辐射源。红外线在传播中其辐射能量被物体吸收后易被检测，这一特点就成为设计和制造红外线 CO₂ 气体分析仪的依据。不同气体对红外线的吸收不同。由同种原子组成的气体分子（如N₂、H₂、O₂ 等）均不吸收红外线。只有由异种原子组成的气体分子（如CO、 CO₂、CH₂、H₂O 等）可以吸收红外线。因为由异种原子组成的气体分子是永久极性分子，即偶极子。分子内原子间的位置处于不停运动中，并发生周期性的变化。在与其频率相同的红外辐射作用下，偶极子（如 CO₂、CH₄ 将发生共振，并吸收红外线辐射能量。

CO₂气体吸收红外线辐射能时，其分子结构会由对称型转变为伸缩型或弯曲型。另外，CO₂ 气体能吸收红外线 4 个区段的能量，吸收峰的波长分别在：2.66 μm、2.77 μm、4.26 μm、14.99 μm，其吸收率分别为 0.54%、0.31%、23.2%、3.1%。峰值为 4. 26 μm 的吸收率最高，在 CO₂ 浓度较低时，在特定波长（4. 26呻）下，被 CO₂ 气体吸收的红外线辐射能量与 CO₂ 气体的浓度呈线性关系.即红外线经过 CO₂ 气体分子时，其辐射能量减少，被吸收的红外线辐射能量的多少与该气体的吸收系数（K）、气体浓度（c）和气体层的厚度（L）有关，并符合朗伯-比尔定律，可以用下式表示：

E = E₀KcL

式中：E₀一入射红外线的辐射能量；

E一透过的红外线的辐射能量。

一般红外线 CO₂ 气体分析仪内设置仅让 4. 26 μm 红外线通过的滤光片，其辐射能量即 E₀，只要测得透过的红外线辐射能量（E）的大小，即可知 CO₂ 气体浓度。