一台红外线CO2或H2O气体分析仪由4个基本部分组成：红外线辐射源、气室、滤光片和检测器 ，气室中有CO2或H2O存在时到达检测器的辐射能量减少，从而检测器输出信号。作差分测量时需要有两个平行的气室，并且所用的检测器也必须能够测出两个气室吸收的辐射能的差值。
① 红外线辐射源 红外线辐射源是由镍铬合金或钨丝绕制成20欧姆的螺旋形园柱体，螺旋丝包上一层氧化物。用低电压电源加热，温度升至600～800℃之间发出暗红色光，发射出0.7～7μm的连续波长的红外光。这种精细的金属螺旋丝必须安装牢固，以减少振动，否则会给检测器信号带来随机噪音，通常把辐射源埋置在一种透明的陶瓷材料中以防止任何振动。
在双气室红外仪中，要求使用双光束，必须有两条平行的红外辐射光源。一般有两种方法，可以做到这一点，一种是使用串联在同一电路中的两个辐射源，另一种是利用一个辐射源，借助反射器把光束分开导入两个平行的气室。后一种方法避免了两个辐射源不同步老化而造成能量差异较大的难题。
② 气室 气室相当于液体比色分析中的比色杯，所不同的是它所盛装的是被测气体而非液体。气室一般为金属圆筒，两端镶以氟化钙制成的小窗，可以透过红外线，筒内壁镀金，镀金是为了最大限度地反射光线，两端有气口。作绝对值测量即检测CO2或H2O浓度使用的红外仪一般为单气室，而应用于光合作用研究的红外仪除了能进行绝对值测量外同时具备差分测量CO2浓度或H2O的含量的功能。应用于光合作用研究的红外线CO2或H2O分析仪多数为双气室或多气室，一个为分析气室，另一个作为参比气室。利用开放式气路系统进行测定光合速率时，一个气室中检测进入同化室之前的CO2浓度（参比气，R），另一个气室检测流经同化室之后的CO2浓度（分析气，A），仪器给出的信号即为进入同化室前后的气体中的CO2浓度差。
③滤光器滤光器是将光源发射的一段波长的光过滤，只允许某单色光通过。检测CO2浓度的滤光器只让4.26μm±0.1μm波长的红外光透过，检测H2O的波长为2.59μm。
④ 检测器 红外辐射能量能否被检测，是气体分析仪成败的关键。世界各国用以检测红外线能量的检测器种类较多，概括起来有两类。
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