PID光離子傳感器檢測原理
PID 使用了一個紫外燈(UV)光源將有機物分子電離成可被檢測器檢測到的正負離子(離子化)。檢測器捕捉到離子化了的氣體的正負電荷幵將其轉(zhuǎn)化為電流信號實現(xiàn)氣體濃度的測量。當(dāng)待測氣體吸收高能量的紫外光時,氣體分子受紫外光的激發(fā)暫時失去電子成為帶正電荷的離子。氣體離子在檢測器的電極上被檢測后,很快會電子結(jié)合重新組成原來的氣體和蒸汽分子。
PID 是一種非破壞性檢測器,它不會改變待測氣體分子,經(jīng)過PID 檢測的氣體仍可被收集做進一步的測定。 紫外燈的選擇光離子化傳感器上可以使用的紫外燈(UV)有9.8eV、10.6eV、11.7eV3種。其中11.7eV的UV燈由于所發(fā)出的光的電離能(IP)Z高,故PID檢測范圍寬。但是所有11.7eV的紫外燈都是用氟化鋰材料作為高能紫外線輸出窗口。
氟化鋰晶體材料在燈管玻璃上的封裝是相當(dāng)困難的。當(dāng)它不使用時在空氣中氟化鋰晶體材料會吸收水分,導(dǎo)致窗口漲大,削弱了通過它的紫外線的強度。氟化鋰晶體材料也會因為UV的照射而逐漸老化,導(dǎo)致整個儀器損壞。
這些因素共同作用導(dǎo)致了11.7eV燈壽命的縮短。一個10.6eV、的紫外燈可持續(xù)使用12-24個月,而一個11.7eV的燈只能持續(xù)使用2-6個月。同時11.7eV的紫外燈的造價進進高于9.8eV和10.6eV,進一步降低了其實用性。 11.7eV的紫外燈一般只有當(dāng)化合物(二氯甲烷,四氯化碳)的電離電位超過10.6eV時才使用。
同時,9.8和10.6eV具有很多11.7eV的紫外燈不具有的特點: 9.8和10.6eV的PID有更強的針對特性:低電離能意味著能檢測到較少的化學(xué)物質(zhì)。 9.8和10.6eV的PID持續(xù)使用不少于一年:它的使用壽命和一氧化碳傳感器相當(dāng)。
9.8和10.6eV的PID更加靈敏,11.7eV的燈靈敏度較低,主要是出于它的窗口材料氟化鋰晶體對11.7eV的紫外光有阻礙作用。出射光能量的降低使得被測物質(zhì)難以充分電離,因此,要求11.7eV的PID高精度地檢測出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是很難實現(xiàn)的。
1) 精度高高精度的光離子化傳感器可以檢測到ppb級別(十億分之一)的有機氣體,一般的光離子化氣體傳感器可以檢測到ppm級(百萬分之一)的有機氣體,精度超過紅外傳感器等大多數(shù)常用傳感器;
2) 對檢測氣體無破壞性光離子傳感器在將氣體吸入后將其電離,而氣體分子形成的離子在放電后又形成了原先的氣體分子,對原氣體分子無破壞性。
3)響應(yīng)速度快、壽命長除了在氣體檢測系統(tǒng)在開機后預(yù)熱的一段時間,在正常工作狀態(tài)下,光離子氣體傳感器幾乎可以實時做出反應(yīng),可以連續(xù)測試。在這檢測危險氣體時,對保障檢測人員健康有重要意義。 一般一支紫外燈的壽命在數(shù)千小時,光離子傳感器在此期間均可正常工作,有很長的使用壽命。
4) 應(yīng)用范圍廣光離子傳感器對大多數(shù)有機和部分無機氣體均可檢測,可以廣泛應(yīng)用于化工、運輸、軍事、航天等領(lǐng)域。由于光離子化氣體傳感器對于檢測物的濃度變化特別敏感,在初始個人防護確認、泄露區(qū)域確認、清除污染等方面有重要作用。
PID 主要用于揮發(fā)性有機化合物的檢測,主要包括:
● 芳香類:含有苯環(huán)的系列化合物,比如:苯、甲苯、乙苯、二甲苯等;
● 胺類和氨基化合物:含N的碳氫化合物。比如:二乙胺等;
● 鹵代烴類:如三氯乙烯(TCE)、全氯乙烯(PCE)等;
● 含硫有機物:甲硫醇、硫化物等;
● 不飽和烴類:丁二烯、異丁烯等;
● 飽和烴類:丁烷、辛烷等;
● 醇類:異丙醇(IPA)、乙醇等。
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