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光离子检测PID的工作原理和灯泡的选择

PID工作原理

利用光电离检测原理测量空气中可挥发性有机化学物(VOC),如下图所示。试气(1)通到光离子元件顶部的薄膜过滤器并自由扩散进出由过滤器,室壁和一个UV灯窗形成的下层室。灯泡发出高能量的UV光线(以箭头表示),穿过窗口。当光子被分子吸收,室内产生光电离,产生两个电荷离子,一个正电荷X+,一个负电荷Y-(2a)。正负电极之间产生电场,吸引离子(2b),所产生的与VOC浓度成正比的电流,可被测量并用于判定气体浓度。PID-A包含第三个栅电极(专利),用于确保放大电流中不包含其他电流源如室壁的水冷凝产生的明显分量。

什么VOC可被PID感应?

PID可检测大多数的VOC,除了低分子量的碳氢化合物。每一种VOC都有一个光特性门限能量(光子
能量),当有光直射在VOC上时,使其分解成离子。这就是电离电势或者IP。如果大于IP的光子能量
与样气相互作用,VOC就被电离(也就是被检测到)。检测仪产生的峰值光子能量取决于所使用的PID
灯泡:氙= 9.6 eV, 氘= 10.2 eV, 氪= 10.6 eV 或者氩= 11.7 eV. 可见,使用氩灯泡可测量大范围的可挥发性化合物而使用氙灯泡可提升选择性。一般某种类型灯泡在光谱指纹上是相同的,所以对于某种气体的相关反应,例如苯对于某种灯泡,例如氪灯泡间是相同的。然而,灯泡强度在某种程度上
的差异会导致对标气的完全反应不同。
化学物的充足的挥发性对于PID和其他检测仪测量来说同样重要。一种大分子颗粒,例如α 蒎烯(松节
油的成分),以约5000ppm的浓度漂浮在20℃的空气中。这是化合物通常检测到的大浓度。一些化
合物,例如机油和氩化合物,一般在常温下只有几ppm,在空气中检测这些气体更困难。
哪种灯泡好?

灯泡的选择取决于目标气体,选择性需求和灯泡寿命。氪灯泡可用于高灵敏度的要求。
氙灯泡(9.6 eV)
可以检测很多包含6个碳原子(C6)或更多的芳香剂和不饱和VOC化合物。有时选择氙灯泡去检测这
样的化合物可确保更多的选择性优势。
氪灯泡(10.6 eV)
可检测一些C2, 大多数C3, C4+ 的VOC。,一般除了含氯,氟或溴的化合物。作为指导,你可以使用
氪PID检测以下气体:
•所有的碳氢化合物,化学名称以–ane, –ene 或 –yne结尾的,除了甲烷,乙烷,丙烷和乙炔,也除了名称中含有‘chloro’, ‘fluoro’ 或‘bromo’的。
• 所有的醇类,化学名称以-ol结尾的,除了甲醇,或者名称中常常包含‘chloro’, ‘fluoro’ 或 ‘bromo’。
• 所有以aldehyde结尾的醛,除了醛,除了甲醛,或者有时名称中包含‘chloro’, ‘fluoro’ 或 ‘bromo’。
• 所有化学名称以-one结尾的酮,除了很少的名称中包含‘chloro’, ‘fluoro’ 或 ‘bromo’。
• 所有以-ate结尾的酯,除了很少的名称中包含‘chloro’, ‘fluoro’ or ‘bromo’的。
• 所有胺,硫化物

氩灯泡(11.7 eV)
可以检测所有能被氪灯泡检测的VOC,还有乙炔,甲醇,甲醛和大约80%的化学名称中包含‘fluoro’,‘chloro’ and ‘bromo’的VOC。然而,这种灯泡寿命很短,因为UV窗是由氟化锂制成,非常容易降解。

 

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