شرکت سپهر گاز کاویان – دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران- 02146835980 – 02146837072 – 09022734708
دتکتور فوتویونیزاسیون (PID) یک ابزار تحلیلی و آشکارساز بسیار حساس است که برای تشخیص و اندازه‌گیری ترکیبات آلی فرار (VOCs) در نمونه‌های گازی به کار می‌رود. این دتکتور بر اساس اصل فوتویونیزاسیون (یونیزاسیون فوتوالکتریکی) کار می‌کند.
اصول کار دتکتور فوتویونیزاسیون
در PID، یک منبع نور فرابنفش (UV) با انرژی بالا، مولکول‌های آلی را یونیزه می‌کند. انرژی این نور UV به اندازه‌ای است که می‌تواند الکترون‌ها را از مولکول‌های آلی جدا کرده و یون‌های مثبت و الکترون‌های آزاد تولید کند. این یون‌ها و الکترون‌ها در میدان الکتریکی ایجاد شده توسط یک آند و کاتد شتاب گرفته و جریان الکتریکی کوچکی را تولید می‌کنند. شدت این جریان الکتریکی مستقیماً با غلظت ترکیبات آلی در نمونه گازی متناسب است.
نحوه عملکرد دتکتور فوتویونیزاسیون
- منبع نور UV: یک منبع نور فرابنفش با انرژی مشخص (معمولاً 10.6 الکترون‌ولت) به داخل محفظه نمونه تابیده می‌شود.
- فوتویونیزاسیون: اگر مولکول‌های VOCs در محفظه وجود داشته باشند، نور UV می‌تواند الکترون‌ها را از آن‌ها جدا کند و یون‌های مثبت و الکترون‌های آزاد تولید کند.
- جمع‌آوری یون‌ها: یون‌های تولید شده توسط میدان الکتریکی جمع‌آوری می‌شوند.
- اندازه‌گیری جریان: جریان الکتریکی ناشی از حرکت یون‌ها اندازه‌گیری می‌شود.
- محاسبه غلظت: با توجه به رابطه بین شدت جریان و غلظت VOCs، غلظت این ترکیبات در نمونه محاسبه می‌شود.
انواع مختلف منابع نور UV مورد استفاده در دتکتور فوتویونیزاسیون
در دتکتورهای فوتویونیزاسیون (PID)، انتخاب منبع نور UV از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا انرژی و طیف تابش آن به طور مستقیم بر حساسیت و انتخاب‌پذیری دستگاه تأثیر می‌گذارد. به طور کلی، دو نوع اصلی منبع نور UV در PIDها استفاده می‌شود:
لامپ‌های تخلیه گازی (Discharge Lamps)
- لامپ‌های هلیوم:
- لامپ هلیوم رایج‌ترین نوع لامپ در PIDها هستند.
- طیف تابشی گسترده‌ای دارند که شامل خطوط طیفی قوی در ناحیه فرابنفش دور (VUV) است.
- برای یونیزاسیون طیف وسیعی از ترکیبات آلی مناسب هستند.
- لامپ‌های آرگون:
- لامپ‌های آرگون انرژی تابشی بالاتری نسبت به لامپ‌های هلیوم دارند.
- برای یونیزاسیون ترکیبات آلی با انرژی یونیزاسیون بالاتر مناسب‌تر هستند.
- لامپ‌های کریپتون:
- انرژی تابشی بسیار بالایی دارند.
- برای یونیزاسیون ترکیبات آلی بسیار پایدار مناسب‌تر هستند.
دیودهای ساطع کننده نور فرابنفش (UV LEDs)
- مزایا:
- اندازه کوچک و سبک
- عمر طولانی
- مصرف انرژی کم
- قابلیت کنترل دقیق طول موج
- معایب:
- شدت نور کمتر نسبت به لامپ‌های تخلیه گازی
- محدودیت در طول موج‌های قابل تولید
- کاربردها:
- در PIDهای قابل حمل و مینیاتوری
- برای اندازه‌گیری ترکیبات خاص با طول موج یونیزاسیون مشخص
عوامل مؤثر در انتخاب منبع نور UV
انرژی یونیزاسیون ترکیبات مورد آنالیز: برای یونیزاسیون یک ترکیب، انرژی فوتون تابش شده باید از انرژی یونیزاسیون آن ترکیب بیشتر باشد.
انتخاب‌پذیری: با انتخاب طول موج مناسب، می‌توان انتخاب‌پذیری PID را برای ترکیبات خاصی افزایش داد.
حساسیت: شدت نور منبع UV بر حساسیت دتکتور فوتویونیزاسیون تأثیر می‌گذارد.
عمر مفید: عمر مفید لامپ‌ها و دیودهای UV متفاوت است.
هزینه: هزینه خرید و تعویض منابع نور نیز باید در نظر گرفته شود.
ویژگی‌های کلیدی دتکتور فوتویونیزاسیون
- حساسیت بالا: PID به شدت به ترکیبات آلی فرار حساس است و می‌تواند غلظت‌های بسیار کم این ترکیبات را تشخیص دهد.
- انتخاب‌پذیری: با انتخاب طول موج مناسب نور UV مناسب، می‌توان انتخاب‌پذیری PID را برای ترکیبات خاصی تنظیم کرد.
- پاسخ سریع: PID دارای زمان پاسخ بسیار سریع است و می‌تواند تغییرات سریع در غلظت ترکیبات آلی را تشخیص دهد.
- خطی بودن پاسخ: معمولاً پاسخ PID به غلظت ترکیبات آلی خطی است، که باعث می‌شود کالیبراسیون و تفسیر داده‌ها آسان‌تر شود.
- پایداری: PID به طور کلی ابزاری پایدار است و با حداقل نگهداری می‌تواند برای مدت طولانی کار کند.
- دامنه دینامیکی وسیع: PID می‌تواند غلظت‌های بسیار کم تا بسیار زیاد ترکیبات آلی را اندازه‌گیری کند.
- عدم نیاز به گاز حامل: بر خلاف بسیاری از دتکتورهای دیگر، PID به گاز حامل نیاز ندارد.
- سادگی در استفاده: PID نسبتاً ساده است و به نگهداری کمی نیاز دارد.
- اندازه کوچک و قابل حمل: بسیاری از مدل‌های PID دارای اندازه کوچک و قابل حمل هستند که امکان استفاده از آن‌ها در محیط‌های مختلف را فراهم می‌کند.
کاربردهای دتکتور فوتویونیزاسیون
- نظارت بر کیفیت هوا در محیط‌های شهری و اندازه‌گیری ترکیبات آلی فرار در هوا، مانند بنزن، تولوئن و زایلن.
- نظارت بر انتشار ترکیبات آلی فرار در فرآیندهای صنعتی تشخیص نشت گازهای سمی و خطرناک.
- اندازه‌گیری ترکیبات آلی فرار در خاک، آب و هوا.
- تحقیقات علمی در زمینه شیمی و محیط زیست.
- تشخیص نشت ترکیبات آلی فرار خطرناک در محیط‌های کاری و تضمین ایمنی در محیط کار.
مزایای دتکتور فوتویونیزاسیون
- حساسیت بالا به بسیاری از ترکیبات آلی فرار.
- پاسخ سریع و خطی به تغییرات غلظت.
- عدم نیاز به گاز حامل.
- قابلیت اندازه‌گیری در زمان واقعی.
محدودیت‌های PID
- تأثیر ترکیبات غیر آلی: برخی از ترکیبات غیر آلی نیز ممکن است توسط PID یونیزه شوند و باعث ایجاد سیگنال‌های کاذب شوند.
- حساسیت به رطوبت: رطوبت موجود در نمونه گازی می‌تواند بر عملکرد PID تأثیر بگذارد.
- خطر انفجار: در برخی موارد، استفاده از PID در محیط‌های حاوی گازهای قابل اشتعال ممکن است خطرناک باشد.
نتیجه‌گیری
دتکتور فوتویونیزاسیون یک ابزار قدرتمند و پرکاربرد برای اندازه‌گیری ترکیبات آلی فرار است. حساسیت بالا، انتخاب‌پذیری و پاسخ سریع از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های این دتکتور هستند. با این حال، برای استفاده بهینه از دتکتور فوتویونیزاسیون، باید محدودیت‌های آن را نیز در نظر گرفت.
بدون شرح