原理:由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,仅仅频率高,能量大。被测气体抵达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离发生电荷流,气体浓度和电荷流的巨细正相关,丈量电荷流即可测得气体浓度。
特别气体:物理形状多变、化学进程及反响生成物杂乱多样。包含无机气体如氨气,有机气体如甲苯等。
前面介绍的各种气体传感器,对杂乱气体的检测面对巨大应战。
如:对有机蒸气的检测,红外吸收原理面对着很难战胜的困难:
a、有机蒸气因为分子量大的原因,特征吸收波长较长,红外吸收后能量改动小,一般灵敏度会很低。
b、长分子链的有机蒸气易吸附,会粘附在探测器上,损坏光传输。
c、不能完成对voc总量的检测。红外系统若完成总量点评,则需求全光谱呼应的滤光片、探测器和全光谱紅外光源,这样的要求不只难完成,即便完成,在全光谱规模内,无机气体、水的搅扰将水到渠成。
而化学传感器中半导体易被无机气体、温、湿度搅扰,漂移,浓度分辩率低,尽管其检测规模宽、掩盖气体品种多,但仍仅合适在低端使用。
在这样的布景下,在工业现场voc检测时PlD是较好的挑选。相对其它传感器PID最大的特点是只对很少的无机气体,如氨气、磷化氢等灵敏,原因在于大部分的无机气体有很高的电离能(大于11.7ev)。
现在PID灯最高紫外幅射能量仅为11.7ev,因而,在石油化工园区,PID的呼应能够认为是voc的呼应。
PID作业原理祥述:
1、在真空玻璃腔内充入高纯度稀有气体如氩气、氪气。
2、用紫外透光片氟化镁单晶将玻璃腔体密封,在此氟化镁晶体对紫外光通明。
3、在玻璃腔外壁套上电极。
4、在氟化镁窗口加上电极和电场,做为被测气体气室,这便是一个完好的可电离VOC的紫外灯。作业时在玻璃腔外加上高频电场,紫外灯内的稀有气体被外加电场电离出电子和离子,电子和离子复合时紫外光的方式向外幅射能量。紫外光穿过氟化镁窗口抵达气室,气室内被测气体被紫外光电离发生电子和离子,电荷在电场效果下发生电流,就能够测到了。
咱们大约不难想到,PlD安稳作业需求:
1、PID有必要幅射满足的能量才干电离被测气体;
2、发生紫外光的高频电场有必要是安稳的;
3、玻璃腔体内不能有杂质气体,杂质气领会导致附加电离,影响紫外发光功率;
4、紫外光谱是安稳、均匀的;
5、紫外光抵达气室的传输是安稳、均匀并不与构成气室的金属电极资料相互效果而发生重金属堆积,重金属在紫外幅射窗口堆积会阻挠紫外抵达气室。
这就要求:紫外灯充入的发光物质有必要是气体才干均匀发光并传输。腔体内不能有杂质气体,以避免附加电离等,这些要求决议了发光气体的挑选只能是稀有气体,窗口资料则有必要对紫外通明并具有安稳的理化性质,事实上紫外窗口资料的挑选是极端有限的,这些限至条件终究也决议了PID使用的局限性。
为什么现在的PID不能测丙烷、乙烷、甲烷和大部分无机物?
PID的实质是使被测物质电离后测电荷流,电离需求能量。
现在的PID紫外幅射能量最常见的是8.3ev、9.8ev、10.6ev。而电离甲烷需求的能量为12.6ev,乙烷为11.56ev、丙烷为10.95ev、二氧化碳为13ev等。
事实上,人们很想开宣布能量更高的PID,但限至条件在于稀有气体的品种极端有限,紫外波长(能量)是由稀有气体自身的电子能级决议的,人类无法改动;另一个限至条件是特定波长的紫外光透光窗口资料,能透什么样波长的紫外光取决于窗口资料的晶格常数,在现在的资料系统中挑选也极有限。
人们尽管开宣布11.7ev的发光体,但合适的窗口资料只要氟化锂(LiF),而氟化锂极易吸水,导致11.7ev的PID寿数只要两个月。即现在的紫外灯因为输出能量的约束,仍不能检测甲烷等有较高电离能的物质。
PID为什么没有挑选性?
假如咱们挑选的PID的紫外幅射能量是10.6ev,就意味着被测环境中电离能小于10.6ev的一切气体分子都会被电离,咱们测到的电荷流是一切被电离气体的电荷流的和,而不是某种气体的电荷流,PID无挑选性是由此决议的。
PID在作业时,气室内被电离的物质相遇时会复合复原,长链分子、尘埃等会堆积在窗口外表,除此,传感器作业时发生的离子流炮击气室电极也会使重金属堆积在窗口外表,这显然会影响紫外光透过,而导致零点漂移、灵敏度下降,影响检测成果。实际上除了PID灯的制备技能、气室规划、PID灯紫外透过窗口的清洗技能也是核心技能之一。
PID的未来:
1、PID作为抱负的非放射性离子源会永久存在;
2、进步PID灯内充气前的真空度以及填充气体纯度以进步发光功率和发光安稳性;
3、开发新的窗口资料及加工精度以改进透光率、出射光均匀性、封装质量以及安稳性和寿数;
4、防备色散导致窗口的重金属堆积,延伸寿数;
5、避免大分子有机物、小颗粒物堆积的窗口清洁技能;
6、输出能量更高的长寿数PID灯的开发;
7、小体积。