Введение
Детектор фотоионизации или PID - это тип газового детектора. Типичные фотоионизационные детекторы измеряют летучие органические соединения и другие газы в концентрациях от субчастиц на миллиард до 10 000 частей на миллион (ppm). Детектор фотоионизации является эффективным и недорогим детектором для многих газовых и паровых аналитов. PID производит мгновенные показания, работает непрерывно и обычно используется в качестве детекторов для газовой хроматографии или в качестве портативных ручных приборов. Ручные, батарейные версии широко используются в военных, промышленных и закрытых рабочих помещениях для охраны здоровья и безопасности. Их основное применение - мониторинг возможного воздействия летучих органических соединений (ЛОС) на работников, таких как растворители, топливо, обезжиривающие средства, пластмассы и их прекурсоры, теплопередающие жидкости, смазочные материалы и т.д. в процессе производства и обработки отходов. Портативные ПИД используются для мониторинга: промышленной гигиены и безопасности Загрязнение окружающей среды и рекультивация Обработка опасных материалов Обнаружение аммиака Измерение нижних пределов взрывоопасности Исследование поджога Качество воздуха в помещениях Техническое обслуживание помещений в чистых помещениях
Industrial hygiene and safety
Environmental contamination and remediation
Hazardous materials handling
Ammonia detection
Lower explosive limit measurements
Arson investigation
Indoor air quality
Cleanroom facility maintenance
Принцип
В детекторе фотоионизации фотоны высокой энергии, обычно в вакуумном ультрафиолетовом диапазоне (VUV), разбивают молекулы на положительно заряженные ионы. Когда соединения попадают в детектор, они подвергаются бомбардировке ультрафиолетовыми фотонами высокой энергии и ионизируются, поглощая ультрафиолетовый свет, что приводит к выбросу электронов и образованию положительно заряженных ионов. Ионы производят электрический ток, который является сигналом выхода детектора. Чем больше концентрация компонента, тем больше ионов производится, и тем больше ток. Ток усиливается и отображается на амперметре или цифровом дисплее концентрации. Ионы могут подвергаться многочисленным реакциям, включая реакцию с кислородом или водяным паром, перестройку и фрагментацию. Некоторые из них могут заново захватить электрон в детекторе, чтобы реформировать свои исходные молекулы; однако только небольшая часть воздушных аналитов ионизируется, поэтому практическое воздействие этого (если оно возникает) обычно незначительно. Таким образом, PID не являются разрушительными и могут использоваться перед другими датчиками в нескольких конфигурациях детекторов. PID будет реагировать только на компоненты, которые имеют энергии ионизации, аналогичные или ниже энергии фотонов, вырабатываемых лампой PID. Как автономные детекторы, PID имеют широкий диапазон и не являются селективными, поскольку они могут ионизировать все с энергией ионизации, меньшей или равной энергии фотона лампы. Более распространенные коммерческие лампы имеют верхние пределы энергии фотонов примерно 8,4 ЭВ, 10,0 ЭВ, 10,6 ЭВ и 11,7 ЭВ. Основные и второстепенные компоненты чистого воздуха имеют энергии ионизации выше 12,0 eV и, таким образом, не влияют существенно на измерение ЛОС, которые обычно имеют энергии ионизации ниже 12,0 eV.
Приложения
Первое коммерческое применение детекции фотоионизации было в 1973 году в качестве ручного прибора для обнаружения утечек ЛОС, в частности мономера винилхлорида (ВХМ), на химическом производственном предприятии. Детектор фотоионизации был применен к газовой хроматографии (ГХ) три года спустя, в 1976 году. ПИД является высокоселективным, когда он сочетается с хроматографической техникой или трубкой предварительной обработки, такой как специфическая трубка для бензола. Более широкие сокращения селективности для легко ионизируемых соединений могут быть получены с использованием ультрафиолетовой лампы с более низкой энергией. Такая селективность может быть полезна при анализе смесей, в которых интересуют только некоторые компоненты. PID обычно калибрируется с использованием изобутилена, а другие аналиты могут вызывать относительно больший или меньший ответ на основе концентрации. Хотя многие производители ПИД предоставляют возможность программировать прибор с коэффициентом коррекции для количественного обнаружения конкретного химического вещества, широкая селективность ПИД означает, что пользователь должен знать идентичность газа или пара, которые должны быть измерены с высокой степенью достоверности. Это ослабление связано с способностью воды, метана и других соединений с высокой энергией ионизации поглощать фотоны, излучаемые ультрафиолетовой лампой, не вызывая при этом ионного тока. Это уменьшает количество энергетических фотонов, доступных для ионизации целевых аналитов.