光離子化檢測技術及傳感器

光離子化檢測技術及傳(chuan) 感器 
光離子化檢測技術為(wei) 基礎的傳(chuan) 感器，以下簡稱 PID，廣泛應用於(yu) 環境汙染檢測、職業(ye) 健康、疾病
預防等領域。在石油化工裝置的安全檢測、區域監控方麵也得到了廣泛的應用。在工藝裝置和管道附
近安裝 PID 檢測器,對生產(chan) 過程中意外故障導致的泄漏進行監測,實現對環境空氣汙染控製, 並根據
限值啟動警報裝置，以監控生產(chan) 裝置的運行狀況。檢測的數據也可用於(yu) 設備運行情況分析，作為(wei) 一種
設備診斷工具,協助調查生產(chan) 工藝過程中的問題,為(wei) 快速排除故障提供參考數據，微量的 TVOC 泄漏是
生產(chan) 裝置故障的前兆。PID 檢測技術在外很多煉油和化工裝置中的應用已十分普遍。近幾年來,
在我國的一些石油化工裝置中對 TVOC 的檢測已經開始采用 PID 技術取代催化檢測技術, 這門技術的
國產(chan) 化工作也取得了一定的進展。 
PID 包括以下技術： 
紫外光譜 
PID 檢測技術采用的是 V-UV 波段的 100-200nm 波，這個(ge) 波段是真空紫外燈光源，對大多數有機
化合物具有電離能力。 

真空紫外光技術 
以無極氣體(ti) 放電管技術為(wei) 基礎的真空紫外放電燈，光源內(nei) 部沒有電極，因此，光源壽命長，不存
在陰極濺射問題。工作時，放電管中的工作氣體(ti) 在整個(ge) 管子的橫截麵上激發，3GPID 技術使紫光輻射
強度在垂直於(yu) 輻射光進入樣品池的平麵上分布是均勻的。因而樣品池中沒有死體(ti) 積，從(cong) 而增加了檢測
的器靈敏度，檢出限可達 ppb 數量級。RAEsystems 公司在 PID 檢測技術方麵走在應用的前沿，從(cong) 產(chan)
品小型化、清洗技術、檢測物質數據庫的建立等為(wei) PID 的發展做了大量的研究工作。 
下麵是離子化方程式，M 代表有機化合物分子，hν代表光子能量。M + hν → M + ? + e 
光柵技術 
光柵技術是 PID 的技術核心，9.8Ev、10.6eV、11.7eV 能量的控製由光柵決(jue) 定的，真空紫外放電
燈發出的光，根據窗口材料的不同，輻射紫外光的波長有多種，氟化鎂晶體(ti) 穩定的結構是紫外光柵的
優(you) 選材料。 116.9 nm 波長的晶體(ti) 是檢測有機化合物常用的一種材料。下圖是放電管填充的氣體(ti) 、光
柵材料與(yu) 輻射能量的對應關(guan) 係。 
 
離子化技術 
光離子化是氣體(ti) 的物理特性，首先將光離子化原理用於(yu) 實際工程的是氣相色譜儀(yi) ，它的提出者是
Robinson。1961 年， Lovelock 在對色譜分析各種離子化技術的評論中，把 PID 與(yu) FID 相比較，顯
示出 PID 是相當有前途的檢測技術。使用惰性氣體(ti) 放電可以有效地限製放電的輻射波長，使輸出光
輻射主要為(wei) 惰性氣體(ti) 的共振譜線，當時的 PID 光源大多使用 Ar 或 He 氣放電。早期的 PID 技術受當
時的技術和材料科學發展水平的限製，光源與(yu) 離子化池是在同一空間。因此產(chan) 品化過程中遇到很多問
題，應用受到很大的限製，這項技術僅(jin) 停留在研究階段，因此 PID 的研究與(yu) 應用發展緩慢。 
 隨著材料科學的進一步發展，PID 的研究取得突破，人們(men) 終於(yu) 找到了一種材料，無論是光學、機
械，還是化學物理性能都適於(yu) 真空紫外光學元器件的製造。 Sevcik 和 Krysl 首先使用氟化物晶體(ti)
作窗口材料，將紫外光源與(yu) 離子化池分開，使紫外燈在近真空狀態下放電，而保持電離室在一個(ge) 大氣
壓下工作，燈的真空紫外輻射幾乎無損失地進入電離室，兩(liang) 者都在佳狀態下工作。這樣的設計使 PID Technology Note S002 
Sales Application Engineering www.raesystems。。ｃｏｍ 
在檢測能力上提高了幾個(ge) 數量級，進入實用階段。至此，光離子化技術獲得迅速發展，RAE 公司在全
球將 PID 技術用於(yu) 環境檢測。 
自動清洗技術 
光學檢測技術的特點要求檢測係統有較高的清潔度，自動清洗技術是 PID 檢測器正常工作的基本
保證，UV 光源發射的紫外光波，具有很高的能量，當這些光子作用到光學鏡麵上的汙染物體(ti) 時，光
子能量可以直接打開和切斷有機物分子中的共價(jia) 鍵，使有機物分子活化，由於(yu) 大多數碳氫化合物對紫
外光具有較強的吸收能力，並在吸收紫外光的能量後分解成離子、遊離態原子、受激分子和中子，這
就是光敏作用。空氣中的氧氣分子在吸收了紫外光後也會(hui) 產(chan) 生臭氧和原子氧，臭氧又分解為(wei) 原子氧和
氧氣，其中原子氧是極活潑的,在它的作用下，物體(ti) 表麵上的碳和碳氫化合物的分解物可化合成可揮
發的氣體(ti) ：二氧化碳、水蒸氣、一氧化氮等逸出表麵，從(cong) 而*清除了黏附在光學器件表麵上的有機
汙染物。美國 RAEsystems 公司擁有多項 PID 檢測技術，自動清洗技術就是其中一項重要技術，
它為(wei) PID 檢測技術的產(chan) 品化奠定了基礎。