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MiniPID 2: PID-Sensorlampe erklärt

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Möchten Sie wissen, wie MiniPID 2 PID-Sensoren funktionieren?

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Einführung: MiniPID 2 PID-Sensoren und ihre Funktionsweise

Der MiniPID 2 von ION Science besteht aus einer Ultraviolettlampe mit hoher Energieabgabe und drei Elektroden. Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) gelangen in die Detektionskammer und werden durch das ultraviolette Licht ionisiert. Ein negativ geladenes Elektron wird aus dem Molekül herausgeschleudert, wodurch es positiv geladen wird. Das negativ geladene Elektron wird von der positiv geladenen Elektrode angezogen. Die positiv geladenen Moleküle werden von der negativen Elektrode angezogen. Dadurch entsteht ein winziger Strom, der verstärkt wird. Das Signal steigt und fällt mit der VOC-Gaskonzentration.

Standard-Photoionisationssensoren haben ein Problem: Wenn die Sensorkammer durch Schmutz in der Luft verunreinigt wird, kann die Umgebungsfeuchtigkeit von der Verunreinigung absorbiert werden, wodurch ein leitender Pfad zwischen den Elektroden entsteht. Dieser leitende Pfad erzeugt ein künstliches Signal, das mit der Luftfeuchtigkeit variiert. Schmutz in der Luft kann auch das Lampenfenster beschichten, was mit der Zeit die Empfindlichkeit verringert. Um diese Auswirkungen der Verschmutzung zu bekämpfen, hat ION Science eine einzigartige patentierte Zaunelektrode und ein Anti-Kontaminations-System entwickelt. Das Anti-Kontaminations-System besteht aus einer feinen, gewebten PTFE-Membran, die den Eingang der Sensorkammer abdeckt. Sie blockiert nicht nur den Weg für größere Partikel, sondern hält auch Ozon zurück, das auf natürliche Weise in der Sensorkammer entsteht. Das Ozon reinigt die Sensorkammer und das Lampenfenster und trägt dazu bei, dass der Sensor seine optimale Leistung beibehält. Auch wenn die ION Science-Sensorkammer verunreinigt werden kann, blockiert die ION Science-Zaunelektrode den Weg zwischen den beiden Hauptelektroden. Dadurch werden die Auswirkungen von Feuchtigkeit praktisch eliminiert. Alle PID-Sensoren von ION Science verfügen über eine Zaunelektrode und ein Anti-Kontaminations-System.

Weitere Informationen über die Funktionsweise von MiniPID finden Sie in diesem kurzen Video.

Der Unterschied zwischen 10,0 eV, 10,6 eV und 11,7 eV (Lampenenergie) wird erklärt

Bei einem Sensor mit Photoionisationsdetektor (PID) sind der Lampentyp und das zugehörige Energieniveau, gemessen in Elektronenvolt (eV), entscheidende Faktoren für die Empfindlichkeit des Sensors gegenüber verschiedenen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und seine Eignung für bestimmte Anwendungen. Drei gängige Lampentypen - 10,0 eV, 10,6 eV und 11,7 eV - bieten unterschiedliche Fähigkeiten.

Die 10,0-eV-Lampe mit einem Energieniveau von 10,0 eV eignet sich hervorragend zum Nachweis von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) mit Ionisierungspotenzialen unter 10,0 eV, wie Benzol und Toluol. Sie wird häufig bei der Umweltüberwachung, in der Industriehygiene und bei Untersuchungen von Sondermüllstandorten eingesetzt.

Wie funktioniert die MiniPID 2 10,0 eV-Lampe?

Die 10,0 eV-Lampe von ION Science wird durch den Einsatz einer starken 10,6 eV-Lampe in Verbindung mit einem 10,0 eV-Filterfenster im Elektrodenstapel erreicht.

Im Gegensatz dazu bietet die 10,6-eV-Lampe, die Photonen mit 10,6 eV emittiert, eine etwas höhere Energie, wodurch sie für ein breiteres Spektrum von VOCs geeignet ist, einschließlich solcher mit höherem Ionisierungspotenzial. Sie wird für die Umweltüberwachung, die Bewertung der Luftqualität in Innenräumen und für Notfallszenarien eingesetzt. Die 11,7 eV-Lampe schließlich weist mit einem Energieniveau von 11,7 eV die höchste Energie unter den drei Lampen auf. Dies ermöglicht den Nachweis einer Vielzahl von VOCs mit höheren Ionisierungspotenzialen. Folglich eignet sie sich für spezielle Anwendungen, wie z. B. in der petrochemischen Industrie, bei der Bekämpfung gefährlicher Stoffe und in der Forschung.

Im Wesentlichen hängt die Wahl zwischen diesen PID-Lampentypen im Allgemeinen von der Anwendung und den spezifischen VOC ab, die Sie nachweisen müssen. Lampen mit höherer Energie bieten eine breitere Empfindlichkeit und Lampen mit niedrigerer Energie eignen sich für speziellere Zielverbindungen. Die Auswahl der richtigen Lampe ist entscheidend für eine präzise und zuverlässige Detektion in Ihrem speziellen Umwelt- oder Industriekontext.

Ionisierungsenergie

Die Gasionisierungsenergie, oft einfach als Ionisierungsenergie bezeichnet, ist ein grundlegendes Konzept in der Chemie und Physik. Sie ist die Energiemenge, die erforderlich ist, um einem Atom oder Ion in der Gasphase ein Elektron zu entziehen und es dadurch in ein positiv geladenes Ion umzuwandeln. Dieser Prozess wird in der Regel durch die folgende Gleichung dargestellt:

M → M⁺ + e-

In dieser Gleichung:

M steht für das neutrale Atom in der Gasphase.

M⁺ steht für das positiv geladene Ion, das nach dem Entfernen des Elektrons entsteht.

e- steht für das herausgeschleuderte Elektron.

Die Ionisierungsenergie wird gewöhnlich in Einheiten wie Elektronenvolt (eV) oder Joule pro Mol (J/mol) angegeben. Sie ist eine wichtige Eigenschaft von Elementen, da sie wertvolle Informationen über die Reaktivität und Elektronenkonfiguration eines Elements liefern kann.

ION Science MiniPID 2 VOC PID-Sensoren reagieren auf ein breites Spektrum organischer und einiger anorganischer flüchtiger gasförmiger Chemikalien ("flüchtige Stoffe"). Damit der PID-Sensor auf eine flüchtige Substanz anspricht, muss die Photonenenergie der Lampe größer sein als ihre Ionisierungsenergie (IE). Wie bereits in diesem Blog erwähnt, sind die PIDs von ION Science mit Lampen erhältlich, die Licht mit einer maximalen Energie von 10,0 eV, 10,6 eV und 11,7 eV aussenden.

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ION Science PID-Ansprechfaktoren

Der Ansprechfaktor (RF) setzt die Empfindlichkeit des PID gegenüber einer bestimmten Verbindung ins Verhältnis zur Empfindlichkeit gegenüber dem Standardkalibriergas Isobutylen. Der RF ist umgekehrt proportional, d. h. je niedriger der RF, desto höher die Empfindlichkeit, und umgekehrt.

Idealerweise wird die PID-Reaktion auf eine Verbindung unter ähnlichen Bedingungen wie bei der Endanwendung kalibriert. Zum Beispiel wird der PID auf die Verbindung im interessierenden Konzentrationsbereich kalibriert. Dies ist jedoch oft nicht praktikabel. Aufgrund der Sicherheit, der Kosten und der Verfügbarkeit von Isobutylen wird häufig Isobutylen zur Kalibrierung von PIDs verwendet, und ein RF wird zur Umwandlung der kalibrierten Isobutylen-Messung in eine Messung des flüchtigen Zielstoffs eingesetzt:

Konzentration der Zielchemikalie = kalibrierter Isobutylen-Messwert x RF

Der RF-Wert von Anisol beträgt zum Beispiel 0,59 bei einer 10,6 eV-Lampe. Das bedeutet, dass 0,59 ppm Anisol die gleiche PID-Antwort liefert wie 1 ppm Isobutylen. Eine Reaktion auf 10 ppm Anisol von einem mit Isobutylen kalibrierten Gerät würde dies anzeigen:

Anisol-Konzentration = 10 ppm x 0,59 = 5,9 ppm

ION Science führt kontinuierlich Forschungs- und Entwicklungsprogramme für PID durch. So wurden die HF-Werte vieler Chemikalien mit verschiedenen PID-Varianten und Lampen mit unterschiedlicher Photonenenergie und -intensität gemessen.

Um die größtmögliche Genauigkeit zu erzielen, empfiehlt ION Science die Kalibrierung gegen das Zielgas in der Konzentration der gewünschten Messung. Ist dies jedoch nicht praktikabel, sind über 800 RFs im technischen Artikel "TA-02" verfügbar, den Sie unten herunterladen können.