光離子檢測儀（PID）原理與應(yīng)用

光離子技術(shù)原理 光離子檢測儀（以下簡稱PID）能有效地用于多種危害物質(zhì)的檢測 ，zui大程度保護(hù)使用者的安全。市面上 檢測危害物質(zhì)的方法有很多種，和其它方法比較起來，PID原理具有響應(yīng)速度快、操作簡單、維護(hù)方便、體積小 巧及檢測精度高等優(yōu)勢，經(jīng)常用于檢測揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）。

PID檢測儀采用光致電離的原理來檢測氣體，當(dāng)PID燈照射到待檢測氣體時(shí)，氣體吸收能量被激活產(chǎn)生離子 游動，失去電子(e-)的物質(zhì)變成帶正電荷的離子，這個(gè)過程被稱之為電離作用，下圖可以幫助我們理解光致電離 的過程。

大多數(shù)元素和化合物都可以被離子化，但所需能量有所不同，而這種將化合物離子化的能量被稱之為"電離 能"（IP），它以電子伏特（eV）為計(jì)量單位，對于氣體和蒸汽來說，一般IP的范圍從7eV - 16eV不等，IP為 7eV的物質(zhì)則非常容易被電離，IP介于12eV – 16eV的物質(zhì)則非常難被電離。常見物質(zhì)的電離能（IP）如下： 物質(zhì)名稱 電離能（IP) 苯 9.25 己烷 10.13 甲苯 8.82 苯乙烯 8.47 甲基乙基 9.51 二甲苯 8.65 磷化氫 9.87 PID Lamp PID電離化學(xué)物質(zhì)時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)微弱的電流，該電流與物質(zhì)濃度成比例，換算成ppm顯示在屏幕上.

PID用紫外燈來電離化學(xué)物質(zhì)，紫外燈的尺寸與普通手電筒燈泡近似，發(fā)出足夠強(qiáng)度的紅外光電離化學(xué)物質(zhì)。 10.6eV燈可以電離所有IP低于10eV化學(xué)物質(zhì)。當(dāng)然，10.6eV燈也能電離所有9.8eV燈可電離的物質(zhì)。有少數(shù)物 質(zhì)(如甲醇、甲醛等)需要使用11.7eV燈才能電離，而11.7eV燈由于原理性缺陷導(dǎo)致壽命極短（幾個(gè)月），因此 很多使用者使用其它方法來測量這類物質(zhì)。

PID 能測量哪些物質(zhì) PID檢測有機(jī)化合物比如苯、甲苯和二甲苯，也可檢測某些無機(jī)物，比如NH3。通常來說，被檢測化合物包 括C原子，即可被PID檢測到，當(dāng)然也有特例，比如CH4、CO是不能被PID檢測到的。

下列常見物質(zhì)是可以用 PID來檢測的，包括：

? 苯 ? 甲苯 ? 氯乙烯 ? 正己烷 ? 異丁烯 ? 航空燃油 ? 苯乙烯 ? 丙烯醇 ? 硫醇 ? 三氯乙烯 ? 全氯乙烯 ? 磷化氫 PID 不能測量哪些物質(zhì) ? 空氣(N2, O2) ? CO2 ? CO ? SO2 ? 天然氣(甲烷) ? HCl ? HF, ? SF6 ? 臭氧 響應(yīng)因數(shù) 理論上，用被測目標(biāo)氣體的標(biāo)準(zhǔn)氣來標(biāo)定PID是zui恰當(dāng)?shù)?，然而?shí)際操作過程中，有的現(xiàn)場的危害物質(zhì)是混 合物，或特定的標(biāo)準(zhǔn)氣體很難在市場上購買到，為了解決上述問題，我們引入響應(yīng)因數(shù)的概念。當(dāng)一個(gè)化合物 被光電離探頭電離時(shí)， 產(chǎn)生一個(gè)電流。

這一響應(yīng)是特定化合物的固有特性， 是由其分子結(jié)構(gòu)決定的。不同的化 學(xué)物質(zhì)，其響應(yīng)曲線的斜率各不相同，我們以異丁烯為標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗碾婋x性能處于大多數(shù)VOC中間，另外， 低濃度的異丁烯既不易燃也沒毒副作用。所以，響應(yīng)因數(shù)定義為探頭對異丁烯的響應(yīng)與探頭對樣氣的響應(yīng)的比 率。舉例說明如下： 操作者正在使用一臺經(jīng)異丁烯標(biāo)定過的檢測儀，且響應(yīng)因數(shù)默認(rèn)異丁烯。當(dāng)使用這臺儀表采集硫化氫氣體時(shí)， 顯示讀數(shù)為 100 ppm。由于硫化氫的響應(yīng)因數(shù)是 3.46，則硫化氫的實(shí)際濃度為： 硫化氫的實(shí)際濃度 = 3.46 x 100 ppm = 346 ppm 臨界極限值（TLV）和允許暴露極限值（PEL） PID關(guān)于VOC的默認(rèn)報(bào)警值是基于異丁烯而設(shè)定，如果使用者檢測其它氣體，需要根據(jù)被檢測氣體的 TLV/PEL來重新設(shè)定報(bào)警值，該類接觸極限值可以參考ACGIH, NIOSH, OSHA等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

指示器和分析儀 一種常見的誤區(qū)認(rèn)為PID是分析儀，在某個(gè)泄漏的現(xiàn)場，使用者期待PID告知哪種具體的有機(jī)化合物（物質(zhì) 名稱）存在，其實(shí)不然。PID是一種高靈敏度的檢測工具，但不能識別現(xiàn)場到底是甲苯泄漏還是煤油泄漏，比 如，PID能告訴你現(xiàn)場是否有危害物質(zhì)存在，但不能告訴你這些物質(zhì)組分名稱及對應(yīng)占比。PID識別蒸氣濃度的 典型應(yīng)用過程如下（氯乙烯為例）： 1. 使用PID默認(rèn)的異丁烯作為基準(zhǔn) 2. 檢測同時(shí)記錄儀表上的讀數(shù) 3. 通過標(biāo)牌或MSDS識別具體物質(zhì)，如果標(biāo)牌或MSDS顯示被測物質(zhì)是氯乙烯 4. 重新設(shè)置PID的響應(yīng)因數(shù)為氯乙烯，此后顯示屏的讀數(shù)就是氯乙烯實(shí)際濃度 職業(yè)健康 由于PID可以檢測非常低的化合物濃度，是危害評估中zui快速、有效的診斷工具。

PID雖然不能用于辨別具 體物質(zhì)名稱，但廣泛用于危害源識別及已知危害物質(zhì)評估。尤其是某些特定場合的化工原料泄漏，可以用PID迅 速地判斷危害物質(zhì)是否存在，并參考特定物質(zhì)的響應(yīng)因數(shù)，來獲取準(zhǔn)確的濃度值。

密閉空間 工業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生很多毒氣、蒸氣及副產(chǎn)品，進(jìn)入密閉空間前，通常用標(biāo)準(zhǔn)四合一檢測儀評估進(jìn)入風(fēng) 險(xiǎn)，但當(dāng)環(huán)境更加復(fù)雜時(shí)，需要采用PID來評估，可發(fā)現(xiàn)更多的潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而更大程度保證使用者的安全。 泄漏檢測 通常，人們很難通過嗅覺來識別是否有泄漏，因?yàn)樾孤┻^程中的濃度往往比較低。

PID經(jīng)常用來檢測低濃度 的泄漏，zui低可達(dá)1ppm或者更低。由于PID響應(yīng)迅速，也可用于泄漏源的查找，作業(yè)過程總，使用者需要佩戴 適當(dāng)?shù)腜PE裝備，根據(jù)濃度變化尋找泄漏源，濃度越高離泄漏源越近。

安全區(qū)域監(jiān)控 在有危害物質(zhì)泄漏的現(xiàn)場，通常用PID來監(jiān)控及界定安全區(qū)域，達(dá)到實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控的目的。比如，某現(xiàn)場發(fā) 生甲苯泄漏事故，10:50分，附近100米處界定線處檢測甲苯濃度為5ppm， 11：05分，相同位置檢測甲苯的濃 度為10ppm,由于區(qū)域內(nèi)甲苯濃度上升，需要安全工作人員重新界定安全區(qū)域的界限，以便將相關(guān)人員疏散至更 遠(yuǎn)、更安全的地點(diǎn)。 噴濺輪廓界定 發(fā)生意外的危害物質(zhì)噴濺時(shí)，救援或處置過程中經(jīng)常伴隨有大量的水及泡沫產(chǎn)生，液體等物質(zhì)混合在一 起，導(dǎo)致事故鑒定人員無法判斷噴濺的范圍或輪廓，這時(shí)可以用PID來鑒定危害物質(zhì)噴濺輪廓或影響范圍，因?yàn)?PID對水、泡沫等沒有反應(yīng)。 殘留治理 危害物質(zhì)噴濺或泄漏經(jīng)常污染水或土壤，對周圍環(huán)境產(chǎn)生長期的毒副作用，PID可以用來分析土壤樣品中的 殘留危害物質(zhì)，快速判定殘留是否符合環(huán)境法規(guī)。