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MiniPID 2: spiegazione della lampada del sensore PID

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Siete curiosi di sapere come funzionano i sensori PID MiniPID 2?

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Introduzione: Sensori PID MiniPID 2 e loro funzionamento

Il MiniPID 2 di ION Science è costituito da una lampada ultravioletta ad alta energia e da tre elettrodi. I composti organici volatili (VOC) entrano nella camera di rilevamento e vengono ionizzati dalla luce ultravioletta. Un elettrone con carica negativa viene espulso dalla molecola, rendendola carica positivamente. L'elettrone carico negativamente viene attratto dall'elettrodo carico positivamente. Le molecole cariche positivamente sono attratte dall'elettrodo negativo. Questo crea una piccola corrente che viene amplificata; il segnale aumenta e diminuisce con la concentrazione di gas VOC.

I sensori a fotoionizzazione standard presentano dei problemi: se la camera del sensore è contaminata da sporcizia presente nell'aria, l'umidità ambientale può essere assorbita dalla contaminazione, creando un percorso conduttivo tra gli elettrodi. Questo percorso conduttivo crea un segnale artificiale che varia con l'umidità. La sporcizia dell'aria può anche ricoprire la finestra della lampada che, con il tempo, riduce la sensibilità. Per combattere questi effetti della contaminazione, ION Science ha brevettato un esclusivo elettrodo di recinzione e un sistema anti-contaminazione. Il sistema anticontaminazione consiste in una sottile membrana in PTFE che copre l'ingresso della camera del sensore. Non solo blocca il percorso delle particelle più grandi, ma trattiene anche l'ozono che si genera naturalmente nella camera del sensore. L'ozono pulisce la camera del sensore e la finestra della lampada, aiutando il sensore a mantenere prestazioni ottimali. Anche se la camera del sensore ION Science può essere contaminata, l'elettrodo di recinzione ION Science blocca il percorso tra i due elettrodi principali. Ciò elimina praticamente gli effetti dell'umidità. Tutti i sensori PID di ION Science sono dotati di un elettrodo di schermatura e di un sistema anti-contaminazione.

Per maggiori informazioni sul funzionamento del MiniPID, guardate il breve video.

Spiegazione della differenza tra 10,0 eV, 10,6 eV e 11,7 eV (energia della lampada)

In un sensore PID (Photoionization Detector), il tipo di lampada e il livello di energia associato, misurato in elettronvolt (eV), sono fattori fondamentali che determinano la sensibilità del sensore a vari composti organici volatili (VOC) e la sua idoneità per applicazioni specifiche. Tre tipi di lampade comuni - 10,0 eV, 10,6 eV e 11,7 eV - offrono capacità diverse.

La lampada da 10,0 eV, con un livello di energia di 10,0 eV, eccelle nel rilevamento di COV con potenziali di ionizzazione inferiori a 10,0 eV, come il benzene e il toluene. Trova impiego comune nel monitoraggio ambientale, nell'igiene industriale e nelle indagini sui siti di rifiuti pericolosi.

Come funziona la lampada MiniPID 2 10.0 eV?

Il valore di 10,0 eV di ION Science si ottiene utilizzando una lampada forte da 10,6 eV in combinazione con una finestra di filtro da 10,0 eV alloggiata nella pila di elettrodi.

La lampada da 10,6 eV, invece, emettendo fotoni a 10,6 eV, offre un'energia leggermente superiore, rendendola versatile per una gamma più ampia di COV, compresi quelli con potenziali di ionizzazione più elevati. Trova applicazione nel monitoraggio ambientale, nella valutazione della qualità dell'aria interna e negli scenari di risposta alle emergenze. Infine, la lampada da 11,7 eV, con un livello di energia di 11,7 eV, presenta l'energia più elevata tra le tre. Ciò consente di rilevare un'ampia gamma di COV con potenziali di ionizzazione più elevati. Di conseguenza, è adatta ad applicazioni specializzate come le industrie petrolchimiche, la risposta ai materiali pericolosi e gli ambienti di ricerca.

In sostanza, la scelta tra questi tipi di lampade PID dipende generalmente dall'applicazione e dai COV specifici da rilevare. Le lampade a più alta energia offrono una sensibilità più ampia, mentre quelle a più bassa energia sono adatte a composti più specifici. La scelta della lampada giusta è fondamentale per garantire un rilevamento preciso e affidabile nel proprio contesto ambientale o industriale.

Energia di ionizzazione

L'energia di ionizzazione dei gas, spesso indicata semplicemente come energia di ionizzazione, è un concetto fondamentale in chimica e fisica. È la quantità di energia necessaria per rimuovere un elettrone da un atomo o da uno ione in fase gassosa, convertendolo così in uno ione con carica positiva. Questo processo è tipicamente rappresentato dalla seguente equazione:

M → M⁺ + e-

In questa equazione:

M rappresenta l'atomo neutro in fase gassosa.

M⁺ rappresenta lo ione carico positivamente prodotto dopo la rimozione dell'elettrone.

e- rappresenta l'elettrone espulso.

L'energia di ionizzazione è solitamente espressa in unità come elettronvolt (eV) o joule per mole (J/mol). È una proprietà importante degli elementi perché può fornire informazioni preziose sulla reattività e sulla configurazione elettronica di un elemento.

I sensori PID MiniPID 2 VOC di ION Science rispondono a un'ampia gamma di sostanze chimiche volatili organiche e inorganiche ("volatili"). Affinché il sensore PID risponda a un volatile, l'energia dei fotoni della lampada deve essere superiore alla sua energia di ionizzazione (IE). Come già menzionato in questo blog, i PID di ION Science sono disponibili con lampade che emettono luce con energia massima di 10,0 eV, 10,6 eV e 11,7 eV.

energia_di_ionizzazione

Fattori di risposta dei PID ION Science

Il fattore di risposta (RF) mette in relazione la sensibilità del PID a un particolare composto con la sensibilità al gas di calibrazione standard isobutilene. Il fattore di risposta è inversamente proporzionale, quindi più basso è il fattore di risposta, più alta è la sensibilità e viceversa.

Idealmente, la risposta del PID a un composto dovrebbe essere calibrata utilizzando condizioni simili a quelle dell'applicazione finale. Ad esempio, calibrando il PID sul composto nell'intervallo di concentrazione di interesse. Tuttavia, questo spesso non è pratico. A causa della sicurezza, del costo e della disponibilità, spesso si usa l'isobutilene per calibrare il PID e un RF per convertire la misura calibrata dell'isobutilene in una misura del composto volatile target:

Concentrazione della sostanza chimica target = misura calibrata dell'isobutilene x RF

Ad esempio, l'RF dell'anisolo è 0,59 con una lampada da 10,6 eV. Ciò significa che 0,59 ppm di anisolo forniscono la stessa risposta PID di 1 ppm di isobutilene. Una risposta di 10 ppm all'anisolo, da un'unità calibrata per l'isobutilene, indicherebbe:

Concentrazione di anisolo = 10 ppm x 0,59 = 5,9 ppm

ION Science conduce continuamente programmi di ricerca e sviluppo sul PID. Per questo motivo, le radiofrequenze di molte sostanze chimiche sono state misurate utilizzando diverse varianti di PID e lampade di varia energia e intensità dei fotoni.

Per ottenere la massima accuratezza, ION Science consiglia di calibrare il gas target alla concentrazione desiderata. Tuttavia, quando questo non è pratico, oltre 800 RF sono disponibili nell'articolo tecnico "TA-02", scaricabile qui sotto.