氣體檢測儀PID技術原理傳感器中紫外燈的選擇
1、選擇10.6eV的紫外燈作為PID光源。
紫外燈的電離電位是影響傳感器信號的關鍵參數。紫外燈的波長需小于120nm,才具有足夠的電離能將氣體分子電離,一般的紫外燈根本無法滿足。市面上專門針對PID氣體傳感器設計的紫外燈按紫外光的波長(能量)分為三種:9.8eV,10.6eV和11.7eV。其中11.7eV的UV燈由于所發出的光的電離能(IP)*高,故PlD檢測范圍*寬。但是所有11.7eV的紫外燈都是用氟化鋰材料作為高能紫外線輸出窗口。氟化鋰晶體材料在燈管玻璃上的封裝是相當困難的。當它不使用時在空氣中氟化鋰晶體材料會吸收水分,導致窗口漲大,削弱了通過它的紫外線的強度。氟化鋰晶體材料也會因為UV的照射而逐漸老化,導致整個儀器損壞。這些因素共同作用導致了11.7eV燈壽命的變短。一個10.6eV的紫外燈可持續使用24-36個月,而一個11.7eV的燈只能持續使用2-6個月。同時11.7eV的紫外燈的造價遠遠高于9.8eV和10.6eV,進一步降低了其適用性。
11.7eV的紫外燈一般只有當化合物(二氯甲烷,氯仿,四氯化碳)的電離電位超過10.6eV時才使用。同時,9.8和10.6eV具有很多11.7eV的紫外燈不具有的優點:
9.8和10.6eV的PID有更強的針對特性:低電離能意味著能檢測到較少的化學物質。
9.8和10.6eV的PID持續使用不少于一年:它的使用壽命和成本與一氧化碳傳感器相當。
9.8和10.6eV的PID更加靈敏:11.7eV的燈靈敏度較低:主要是山于它的窗口材料氟化鋰晶體對11.7eV的紫外光有阻礙作用。出射光能量的降低使得被測物質難以充分電離,因此,要求11.7eV的PID高精度地檢準確的數據是很難實現的。
本系統選擇的10.6eV燈電離能高于絕大部分有機分子的結合能,且價格較低壽命較長。按照紫外燈的發光原理可以分為電極放電燈,射頻激發燈和無極燈。本系統選擇的RAE公司生產的無極燈相比較具有較高的壽命和激發效率,同時功耗也較低,極好地滿足了系統對體積和功耗的要求。
2、紫外燈的激發方式
紫外燈的激發形式如下圖所示,紫外燈的外圍由兩個對稱的銅片包圍,面積約1cm*2cm,在兩個銅片間通上高頻高壓電(頻率100kHz,峰峰值大于800V,電壓極值大于1500V),激發紫外燈發光。由于銅片間加有高壓電,若遇到易燃氣體容易點燃產生明火。因此為防止爆炸銅片需用黃金紙包著。
圖 紫外燈的激發原理