氣體檢測儀中PID技術(shù)原理傳感器的工作原理及發(fā)展歷史
光離子化技術(shù)就是利用光電離檢測器來電離和檢測特定的易揮發(fā)有機化合物。光電離檢測器可探測那些氣體電離勢能在紫外光源輻射能量水平之下的氣體，其高能紫外輻射可使空氣中大多數(shù)有機物和部分無機物電離，但仍保持空氣中的基本成分如N2、O2、CO2、H20不被電離（這些物質(zhì)的電離電位大于11eV）[2]。
光離子化一個*顯著的特點就是氣體被檢測后，離子重新復合成原來的氣體和蒸氣，也就是說它是不具破壞性的檢測器。可以通俗地講，PID就是一臺沒有色譜柱的便攜式色譜[3]。由于可以檢測極低濃度的揮發(fā)性有機化合物和其它有毒氣體。因而對VOC檢測具有極高靈敏度的PID就在應急事故的各類處理中有著無法比擬的優(yōu)越性。隨著科技的發(fā)展，它已經(jīng)成為環(huán)境保護和實時檢測污染等方面的強有力工具。
光離子化作為一種檢測手段已有三十多年的發(fā)展歷史[4]。早在1957年Robinson首先報導了這種儀器的研制。1961年Lovelock評論了色譜分析各種離子化技術(shù)，其中包括光離子化和火焰離子化檢測器（FID）。1984年Devenport和Adlard對光離子化檢測器作了評述。1974年前后．PID研制取得了突破性進展，人們找到了一種窗口材料，能夠把紫外燈與光離子化池分開，成為兩個互不干擾的獨立空間。這就允許紫外燈在近真空的狀態(tài)下放電，而保持電離室在一個大氣壓下工作，兩者都工作在各自的*佳狀態(tài)，而燈的紫外輻射幾乎無損失地進入電離室。這樣設計的PID在檢測能力上提高了幾個數(shù)量級．進入了實用階段。
1976年，美國的HNU公司推出了首批PID商品儀器，一經(jīng)出現(xiàn)，就引起了美國、加拿大、前蘇聯(lián)、日本等國色譜分析工作者的重視。稍晚一些時候，原加拿大的Photovac公司推出了超靈敏有毒氣體分析儀，美國的Tracor公司和Thermo Environmental Instruments公司推出了PID，日本的紀本公司推出了光離子化有機溶劑測試儀。同時，Perkin-Elmer公司和美國橡樹嶺國家實驗室等有名公司和實驗室也先后開展自己特色的光離子化儀器的研究工作。1983年光離子化學被美國國家環(huán)保局（EPA）、美國職業(yè)**與健康局（OSHA）和美國職業(yè)**與健康研究所（NIOSHA）定為環(huán)境大氣中有毒物質(zhì)分析檢測方法[5]。
1.2.2 國內(nèi)外氣體傳感器研究現(xiàn)狀
隨著技術(shù)的快速進步，美國的華瑞（RAE）、英思科（Indsci）、熱電（Thermo）、梅思安（MSA）、OI、SRI、Photovac、HNU、PE等公司、英國的離子科學（Ion Science）公司均推出自己特色的PID系列產(chǎn)品。1993年RAE推出世界上**臺個人用便攜式光離子化檢測儀MicroRAE，2004年RAE推出世界上**臺結(jié)合TVOC、可燃性氣體、氧氣、硫化氫和一氧化碳傳感器于一體的佩戴式密閉空間進入氣體檢測儀EntryRAE。此外，Ion Science公司還生產(chǎn)出*低濃度可達1ppb的高精度PID，其生產(chǎn)的FIRSTCHECK 6000EX是世界上**臺具有PPB級PID檢測器的多組分氣體檢測儀，可以檢測LEL、O2、CO、H2S等。2001年1月俄羅斯莫斯科探測分析儀器制造局的專家也研制出光電氣體分析儀，能快速準確地測定氣體成分及濃度。近年來，加拿大的約克（BW）公司和日本的一些株式會社也積極進軍PID技術(shù)。
中國科學家在PID方面的進展也很迅速，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心于1987年6月就開展了光離子化氣體分析儀的研制工作，經(jīng)過兩年的努力，研制出了我國**臺光離子化氣體分析儀——110型光離子化氣體分析儀[6]和PID-200型光離子化有害氣體檢測儀[4]。復旦大學電光源研究所和復旦大學科學儀器廠也于1988年8月研制出便攜式光電離有害氣體檢測儀[7]。北京東西分析儀器有限公司研制開發(fā)成功GC－4400型便攜式光離子化氣相色譜儀,成為國內(nèi)**家產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)便攜式光離子化氣相色譜儀的生產(chǎn)廠商。
國內(nèi)外研究產(chǎn)品舉例及分析如下：
圖1.1 Rea的主要產(chǎn)品ToxiRea Plus
圖1.2 PID-200智能表
表1.1 產(chǎn)品主要性能指標比較
綜上所述，雖然目前國內(nèi)PID氣體傳感器有了較大發(fā)展，但是針對潛在的泄漏事故的防范及處理控制技術(shù)則研究較少，存在體積大，功耗大，成本高等缺點，缺小一種微型化的、低功耗的氣體傳感檢測設備來滿足需要，而本課題研制的PID紫外傳感器較好的克服了上述缺點，適用于自動監(jiān)控報警，具有深刻的意義和廣闊的應用前景。
