基本介紹
- 中文名：光離子化檢測器
- 外文名：photoionization detector
- 套用領域：化學、生物學、醫藥等
- 特點：精度高、回響快等
- 組成：真空紫外燈和電離室構成
- 學科：化學、生物
簡介,分類,無光窗離子化檢測器,光窗式光離子化檢測器,原理介紹,系統構成,特點,
簡介
光離子化作為一種檢測手段已有幾十年的發展歷史。1974年前後，PID研製取得了突破性進展， 進入了實用階段。近年來光離子化檢測器性能不斷得到改進和完善，又為氣相色譜在化學、生物學、 醫學、環境保護以及其它技術科學技術領域的套用，提供了新的、有效的檢測手段。但對於潛在的 泄漏事故的防範、自動監控報警及處理控制技術則研究較少。所以急需研究一種體積小，功耗低， 高靈敏度，攜帶方便，可以實時連續測量的氣體檢測器。
光離子化檢測器與傳統檢測方法相比， 它具有攜帶型，精度高，回響快，可以連續測試等優點。它可以為工作人員提供實時的信息反饋，這種反饋可以使檢測人員確認他們處於沒有暴露於危險化學品之中的安全狀態，從而可以 更好的保護檢測人員。目前光離子化檢測器已廣泛套用於各種有機化學品檢測中，特別在災區事故 泄漏檢測、事故區域確認和人員防護方面發揮著重要作用。
分類
光離子化檢測器從結構上可分為光窗型和無光窗型兩種。
無光窗離子化檢測器
這是一種利用微波能量激發常壓惰性氣體產生的電漿，作為光源的光離子化檢測器(Microwave Photo-ionization detector)，以石英或硬質玻璃管材料製作。當樣品的組分進入光離子化檢測器離子化室後，分子組分被高能量的電漿激發為正離子和自由電子，在強電場的作用下作定向運動形成離子流並輸出信號;當分子的電離能高於光子能量時則不會發生離子化效應。如選用氦氣作為放電氣體，在理論上可檢測一切氣化的物質。
光窗式光離子化檢測器
它克服了無視窗式光離子化檢測器的許多缺陷，主要由紫外光源和電離室組成，中間由可透紫外光的光窗相隔，窗材料採用鹼金屬或鹼土金屬的氟化物製成。在電離室內待測組分的分子吸收紫外光能量發生電離，選用不同能量的燈和不同的晶體光窗，可選擇性地測定各種類型的化合物。
原理介紹
光離子化檢測器由真空紫外燈和電離室構成。其工作原理是：待測氣體吸收紫外燈發射的高於氣體分子電離能的光子，被電離成正、負離子，在外加電場的作用下離子偏移形成微弱電流。由於被測氣體濃度與光離子化電流成線性關係，因此，通過檢測電流值可得知被檢測氣體的濃度，從而確定被測氣體是否超標。其具體原理如圖（1）所示：
圖（1）
圖（1）一般光離子化反應包括直接電離和間接電離。
（1）直接電離
待測氣體R吸收光子（hv）後被電離成正離子，同時放出電子。
（2）間接電離
待測氣體分子吸收光能量到達激發態，激發態再電離成正離子，最後放出電子。
式中，R*處於超激發態，在外加電場的作用下，電子e和正離子R分別向正、負電極板偏移， 形成光離子化電流被檢測。待檢測完成之後，正離子和電子將會重新結合，形成原來的物質，所以光離子化檢測方法不具有破壞性，待測物質在檢測之後，還可以在後續分析中作進一步的研究。
系統構成
光離子化檢測器系統構成 檢測器的系統構成如圖（2）所示，其主要部件包括敏感頭單元（紫外燈，電離室，電極等），信號檢測電路，微控制器，顯示電路，人機接口電路和聲光報警電路等。 被紫外燈電離的待測氣體形成了離子，離子在極板電壓的作用下，定向移動形成微弱電流。
圖（2）
圖（2）在外界條件（電離室結構，紫外燈強度）固定的條件下，電流的大小與氣體的濃 度為線性關係。系統採用微弱信號檢測電路，實現濃度→微弱電流→電壓的線性轉換，電壓經過 差分放大後輸入給單片機，由單片機控制信號的存儲和顯示，並將電壓值轉換為相應的濃度值輸出。
特點
光離子化檢測器的特點
（1）光離子化檢測器對大多數有機物可產生回響信號，如對芳烴和烯烴具有選擇性，可降低混合碳氫化合物中烷烴基體的信號，以簡化色譜圖。
（2）光離子化檢測器不但具有較高的靈敏度，還可簡便地對樣品進行前處理。在分析脂肪烴時，其回響值可比火焰離子化檢測器高50倍。
（3） 具有較寬的線性範圍(107)，電離室體積小於50μe，適合於配置毛細管柱色譜。
（4） 它是一種非破壞性檢測器，還可和質譜、 紅外檢測器等實行聯用，以獲取更多的信息。
（5）光離子化檢測器和火焰離子化檢測器聯用，可按結構區分芳烴、烯烴和烷烴，從而解決了極性相近化合物的族分析問題。它還可與色譜微波電漿發射光譜相媲美，並且直觀，方法簡便。
（6）可在常壓下進行操作，不需使用氫氣、空氣等，簡化了設備，便於攜帶。
