MiniPID 2 : La lampe du capteur PID expliquée

Curieux de savoir comment fonctionnent les capteurs PID MiniPID 2 ?

Introduction : Les capteurs PID MiniPID 2 et leur fonctionnement

Le MiniPID 2 de ION Science se compose d'une lampe ultraviolette à haute énergie et de trois électrodes. Les composés organiques volatils (COV) pénètrent dans la chambre de détection et sont ionisés par la lumière ultraviolette. Un électron chargé négativement est éjecté de la molécule et la rend positive. L'électron chargé négativement est attiré par l'électrode chargée positivement. Les molécules chargées positivement sont attirées par l'électrode négative. Cela crée un courant minuscule qui est amplifié, le signal augmente et diminue avec la concentration de gaz COV.

Les capteurs à photoionisation standard présentent des problèmes : si la chambre du capteur est contaminée par des saletés en suspension dans l'air, l'humidité ambiante peut être absorbée par la contamination, ce qui crée un chemin conducteur entre les électrodes. Ce chemin conducteur crée un signal artificiel qui varie en fonction de l'humidité. La saleté en suspension dans l'air peut également recouvrir la fenêtre de la lampe, ce qui, avec le temps, réduit la sensibilité. Pour combattre ces effets de la contamination, ION Science dispose d'une électrode de clôture unique et brevetée et d'un système anti-contamination. Le système anti-contamination consiste en une fine membrane de PTFE tissée qui recouvre l'entrée de la chambre du capteur. Non seulement elle bloque le passage aux particules les plus grosses, mais elle retient également l'ozone, qui est naturellement généré dans la chambre du capteur. L'ozone nettoie la chambre du capteur et la fenêtre de la lampe, ce qui permet au capteur de conserver des performances optimales. Même si la chambre du capteur ION Science peut être contaminée, l'électrode de clôture ION Science bloque le passage entre les deux électrodes principales. Cela élimine pratiquement les effets de l'humidité. Tous les capteurs PID de ION Science sont équipés d'une électrode de clôture et d'un système anti-contamination.

Pour plus d'informations sur le fonctionnement du MiniPID, regardez la courte vidéo.

Explication de la différence entre 10,0 eV, 10,6 eV et 11,7 eV (sortie d'énergie de la lampe)

Dans un détecteur à photoionisation (PID), le type de lampe et son niveau d'énergie associé, mesuré en électronvolts (eV), sont des facteurs essentiels qui déterminent la sensibilité du détecteur à divers composés organiques volatils (COV) et son adéquation à des applications spécifiques. Trois types de lampes courantes - 10,0 eV, 10,6 eV et 11,7 eV - offrent des capacités distinctes.

La lampe 10,0 eV, avec un niveau d'énergie de 10,0 eV, excelle dans la détection des COV dont le potentiel d'ionisation est inférieur à 10,0 eV, tels que le benzène et le toluène. Elle est couramment utilisée pour la surveillance de l'environnement, l'hygiène industrielle et les enquêtes sur les sites de déchets dangereux.

Comment fonctionne la lampe MiniPID 2 10.0 eV ?

La lampe ION Science 10.0 eV est obtenue en utilisant une lampe puissante de 10.6 eV en conjonction avec une fenêtre de filtre 10.0 eV logée dans la pile d'électrodes.

En revanche, la lampe de 10,6 eV, qui émet des photons à 10,6 eV, offre une énergie légèrement supérieure, ce qui la rend polyvalente pour une gamme plus large de COV, y compris ceux dont le potentiel d'ionisation est plus élevé. Elle trouve des applications dans la surveillance de l'environnement, l'évaluation de la qualité de l'air intérieur et les scénarios d'intervention d'urgence. Enfin, la lampe à 11,7 eV, avec un niveau d'énergie de 11,7 eV, présente l'énergie la plus élevée des trois. Cela lui permet de détecter un large éventail de COV avec des potentiels d'ionisation plus élevés. Par conséquent, elle convient à des applications spécialisées telles que les industries pétrochimiques, les interventions sur les matières dangereuses et la recherche.

En fait, le choix entre ces types de lampes PID dépend généralement de l'application et des COV spécifiques à détecter. Les lampes à haute énergie offrent une plus grande sensibilité, tandis que les lampes à faible énergie sont destinées à des composés cibles plus spécialisés. Le choix de la bonne lampe est essentiel pour garantir une détection précise et fiable dans votre contexte environnemental ou industriel unique.

Énergie d'ionisation

L'énergie d'ionisation des gaz, souvent appelée simplement énergie d'ionisation, est un concept fondamental en chimie et en physique. Il s'agit de la quantité d'énergie nécessaire pour retirer un électron d'un atome ou d'un ion en phase gazeuse, le convertissant ainsi en un ion chargé positivement. Ce processus est généralement représenté par l'équation suivante :

M → M⁺ + e-

Dans cette équation :

M représente l'atome neutre en phase gazeuse.

M⁺ représente l'ion chargé positivement produit après l'élimination de l'électron.

e- représente l'électron éjecté.

L'énergie d'ionisation est généralement exprimée en unités telles que les électronvolts (eV) ou les joules par mole (J/mol). Il s'agit d'une propriété importante des éléments, car elle peut fournir des informations précieuses sur la réactivité et la configuration électronique d'un élément.

Les capteurs PID MiniPID 2 VOC de ION Science réagissent à une large gamme de produits chimiques organiques et à quelques produits chimiques gazeux volatils inorganiques ("volatiles"). Pour que le capteur PID réagisse à un volatil, l'énergie photonique de la lampe doit être supérieure à son énergie d'ionisation (IE). Comme nous l'avons déjà mentionné dans ce blog, les PID de ION Science sont disponibles avec des lampes émettant une lumière d'une énergie maximale de 10,0 eV, 10,6 eV et 11,7 eV.

énergie_d'ionisation

Facteurs de réponse des PID ION Science

Le facteur de réponse (FR) relie la sensibilité du PID à un composé particulier à la sensibilité au gaz d'étalonnage standard, l'isobutylène. Le FR est inversement proportionnel, c'est-à-dire que plus le FR est faible, plus la sensibilité est élevée, et vice versa.

Idéalement, la réponse du PID à un composé devrait être étalonnée dans des conditions similaires à celles de l'application finale. Par exemple, l'étalonnage du PID en fonction du composé dans la plage de concentration qui nous intéresse. Cependant, cela n'est souvent pas pratique. En raison de sa sécurité, de son coût et de sa disponibilité, l'isobutylène est souvent utilisé pour étalonner le PID, et un RF est utilisé pour convertir la mesure étalonnée de l'isobutylène en une mesure du volatil cible :

Concentration du produit chimique cible = mesure calibrée de l'isobutylène x RF

Par exemple, le FR de l'anisole est de 0,59 avec une lampe de 10,6 eV. Cela signifie que 0,59 ppm d'anisole produit la même réponse PID que 1 ppm d'isobutylène. Une réponse de 10 ppm à l'anisole, provenant d'une unité étalonnée à l'isobutylène, indiquerait :

Concentration d'anisole = 10 ppm x 0,59 = 5,9 ppm

ION Science mène en permanence des programmes de recherche et de développement dans le domaine du PID. Ainsi, les RF de nombreux produits chimiques ont été mesurés à l'aide de différentes variantes de PID et de lampes d'énergie et d'intensité photoniques variées.

Lors de l'étalonnage, pour une plus grande précision, ION Science recommande d'étalonner par rapport au gaz cible à la concentration de la mesure souhaitée. Toutefois, lorsque cela n'est pas possible, plus de 800 RF sont disponibles dans l'article technique 'TA-02', à télécharger ci-dessous.