• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Detektor fotojonizacyjny

    Przeczytaj także...
    Długość fali – najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali – zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.Metanol, alkohol metylowy, CH3OH – organiczny związek chemiczny, najprostszy alkohol alifatyczny. Został odkryty w 1661 roku przez Roberta Boyle’a. Jest trujący dla człowieka.
    Toluen (metylobenzen), C6H5CH3 – organiczny związek chemiczny z grupy węglowodorów aromatycznych, stosowany często jako rozpuszczalnik organiczny. Odkrywcą toluenu jest polski chemik Filip Walter.

    Detektor fotojonizacyjny (ang. photoionization detector, PID) – niedestrukcyjny czujnik, stosowany jako przenośny analizator zanieczyszczeń powietrza lub element chromatografów gazowych. Cząsteczki zanieczyszczeń są wykrywane, jeżeli pod wpływem promieniowania, emitowanego przez lampę UV ulegają jonizacji (mają energię jonizacji mniejszą od energii emitowanych fotonów). Obecność produktów jonizacji jest rejestrowana przez elektrometr, podobnie jak w przypadku detektora płomieniowo-jonizacyjnego (FID). Powstające jony ulegają rekombinacji, co sprawia, że PID zalicza się do klasy detektorów niedestrukcyjnych (nieniszczących), w przeciwieństwie do detektora FID. PID jest detektorem niedestrukcyjnym stężeniowym, a FID detektorem destrukcyjnym masowym (wielkość sygnału jest zależna liczby atomów węgla w cząsteczce).

    Bezpieczeństwo i higiena pracy (bhp) – powszechnie używana nazwa określająca zarówno zbiór przepisów jak i zasad dotyczących bezpiecznego i higienicznego wykonywania pracy, a także osobna dziedzina wiedzy zajmująca się kształtowaniem właściwych warunków pracy. W zakresie bhp znajdują się zagadnienia z zakresu ergonomii, medycyny pracy, ekonomiki pracy, psychologii pracy, technicznego bezpieczeństwa i in. Odnosi się do zbioru zasad dotyczących bezpiecznego świadczenia pracy w higienicznych warunkach. Termin bezpieczeństwo jest różnie rozumiany w praktyce i może dotyczyć utrzymywania zagrożenia pod kontrolą, stanu, w którym ryzyko jest na poziomie możliwym do zaakceptowania lub stanu zgodnego z normą przewidzianą dla bezpieczeństwa.Izobutylen, (CH3)2C=CH2 – organiczny związek chemiczny z grupy węglowodorów nienasyconych z szeregu homologicznego alkenów rozgałęzionych. Posiada jedno wiązanie podwójne o długości 1,2907 Å. Jest jednym z czterech izomerów butenu. Jest ważnym surowcem w syntezach wielkotonażowych.

    Zasada działania[ | edytuj kod]

    Porównanie schematów
    detektorów PID i FID
    (przewiń galerię)
    Schemat detektora PID
    Schemat detektora FID
    Pobudzenie i dysocjacja związku chemicznego

    Detektor fotojonizacyjny należy do grupy detektorów, w których pozbawione ładunku (obojętne) cząsteczki związków chemicznych zawartych w badanej próbce są poddawane działaniu czynników wywołujących jonizację – rozpad na cząstki naładowane (jonykationy i aniony). Jonizacja cząsteczek zachodzi np. w wyniku zderzeń między cząsteczkami o wysokiej energii kinetycznej (wysokiej temperaturze) albo wpływem bombardowania strumieniem cząstek o wysokiej energii (np. cząstek alfa) lub promieniowania elektromagnetycznego o odpowiednio dużej energii fotonówkwantów światła o małej długości fali:

    Ksyleny - (nazwa systematyczna: dimetylobenzen wzór sumaryczny: C8H10) - organiczne związki chemiczne - węglowodory aromatyczne stosowane głównie jako wysokowrzące rozpuszczalniki organiczne.Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.
    gdzie: E – energia fotonu, h – stała Plancka, c – prędkość światła w próżni, λ – długość fali

    W detektorach fotojonizacyjnych stosuje się promieniowanie o różnych długościach fali z zakresu nadfioletu (10–400 nm). Pod jego wpływem ulegają jonizacji te cząsteczki zanieczyszczeń powietrza, których energia jonizacji nie jest większa od wielkości fotonu. Powstające jony przemieszczają się w komorze jonizacyjnej aparatu w kierunku odpowiednich elektrod. Rejestrowane z użyciem elektrometru natężenie prądu elektrycznego, przepływającego w obwodzie pomiarowym jest skorelowane ze stężeniem związków chemicznych, które ulegają jonizacji.

    Aldehyd mrówkowy (formaldehyd, nazwa syst.: metanal), HCHO – organiczny związek chemiczny, pierwszy w szeregu homologicznym aldehydów. Został odkryty przez rosyjskiego chemika Aleksandra Butlerowa w 1859.Rekombinacja – w fizyce to połączenie się pary cząstek lub jonów o przeciwnych ładunkach elektrycznych, jest to proces odwrotny do jonizacji. Zjawisku rekombinacji jonu dodatniego i elektronu towarzyszy uwolnienie nadwyżki energii elektronu, zazwyczaj przez wypromieniowanie fotonu.

    Źródła promieniowania UV[ | edytuj kod]

    We współczesnych detektorach fotojonizacyjnych źródłami promieniowania UV są lampy bezelektrodowe (indukcyjne). Ich wprowadzenie do powszechnego użytku w latach 80. XX w. umożliwiło miniaturyzację aparatów, w tym produkcję mierników kieszonkowych osobistego użytku.

    Czujnik (sensor) – fizyczne bądź biologiczne narzędzie będące najczęściej elementem składowym większego układu, którego zadaniem jest wychwytywanie sygnałów z otaczającego środowiska, rozpoznawanie i rejestrowanie ich.Jon – atom lub grupa atomów połączonych wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio lub ujemnie.

    Promieniowanie jest emitowane przez wypełniający lampę gaz, pobudzany do emisji przez działanie pola elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej lub mikrofalowej. Długość emitowanego promieniowania (energia fotonów) zależy od rodzaju zastosowanego gazu. W urządzeniach komercyjnych stosuje się np. krypton, ksenon i argon, które emitują promieniowanie z pasmami o długości fali (maksimum piku):

    Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.
  • krypton – 123,9 (dominujące) i 116,9 nm (energia fotonu: 10,0 i 10,6 eV)
  • ksenon – 147,6 nm (dominujące) i 129,1 nm (8,4 i 9,6 eV)
  • argon – dwa nakładające się pasma z maks. 105,9 nm (11,7 eV)
  • Lampy oznacza się symbolami zawierającymi informację o energii fotonów. Najbardziej popularne są lampy kryptonowe, oznaczane symbolem te są oznaczane symbolem 10,6 eV lub 10,2 eV. Energia emitowanych fotonów decyduje o możliwościach zastosowania lamp. Lampy 9,5 eV umożliwiają oznaczanie stężenia np. benzenu i innych związków aromatycznych oraz amin. Stężenia takich związków, jak acetylen, formaldehyd lub metanol, oznacza się z użyciem lamp 11,7 eV, a stężenia amoniaku, etanolu lub acetonu – z użyciem lamp 10,2 eV (lub 10,6 eV).

    Detektor płomieniowo-jonizacyjny (FID; ang. Flame Ionization Detector) – jeden z najczęściej stosowanych detektorów w chromatografii gazowej.Lotne związki organiczne, LZO (VOCs, ang. volatile organic compounds) – grupa związków organicznych, wykazujących następujące własności:

    Przykładowe wartości energii jonizacji[ | edytuj kod]

    Zależność odpowiedzi PID od stężenia zanieczyszczeń[ | edytuj kod]

    Kształt krzywej wzorcowania PID
    Detektor PID zainstalowany w mobilnym laboratorium monitoringu powietrza (ABC-Erkundungskraftwagen)

    Wartości sygnałów elektrometru są w przybliżeniu liniowo zależne od stężenia analitów w niewielkim ich zakresie stężenia. Zaleca się stosowanie wzorcowania (kalibracji) przyrządu. W czasie kalibracji wyznacza się zależność wskazań przyrządu od stężenia izobutylenu. Odpowiednie zależności dotyczące innych związków są wyznaczane na podstawie współczynników korekcyjnych.

    Analiza chemiczna – badanie jakościowego (analiza jakościowa) i ilościowego (analiza ilościowa) składu chemicznego substancji.Obwód elektryczny – układ elementów tworzących drogę zamkniętą dla prądu elektrycznego. Obwód elektryczny tworzą: źródła prądowe i napięciowe, przewody elektryczne, wyłączniki oraz odbiornik. Odwzorowaniem graficznym obwodu jest schemat.

    Zastosowania detektorów PID[ | edytuj kod]

    PID są popularnymi detektorami eluatów, umieszczanymi na wylocie z kolumn do chromatografii gazowej w wielu typach chromatografów, często w zestawach z innymi detektorami.

    Detektory fotojonizacyjne, stosowane jako samodzielne analizatory, są rekomendowane do oznaczeń stopnia zanieczyszczenia środowiska, np. przez Environmental Protection Agency. Są stosowane zarówno stacjonarne, wielofunkcyjne aparaty laboratoryjne, jak sprzęt zminiaturyzowany, montowany mobilnych laboratoriach monitoringu środowiska lub kieszonkowy (zapewnienie bezpieczeństwa w warunkach pracy). Urządzenia stacjonarne są też montowane zakładach przemysłowych, np. w celu prowadzenia ciągłego monitoringu emisji zanieczyszczeń.

    Ultrafiolet, nadfiolet, promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie nadfioletowe (skrót UV) – promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 nm do 400 nm (niektóre źródła za ultrafiolet przyjmują zakres 100–400 nm), niewidzialne dla człowieka. Promieniowanie ultrafioletowe są to fale krótsze niż promieniowanie widzialne i dłuższe niż promieniowanie rentgenowskie. Zostało odkryte niezależnie przez niemieckiego fizyka, Johanna Wilhelma Rittera, i brytyjskiego chemika, Williama Hyde’a Wollastona, w 1801 roku. Nanometr (symbol: nm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jest to jedna miliardowa metra czyli jedna milionowa milimetra. Jeden nanometr równa się zatem 10 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-9 m oznaczający 0,000 000 001 × 1 m. Rzadko stosowana jest również stara nazwa milimikron.

    W czasie badań hydrologicznych lub geologicznych PID umożliwiają dokonywanie pośrednich oznaczeń stężenia LZO w wodzie lub glebie (np. rozpuszczalniki chloropochodne, produkty ropopochodne, wycieki z oczyszczalni ścieków). Hewitt i Lukas stwierdzili liniową zależność odpowiedzi PID nad powierzchnią gruntu od stężenia benzenu, toluenu, ksylenów, dichloroetylenów i trichloroetylenu w glebie.

    Wzorcowanie - ogół czynności ustalających relację między wartościami wielkości mierzonej wskazanymi przez przyrząd pomiarowy a odpowiednimi wartościami wielkości fizycznych, realizowanymi przez wzorzec jednostki miary wraz z podaniem niepewności tego pomiaru.Argon (Ar, łac. argon) – pierwiastek chemiczny będący gazem szlachetnym. Jest praktycznie niereaktywny i nie ma żadnego znaczenia biologicznego, jest także jednym ze składników powietrza. Argon wyodrębnili i zidentyfikowali Lord Rayleigh i sir William Ramsay w 1894 roku.

    Kieszonkowe urządzenia z detektorami fotojonizacyjnymi są dostępne dla indywidualnych użytkowników, jako łatwe w obsłudze środki do ochrony osobistej.

    Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Photoionization detector (PID) HNU (ang.). W: SOP#:2114 [on-line]. www.dem.ri.gov/pubs, 10.06.1994. [dostęp 2011-08-03].
    2. Photoionization detectors (ang.). International Sensor Technology intlsensor.com. [dostęp 2011-08-03].
    3. tłum. Karolina Hierasimczyk (korekta: W. Wardencki, J. Namieśnik): Chemia analityczna; Chromatografia, cz. VIA. Detektory (pol.). W: Skrypt Politechniki Gdańskiej [on-line]. 2002. [dostęp 2011-08-03].
    4. Ion Science PhoCheck Tiger - How to clean the PID Lamp Czyszczenie lampy wykrywacza kieszonkowego (ang.). W: Video [on-line]. www.youtube.com. [dostęp 2011-08-03].
    5. Janusz Curyło, Waldemar Wardencki. HS-SPME-CGC-PID determination of aldehydes in rectified spirits and vodkas after derivatisation with 2,4,6-trichlorophenylhydrazine (TCPH). „Chemia Analityczna”. 50, s. 735, 2005 (pol.). 
    6. GC Detector Overview (16 types) (ang.). [dostęp 2016-03-07].
    7. PID - Photo Ionization Detector (ang.). [dostęp 2016-03-07].
    8. Wireless Detection - Detectors; AFC International (ang.). [dostęp 2016-03-07].
    9. Stacjonarne analizatory z detektorem fotojonizacyjnym PID MGA; jednogazowy analizator modułowy do ciągłego monitoringu procesów przemysłowych100 (pol.). [dostęp 2011-08-03].
    10. Stacjonarne analizatory z detektorem fotojonizacyjnym PID TX 401M i TX 401M (pol.). [dostęp 2011-08-03].
    11. Detektory PID w pomiarach LZO w wodzie i glebie (pol.). [dostęp 2016-03-07].
    12. photoionisation detectors (PID)MiniRAE 3000 (ang.). www.ribble-enviro.co.uk. [dostęp 2011-08-03].
    13. Ion Science PhoCheck Tiger - The user calibration process (ang.). W: Video [on-line]. www.youtube.com. [dostęp 2011-08-03].


    Chromatografia gazowa (ang. Gas chromatography, GC) - technika analityczna chromatograficzna, w której fazą ruchomą jest gaz (najczęściej hel, argon, azot wysokiej czystości, coraz rzadziej wodór), a fazą stacjonarną adsorbent lub absorbent, pokrywający nośnik (wypełnienie kolumny lub jej ścianki). Technika GC umożliwia ustalenie procentowego składu mieszanin związków chemicznych, w których występuje ich nawet kilkaset. Stosując klasyczną detekcję (np. z użyciem katarometrów) można dokonać orientacyjnej identyfikacji składników mieszaniny na podstawie ich czasów retencji. Niemal jednoznaczną identyfikację umożliwia użycie spektrometru mas jako detektora (Gas chromatography - mass spectrometry, GC-MS).Promieniowanie alfa – promieniowanie jonizujące emitowane przez rozpadające się jądra atomowe, będące strumieniem cząstek alfa, które są jądrami helu.




    Warto wiedzieć że... beta

    Związki aromatyczne – związki organiczne posiadające w cząsteczce zdelokalizowane elektrony π, tworzące tzw. układ aromatyczny. Zapewnia on cząsteczce dużo większą trwałość niż należałoby oczekiwać dla związku zawierającego wiązania podwójne.
    Stała Plancka (oznaczana przez h) jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Ma wymiar działania, pojawia się w większości równań mechaniki kwantowej.
    Emisja zanieczyszczeń - to wprowadzanie do środowiska wytworów działalności człowieka (zanieczyszczeń), a w szczególności:
    Kwant – najmniejsza porcja, jaką może mieć lub o jaką może zmienić się dana wielkość fizyczna w pojedynczym zdarzeniu; np. kwant energii, kwant momentu pędu, kwant strumienia magnetycznego, kwant czasu.
    Zanieczyszczenie środowiska — stan środowiska wynikający z wprowadzania do powietrza, wody lub gruntu, substancji stałych, ciekłych lub gazowych lub energii w takich ilościach i takim składzie, że może to ujemnie wpływać na zdrowie człowieka, przyrodę ożywioną, klimat, glebę, wodę lub powodować inne niekorzystne zmiany, np. korozję metali.
    Kation − jon o ładunku dodatnim (+). Indywiduum chemiczne występujące zawsze w obecności jonu o ładunku przeciwnym (anionu) w przypadku medium elektrycznie obojętnego (zasada zachowania ładunku). Kationy mogą być zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Podczas elektrolizy stopionych soli jak i roztworów wodnych z rozpuszczoną substancją jonową, kationy podążają do elektrody ujemnej (o dodatnim potencjale) zwanej katodą.
    Krypton (Kr, łac. krypton) – pierwiastek chemiczny, z grupy helowców w układzie okresowym. Jest to bezbarwny, niemalże niereaktywny gaz.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.902 sek.