光离子检测仪（PID）原理与应用

光离子技术原理 光离子检测仪（以下简称PID）能有效地用于多种危害物质的检测 ，zui大程度保护使用者的安全。市面上 检测危害物质的方法有很多种，和其它方法比较起来，PID原理具有响应速度快、操作简单、维护方便、体积小 巧及检测精度高等优势，经常用于检测挥发性有机化合物（VOCs）。

PID检测仪采用光致电离的原理来检测气体，当PID灯照射到待检测气体时，气体吸收能量被激活产生离子 游动，失去电子(e-)的物质变成带正电荷的离子，这个过程被称之为电离作用，下图可以帮助我们理解光致电离 的过程。

大多数元素和化合物都可以被离子化，但所需能量有所不同，而这种将化合物离子化的能量被称之为"电离 能"（IP），它以电子伏特（eV）为计量单位，对于气体和蒸汽来说，一般IP的范围从7eV - 16eV不等，IP为 7eV的物质则非常容易被电离，IP介于12eV – 16eV的物质则非常难被电离。常见物质的电离能（IP）如下： 物质名称 电离能（IP) 苯 9.25 己烷 10.13 甲苯 8.82 苯乙烯 8.47 甲基乙基 9.51 二甲苯 8.65 磷化氢 9.87 PID Lamp PID电离化学物质时会产生一个微弱的电流，该电流与物质浓度成比例，换算成ppm显示在屏幕上.

PID用紫外灯来电离化学物质，紫外灯的尺寸与普通手电筒灯泡近似，发出足够强度的红外光电离化学物质。 10.6eV灯可以电离所有IP低于10eV化学物质。当然，10.6eV灯也能电离所有9.8eV灯可电离的物质。有少数物 质(如甲醇、甲醛等)需要使用11.7eV灯才能电离，而11.7eV灯由于原理性缺陷导致寿命极短（几个月），因此 很多使用者使用其它方法来测量这类物质。

PID 能测量哪些物质 PID检测有机化合物比如苯、甲苯和二甲苯，也可检测某些无机物，比如NH3。通常来说，被检测化合物包 括C原子，即可被PID检测到，当然也有特例，比如CH4、CO是不能被PID检测到的。

下列常见物质是可以用 PID来检测的，包括：

 苯  甲苯  氯乙烯  正己烷  异丁烯  航空燃油  苯乙烯  丙烯醇  硫醇  三氯乙烯  全氯乙烯  磷化氢 PID 不能测量哪些物质  空气(N2, O2)  CO2  CO  SO2  天然气(甲烷)  HCl  HF,  SF6  臭氧 响应因数 理论上，用被测目标气体的标准气来标定PID是zui恰当的，然而实际操作过程中，有的现场的危害物质是混 合物，或特定的标准气体很难在市场上购买到，为了解决上述问题，我们引入响应因数的概念。当一个化合物 被光电离探头电离时， 产生一个电流。

这一响应是特定化合物的固有特性， 是由其分子结构决定的。不同的化 学物质，其响应曲线的斜率各不相同，我们以异丁烯为标准，因为它的电离性能处于大多数VOC中间，另外， 低浓度的异丁烯既不易燃也没毒副作用。所以，响应因数定义为探头对异丁烯的响应与探头对样气的响应的比 率。举例说明如下： 操作者正在使用一台经异丁烯标定过的检测仪，且响应因数默认异丁烯。当使用这台仪表采集硫化氢气体时， 显示读数为 100 ppm。由于硫化氢的响应因数是 3.46，则硫化氢的实际浓度为： 硫化氢的实际浓度 = 3.46 x 100 ppm = 346 ppm 临界极限值（TLV）和允许暴露极限值（PEL） PID关于VOC的默认报警值是基于异丁烯而设定，如果使用者检测其它气体，需要根据被检测气体的 TLV/PEL来重新设定报警值，该类接触极限值可以参考ACGIH, NIOSH, OSHA等相关标准。

指示器和分析仪 一种常见的误区认为PID是分析仪，在某个泄漏的现场，使用者期待PID告知哪种具体的有机化合物（物质 名称）存在，其实不然。PID是一种高灵敏度的检测工具，但不能识别现场到底是甲苯泄漏还是煤油泄漏，比 如，PID能告诉你现场是否有危害物质存在，但不能告诉你这些物质组分名称及对应占比。PID识别蒸气浓度的 典型应用过程如下（氯乙烯为例）： 1. 使用PID默认的异丁烯作为基准 2. 检测同时记录仪表上的读数 3. 通过标牌或MSDS识别具体物质，如果标牌或MSDS显示被测物质是氯乙烯 4. 重新设置PID的响应因数为氯乙烯，此后显示屏的读数就是氯乙烯实际浓度 职业健康 由于PID可以检测非常低的化合物浓度，是危害评估中zui快速、有效的诊断工具。

PID虽然不能用于辨别具 体物质名称，但广泛用于危害源识别及已知危害物质评估。尤其是某些特定场合的化工原料泄漏，可以用PID迅 速地判断危害物质是否存在，并参考特定物质的响应因数，来获取准确的浓度值。

密闭空间 工业生产过程中会产生很多毒气、蒸气及副产品，进入密闭空间前，通常用标准四合一检测仪评估进入风 险，但当环境更加复杂时，需要采用PID来评估，可发现更多的潜在风险，从而更大程度保证使用者的安全。 泄漏检测 通常，人们很难通过嗅觉来识别是否有泄漏，因为泄漏过程中的浓度往往比较低。

PID经常用来检测低浓度 的泄漏，zui低可达1ppm或者更低。由于PID响应迅速，也可用于泄漏源的查找，作业过程总，使用者需要佩戴 适当的PPE装备，根据浓度变化寻找泄漏源，浓度越高离泄漏源越近。

安全区域监控 在有危害物质泄漏的现场，通常用PID来监控及界定安全区域，达到实时动态监控的目的。比如，某现场发 生甲苯泄漏事故，10:50分，附近100米处界定线处检测甲苯浓度为5ppm， 11：05分，相同位置检测甲苯的浓 度为10ppm,由于区域内甲苯浓度上升，需要安全工作人员重新界定安全区域的界限，以便将相关人员疏散至更 远、更安全的地点。 喷溅轮廓界定 发生意外的危害物质喷溅时，救援或处置过程中经常伴随有大量的水及泡沫产生，液体等物质混合在一 起，导致事故鉴定人员无法判断喷溅的范围或轮廓，这时可以用PID来鉴定危害物质喷溅轮廓或影响范围，因为 PID对水、泡沫等没有反应。 残留治理 危害物质喷溅或泄漏经常污染水或土壤，对周围环境产生长期的毒副作用，PID可以用来分析土壤样品中的 残留危害物质，快速判定残留是否符合环境法规。