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气体检测仪PID技术原理传感器中紫外灯的选择

1、选择10.6ev的紫外灯作为pid光源。
紫外灯的电离电位是影响传感器信号的关键参数。紫外灯的波长需小于120nm,才具有足够的电离能将气体分子电离,一般的紫外灯根本无法满足。市面上专门针对pid气体传感器设计的紫外灯按紫外光的波长(能量)分为三种:9.8ev,10.6ev和11.7ev。其中11.7ev的uv灯由于所发出的光的电离能(ip)*高,故pld检测范围*宽。但是所有11.7ev的紫外灯都是用氟化锂材料作为高能紫外线输出窗口。氟化锂晶体材料在灯管玻璃上的封装是相当困难的。当它不使用时在空气中氟化锂晶体材料会吸收水分,导致窗口涨大,削弱了通过它的紫外线的强度。氟化锂晶体材料也会因为uv的照射而逐渐老化,导致整个仪器损坏。这些因素共同作用导致了11.7ev灯寿命的变短。一个10.6ev的紫外灯可持续使用24-36个月,而一个11.7ev的灯只能持续使用2-6个月。同时11.7ev的紫外灯的造价远远高于9.8ev和10.6ev,进一步降低了其适用性。
11.7ev的紫外灯一般只有当化合物(二氯甲烷,氯仿,)的电离电位超过10.6ev时才使用。同时,9.8和10.6ev具有很多11.7ev的紫外灯不具有的优点:
9.8和10.6ev的pid有更强的针对特性:低电离能意味着能检测到较少的化学物质。
9.8和10.6ev的pid持续使用不少于一年:它的使用寿命和成本与一氧化碳传感器相当。
9.8和10.6ev的pid更加灵敏:11.7ev的灯灵敏度较低:主要是山于它的窗口材料氟化锂晶体对11.7ev的紫外光有阻碍作用。出射光能量的降低使得被测物质难以充分电离,因此,要求11.7ev的pid高精度地检准确的数据是很难实现的。
本系统选择的10.6ev灯电离能高于绝大部分有机分子的结合能,且价格较低寿命较长。按照紫外灯的发光原理可以分为电极放电灯,射频激发灯和无极灯。本系统选择的rae公司生产的无极灯相比较具有较高的寿命和激发效率,同时功耗也较低,地满足了系统对体积和功耗的要求。
2、紫外灯的激发方式
紫外灯的激发形式如下图所示,紫外灯的外围由两个对称的铜片包围,面积约1cm*2cm,在两个铜片间通上高频高压电(频率100khz,峰峰值大于800v,电压极值大于1500v),激发紫外灯发光。由于铜片间加有高压电,若遇到容易点燃产生明火。因此为防止爆炸铜片需用黄金纸包着。
图 紫外灯的激发原理
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