气体检测仪中PID技术原理传感器的工作原理及发展历史

    光离子化技术就是利用光电离检测器来电离和检测特定的易挥发有机化合物。光电离检测器可探测那些气体电离势能在紫外光源辐射能量水平之下的气体，其高能紫外辐射可使空气中大多数有机物和部分无机物电离，但仍保持空气中的基本成分如N2、O₂、CO₂、H₂0不被电离（这些物质的电离电位大于11eV）^[2]。

    光离子化一个*显著的特点就是气体被检测后，离子重新复合成原来的气体和蒸气，也就是说它是不具破坏性的检测器。可以通俗地讲，PID就是一台没有色谱柱的便携式色谱^[3]。由于可以检测极低浓度的挥发性有机化合物和其它有毒气体。因而对VOC检测具有极高灵敏度的PID就在应急事故的各类处理中有着无法比拟的优越性。随着科技的发展，它已经成为环境保护和实时检测污染等方面的强有力工具。

    光离子化作为一种检测手段已有三十多年的发展历史^[4]。早在1957年Robinson首先报导了这种仪器的研制。1961年Lovelock评论了色谱分析各种离子化技术，其中包括光离子化和火焰离子化检测器（FID）。1984年Devenport和Adlard对光离子化检测器作了评述。1974年前后．PID研制取得了突破性进展，人们找到了一种窗口材料，能够把紫外灯与光离子化池分开，成为两个互不干扰的独立空间。这就允许紫外灯在近真空的状态下放电，而保持电离室在一个大气压下工作，两者都工作在各自的*佳状态，而灯的紫外辐射几乎无损失地进入电离室。这样设计的PID在检测能力上提高了几个数量级．进入了实用阶段。

      1976年，美国的HNU公司推出了首批PID商品仪器，一经出现，就引起了美国、加拿大、前苏联、日本等国色谱分析工作者的重视。稍晚一些时候，原加拿大的Photovac公司推出了超灵敏有毒气体分析仪，美国的Tracor公司和Thermo Environmental Instruments公司推出了PID，日本的纪本公司推出了光离子化有机溶剂测试仪。同时，Perkin-Elmer公司和美国橡树岭国家实验室等有名公司和实验室也先后开展自己特色的光离子化仪器的研究工作。1983年光离子化学被美国国家环保局（EPA）、美国职业**与健康局（OSHA）和美国职业**与健康研究所（NIOSHA）定为环境大气中有毒物质分析检测方法^[5]。

1.2.2 国内外气体传感器研究现状

随着技术的快速进步，美国的华瑞（RAE）、英思科（Indsci）、热电（Thermo）、梅思安（MSA）、OI、SRI、Photovac、HNU、PE等公司、英国的离子科学（Ion Science）公司均推出自己特色的PID系列产品。1993年RAE推出世界上**台个人用便携式光离子化检测仪MicroRAE，2004年RAE推出世界上**台结合TVOC、可燃性气体、氧气、硫化氢和一氧化碳传感器于一体的佩戴式密闭空间进入气体检测仪EntryRAE。此外，Ion Science公司还生产出*低浓度可达1ppb的高精度PID，其生产的FIRSTCHECK 6000EX是世界上**台具有PPB级PID检测器的多组分气体检测仪，可以检测LEL、O₂、CO、H₂S等。2001年1月俄罗斯莫斯科探测分析仪器制造局的专家也研制出光电气体分析仪，能快速准确地测定气体成分及浓度。近年来，加拿大的约克（BW）公司和日本的一些株式会社也积极进军PID技术。

中国科学家在PID方面的进展也很迅速，中国科学院生态环境研究中心于1987年6月就开展了光离子化气体分析仪的研制工作，经过两年的努力，研制出了我国**台光离子化气体分析仪——110型光离子化气体分析仪^[6]和PID-200型光离子化有害气体检测仪^[4]。复旦大学电光源研究所和复旦大学科学仪器厂也于1988年8月研制出便携式光电离有害气体检测仪^[7]。北京东西分析仪器有限公司研制开发成功GC－4400型便携式光离子化气相色谱仪,成为国内**家产业化生产便携式光离子化气相色谱仪的生产厂商。

国内外研究产品举例及分析如下：

图1.1 Rea的主要产品ToxiRea Plus 

图1.2  PID-200智能表

表1.1 产品主要性能指标比较

综上所述，虽然目前国内PID气体传感器有了较大发展，但是针对潜在的泄漏事故的防范及处理控制技术则研究较少，存在体积大，功耗大，成本高等缺点，缺小一种微型化的、低功耗的气体传感检测设备来满足需要，而本课题研制的PID紫外传感器较好的克服了上述缺点，适用于自动监控报警，具有深刻的意义和广阔的应用前景。