MiniPID 2: Explicación de la lámpara del sensor PID

¿Tiene curiosidad por saber cómo funcionan los sensores PID MiniPID 2?

Introducción: Sensores PID MiniPID 2 y su funcionamiento

Los MiniPID 2 de ION Science constan de una lámpara ultravioleta de salida de alta energía y tres electrodos. Los compuestos orgánicos volátiles (COV) entran en la cámara de detección y son ionizados por la luz ultravioleta. Un electrón cargado negativamente es expulsado de la molécula convirtiéndola en cargada positivamente. El electrón cargado negativamente es atraído por el electrodo cargado positivamente. La molécula cargada positivamente es atraída por el electrodo negativo. Esto crea una pequeña corriente que se amplifica, la señal aumenta y disminuye con la concentración de gas COV.

Los sensores de fotoionización estándar tienen problemas: si la cámara del sensor se contamina con suciedad del aire, la humedad ambiental puede ser absorbida por la contaminación, creando una vía conductora entre los electrodos. Este camino conductor crea una señal artificial que varía con la humedad. La suciedad del aire también puede recubrir la ventana de la lámpara, lo que, con el tiempo, reduce la sensibilidad. Para combatir estos efectos de la contaminación, ION Science dispone de un exclusivo electrodo de cerca patentado y de un sistema anticontaminación. El sistema anticontaminación consiste en una fina membrana tejida de PTFE que cubre la entrada de la cámara del sensor. No sólo bloquea el paso a las partículas más grandes, sino que también retiene el ozono, que se genera de forma natural en la cámara del sensor. El ozono limpia la cámara del sensor y la ventana de la lámpara, ayudando al sensor a mantener un rendimiento óptimo. Aunque la cámara del sensor de ION Science pueda contaminarse, el electrodo de la valla de ION Science bloquea el paso entre los dos electrodos principales. Esto elimina prácticamente los efectos de la humedad. Todos los sensores PID de ION Science tienen un electrodo de cerca y un sistema anticontaminación.

Para obtener más información sobre el funcionamiento del MiniPID, vea el breve vídeo.

Explicación de la diferencia entre 10,0 eV, 10,6 eV y 11,7 eV (salida de energía de la lámpara)

En un sensor de fotoionización (PID), el tipo de lámpara y su nivel de energía asociado, medido en electronvoltios (eV), son factores fundamentales que determinan la sensibilidad del sensor a diversos compuestos orgánicos volátiles (COV) y su idoneidad para aplicaciones específicas. Hay tres tipos de lámparas comunes -10,0 eV, 10,6 eV y 11,7 eV- que ofrecen distintas capacidades.

La lámpara de 10,0 eV, con un nivel de energía de 10,0 eV, destaca en la detección de COV con potenciales de ionización inferiores a 10,0 eV, como el benceno y el tolueno. Su uso es habitual en la vigilancia del medio ambiente, la higiene industrial y la investigación de vertederos de residuos peligrosos.

¿Cómo funciona la lámpara MiniPID 2 10,0 eV?

Los 10,0 eV de ION Science se consiguen utilizando una potente lámpara de 10,6 eV junto con una ventana de filtro de 10,0 eV alojada en la pila de electrodos.

En cambio, la lámpara de 10,6 eV, que emite fotones a 10,6 eV, ofrece una energía ligeramente superior, lo que la hace versátil para una gama más amplia de COV, incluidos aquellos con potenciales de ionización más altos. Sirve para aplicaciones de monitorización medioambiental, evaluaciones de la calidad del aire interior y escenarios de respuesta a emergencias. Por último, la lámpara de 11,7 eV, con un nivel de energía de 11,7 eV, presenta la energía más alta de las tres. Esto permite detectar una amplia gama de COV con potenciales de ionización más altos. En consecuencia, se adapta a aplicaciones especializadas como industrias petroquímicas, respuesta a materiales peligrosos y entornos de investigación.

En esencia, la elección entre estos tipos de lámparas PID depende generalmente de la aplicación y de los COV específicos que se necesiten detectar. Las lámparas de mayor energía ofrecen una sensibilidad más amplia y las de menor energía se adaptan a compuestos objetivo más especializados. La selección de la lámpara adecuada es fundamental para garantizar una detección precisa y fiable en su contexto medioambiental o industrial específico.

Energía de ionización

La energía de ionización de los gases, a menudo denominada simplemente energía de ionización, es un concepto fundamental en química y física. Es la cantidad de energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo o ion en fase gaseosa, convirtiéndolo así en un ion cargado positivamente. Este proceso suele representarse mediante la siguiente ecuación:

M → M⁺ + e-

En esta ecuación:

M representa el átomo neutro en fase gaseosa.

M⁺ representa el ion cargado positivamente producido después de extraer el electrón.

e- representa el electrón expulsado.

La energía de ionización suele expresarse en unidades como electronvoltios (eV) o julios por mol (J/mol). Es una propiedad importante de los elementos porque puede proporcionar información valiosa sobre la reactividad y la configuración electrónica de un elemento.

Los sensores PID MiniPID 2 VOC de ION Science responden a una amplia gama de sustancias químicas gaseosas volátiles orgánicas y algunas inorgánicas ("volátiles"). Para que el sensor PID responda a un volátil, la energía de fotones de la lámpara debe ser mayor que su energía de ionización (IE). Como ya se ha mencionado en este blog, los PID de ION Science están disponibles con lámparas que emiten luz de una energía máxima de 10,0 eV, 10,6 eV y 11,7 eV.

energía_de_ionización

Factores de respuesta de los PID de ION Science

El factor de respuesta (RF) relaciona la sensibilidad del PID a un compuesto concreto con la sensibilidad al gas de calibración estándar isobutileno. El RF es inversamente proporcional, de modo que cuanto menor sea el RF, mayor será la sensibilidad, y viceversa.

Lo ideal sería calibrar la respuesta del PID a un compuesto utilizando condiciones similares a las de la aplicación final. Por ejemplo, calibrando el PID para el compuesto en el rango de concentración de interés. Sin embargo, esto no suele ser práctico. Debido a su seguridad, coste y disponibilidad, a menudo se utiliza isobutileno para calibrar el PID y una RF para convertir la medición calibrada de isobutileno en una medición del volátil objetivo:

Concentración del producto químico objetivo = medición calibrada de isobutileno x RF

Por ejemplo, la RF del anisol es 0,59 con una lámpara de 10,6 eV. Esto significa que 0,59 ppm de anisol proporciona la misma respuesta PID que 1 ppm de isobutileno. Una respuesta de 10 ppm a anisol, de una unidad calibrada para isobutileno indicaría:

Concentración de anisol = 10 ppm x 0,59 = 5,9 ppm

ION Science lleva a cabo continuamente programas de investigación y desarrollo de PID. Como tal, se han medido los RF de muchos productos químicos utilizando diferentes variantes de PID y lámparas de diferentes energías e intensidades de fotones.

Al calibrar, para obtener la máxima precisión, ION Science recomienda calibrar con el gas objetivo a la concentración de medición deseada. Sin embargo, cuando esto no resulte práctico, se pueden consultar más de 800 RF en el artículo técnico "TA-02", que se puede descargar a continuación.