光离子化传感器原理，PID光离子传感器的工作原理

很多朋友对光离子化传感器原理，PID光离子传感器的工作原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

原理：由紫外光源和气室组成。紫外线发光的原理和荧光灯一样，只是频率高，能量大。气体到达气室后，被紫外灯发出的紫外光电离，产生电荷流，气体浓度与电荷流的大小成正相关，所以通过测量电荷流可以测出气体浓度。特殊气体：物理形态多变，化学过程和反应产物复杂多样。包括无机气体如氨、有机气体如甲苯等。

先前介绍的各种气体传感器在检测复杂气体方面面临巨大挑战。比如对于有机蒸气的检测，红外吸收原理就面临着难以克服的困难：a .由于分子量大，有机蒸气的特征吸收波长长，红外吸收后的能量变化小，所以灵敏度通常很低。b、长分子链的有机蒸气容易被吸收，会附着在检测器上，破坏光的传输。

c、无法检测voc总量。如果实现红外系统的总量评估，需要全光谱响应滤光片、探测器和全光谱红外光源。这个要求不仅很难实现，即使实现了，在全光谱范围内无机气体和水的干扰也是自然的。而化学传感器中的半导体易受无机气体、温度和湿度的干扰，浓度分辨率低。虽然它们具有较宽的检测范围和多种覆盖气体，但它们仍然只适用于低端应用。

在这种背景下，PlD是工业现场voc检测的较好选择。与其他传感器相比，PID仅对少数无机气体敏感，如氨和磷化氢，因为大多数无机气体具有高电离能(大于11.7ev)。目前PID灯的最大紫外辐射能量只有11.7ev，所以PID的响应可以认为是石化园区voc的响应。PID工作原理简介1、真空玻璃腔体内充有氩、氪等高纯度稀有气体。

玻璃腔用透射紫外光的氟化镁单晶密封，其中氟化镁晶体对紫外光透明。3、在玻璃腔的外壁上放一个电极。

4、在氟化镁的窗口上加一个电极和一个电场作为待测气室，这是一个完整的能电离VOC的UV灯。工作时，在玻璃腔外施加高频电场，紫外线灯内的稀有气体被施加的电场电离，产生电子和离子。当电子和离子重组时，它们以紫外光的形式辐射能量。紫外光穿过氟化镁的窗口到达气室。气室中的待测气体被紫外光电离产生电子和离子，电荷在电场作用下产生电流，因此可以进行测量。

不难想到，PlD的稳定运行需要1、PID必须辐射出足够的能量来电离被测气体；2、产生紫外光的高频电场必须稳定；3、玻璃腔内不应有杂质气体，杂质气体会引起附加电离，影响紫外发光效率；4、紫外光谱稳定均匀；

紫外光到气室的透射是稳定和均匀的，并且它不会与构成气室的金属电极材料相互作用而产生重金属沉积。重金属在紫外辐射窗口中的沉积将阻止紫外光到达气室。

这就要求紫外灯内填充的发光物质必须是气体，才能均匀发光并透射。腔内不能有杂质气体，以防止额外的电离等。这些要求决定了发光气体只能是稀有气体，窗口材料必须对紫外光透明，具有稳定的物理化学性质。事实上，紫外窗口材料的选择是极其有限的，这些有限的条件最终决定了PID应用的局限性。为什么现在的PID不能测量丙烷、乙烷、甲烷和大部分无机物？

PID的本质是将被测物质电离，然后测量电荷流量。电离需要能量。目前PID最常见的紫外辐射能量有8.3ev、9.8ev、10.6ev，电离甲烷所需能量为12.6ev，乙烷为11.56ev，丙烷为10.95ev，二氧化碳为13ev。

事实上，人们确实想开发能量更高的PID，但条件是稀有气体的种类极其有限，紫外波长(能量)由稀有气体本身的电子能级决定，人类无法改变；另一个限制条件是具有特定波长的紫外光透射窗材料。能透过什么样的紫外光取决于窗口材料的晶格常数，在目前的材料体系中选择极其有限。

虽然人们已经开发出了11.7ev的发光体，但唯一合适的窗口材料是氟化锂(LiF)，它容易吸水，导致11.7ev的PID寿命只有两个月。也就是说，由于输出能量的限制，目前的紫外灯仍然无法探测到甲烷等电离能较高的物质。PID为什么没有选择性？

如果我们选择的PID的紫外辐射能量为10.6ev，就意味着在被测环境中所有电离能小于10.6ev的气体分子都会被电离，我们测得的电荷流是所有电离气体的电荷流之和，而不是某一种气体的电荷流，这就决定了PID的非选择性。

PID工作时，气室中的电离物质相遇会减少，长链分子和灰尘会沉积在窗口表面。另外，传感器产生的离子流轰击气室电极时，会在窗口表面沉积重金属，明显影响紫外光的透射，造成零点漂移，灵敏度降低，影响检测结果。其实除了PID灯的制备技术，气室的设计和PID灯紫外透射窗的清洗技术也是核心技术之一。PID的未来：

1、PID将作为理想的非放射性离子源永远存在；2、提高充气前PID灯内填充气体的真空度和纯度，以提高发光效率和发光稳定性；3、开发新型窗口材料和加工精度，提高透光率、出射光均匀性、封装质量、稳定性和寿命；4、防止因分散而导致的重金属在窗口沉积，延长使用寿命；5、车窗清洁技术，防止大分子有机物和小颗粒沉积；

6、输出能量更高的长寿命PID灯的开发；

7、小体积。

以上知识分享希望能够帮助到大家！