آشنایی با دتکتورهای فتویونیزان و شعله در پایش هوای محیط‌های خطرناک

آشنایی با دتکتورهای فتویونیزان و شعله در پایش هوای محیط‌های خطرناک

فرمت: Pdf  تعداد صفحات: 15

مقدمه

معمول ترین دتکتور برای ارزیابی ریسک های گازهای سمی، دتکتور فتویونیزان  (PID) است که ممکن است یک وسیله اندازه گیری مجزا بوده یا اینکه با سنسورهای دیگر بر روی یک دستگاه سوار شده باشد. دتکتورهای یونیزان شعله (FID) هم دتکتور دیگری است که قابلیت های خوبی برای تشخیص گازهای سمی در هوا دارد. هر دوی این وسایل از یک شکل یونیزاسیون استفاده می کنند که آن مکانیسم، ایجاد بار یونی است که توسط یک سنسور قابل قرائت باشد. استفاده از سنسورهای یونیزان در کاربردهای علمی کاملاً معمول است. روش های متعددی برای تولید انرژی یونی از طریق یونیزاسیون وجود دارد. دتکتور PID از یک لامپ ماورای بنفش استفاده می کند در حالی که FID از یک شعله هیدروژنی برای این منظور استفاده می کند. روش دیگر یونیزاسیون استفاده از تخلیه کرونا است که بعداً شرح داده خواهد شد. روش های یونیزاسیون متنوع اندام خروجی همه آن ها مشابه است: بخار ماده جداشده و تغییرات حاصله در بار الکتریکی نسبت به یک گاز مشخص کالیبره شده سنجیده می شود. هر دو نوع دتکتور PID و FID برای تشخیص انواع گازها استفاده می شوند اما مکانیسم اجرای یونیزاسیون در آن ها متفاوت است. همان طور که پیش تر بحث شد، دتکتورهای LEL نمی توانند در غلظت های پایین گازهای سمی قرائت داشته باشند. برای تیم های HAZMAT یک PID دتکتوری حیاتی محسوب می شود که می تواند این نقیصه را پوشش دهد. تیم هایی که دتکتورهای PID ندارند در معرض ریسک های جدی قرار دارند چرا که نمی تواند به راحتی مواد سمی در حوادث شیمیایی را تشخیص دهند.

دتکتورهای فتویونیزان  (Photoionization Detectors)

یک دستگاه PID که گاهی دستگاه پایش بخارات کلی هم خوانده می شود (شکل ۱)، می تواند گازهای آلی و برخی گازهای غیر آلی شامل آمونیاک، آرسین، فسفین، سولفید هیدروژن، برم و ید را تشخیص دهد.

شکل ۱- یک دتکتور PID. برای واحدهای یونیزان کننده نوری قادرند که LEL، اکسیژن، H₂S و CO را هم اندازه گیری کنند.

به دلیل توانایی این دستگاه در تشخیص طیف وسیعی از گازها در مقادیر جزیی، یک ابزار ضروری برای تیم های پاسخ محسوب می شود. دتکتور PID نشان نمی دهد که چه موادی در هوا وجود دارند بلکه نشان می دهد که چیزی در هوا وجود دارد. به عنوان یک وسیله پایش عمومی، PID می تواند وجود مواد خطرناک در محیط را تشخیص داده و به تیم پاسخ هشدار دهد. دستگاه های اولیه PID برای پالایشگاه های نفت و صنایع انبارشی طراحی شده بود. به دلیل ماهیت حساسی که دارند، این دستگاه ها قادرند مقادیر خیلی کم هیدروکربن ها در خاک را تشخیص دهند. بنابراین در عملیات خارج سازی مخازن زیر زمینی دارای کاربرد زیادی هستند. عارضه ساختمان بیمار (Sick Building) که در حال گسترش هم هست را می توان با این ابزار بررسی کرد و منابع آلودگی را پیدا کرد. حتی از PID در پاسخ به عملیات تروریستی هم استفاده می شود چرا که این دتکتور می تواند حضور طیف وسیعی از مواد سمی را تشخیص دهد. بزرگ ترین مزیت PID حساسیت بسیار بالای آن است که می تواند در 0.1 ppm قرائت را شروع کند. دتکتور PID می تواند تا 2000 ppm و برخی مدل های آن تا 10000 ppm را نمایش دهد. این قرائت بر حسب پی پی ام برای گاز کالیبره شده است که اغلب ایزوبوتیلن است. هنگامی که گاز ناشناخته است، از واحد قرائت اندازه گیری استفاده می کنیم. قرائت ۱۳۵ برای یک گاز ناشناخته در یک PID که محدوده 0.1-2000 ppm را قرائت می کند.

به این معنای این است که قرائت به اندازه ۱۳۵ واحد از محدوده 2000 خارج شده است. سیستم شرکت RAE دارای یک PID است که دامنه قرائت آن در حد ppb بوده و یک وسیله بسیار حساس محسوب می شود. مواد شیمیایی با TLV کمتر از 500 ppm سمی محسوب می شوند. بنابراین، PID یک وسیله مناسب برای تشخیص مواد سمی محسوب می شود. یک مشکل معمول در سنسورهای LEL (به استثنای MOS) این است که برای شروع قرائت نیازمند غلظت های بالا هستند. در بیشتر این سنسورها تا غلظت گاز به ۵۰ پی پی ام نرسد، قرائت آغاز نمی شود. می توان قرائت انجام شده در مانیتور LEL را استفاده از جدول ۱ به پی پی ام تبدیل کرد.

جدول 1: تبدیل درصد حجمی به  ppm

می توان به سادگی دریافت که تیم پاسخ در شرایط خطرناکی قرار بگیرد در حالی که حتی مشکل سمیت تشخیص داده نشده است. دستگاه PID برای یافتن مقادیر کم گازهای سمی در هوا استفاده داشته و سنسورهای LEL هم برای مشکلات بزرگ مثل آتش سوزی و نشت های شدید استفاده دارند. جدول ۲ مثال دیگری است که نشان می دهد چطور به اشتباه تصور می شود که اتمسفر ایمن است. فرض کنید که در حال پاسخ به گزارش استشمام بوی غیر عادی یک گاز در یک واحد عملیاتی هستید. به محض رسیدن از مانیتور چهار گازه استفاده می کنید. در پاسخ به یک گزارش بوی گاز، از چه نقطه ای از ماسک تنفسی خودتان استفاده می کنید؟ چه قرائتی در سنسور LEL به شما می گوید که از وسایل حفاظتی استفاده کنید؟ قبل از اینکه به سراغ جدول بروید، به پاسخ سوالات بالا فکر کنید.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ دتکتور و دستگاه های ارزیابی ریسک مواد سمی

⇐ آشنایی با سیستم ­های شمارش آشکارساز پرتوها و رادیو نوکلئوتیدهای هسته ای

⇐ آشکارسازهای گازهای قابل اشتعال