เครื่องวัดต่างๆ (Detector & Imager)
PID sensor สำหรับตรวจจับสารระเหยเร็ว (VOCs)

PID sensor สำหรับตรวจจับสารระเหยเร็ว (VOCs)

แชร์บทความนี้

จากข้อจำกัดของ Electrochemical sensor ในบทความเรื่องที่แล้วที่ไม่สามารถจะตรวจจับแก๊สพิษที่มีคุณสมบัติระเหยเร็วที่เราเรียกว่า Volatile organic compound (VOCs) ได้ ดังนั้นจำเป็นจะต้องเลือกใช้ Sensor ที่เราเรียกว่า PID ซึ่งเราจะมาทำความรู้จักและเรียนรู้ sensor ชนิดนี้กันครับ

แก๊สพิษที่มีคุณสมบัติระเหยเร็วที่เราเรียกว่า Volatile organic compound (VOCs) มีมากมายหลายสิบชนิด หลายสมการเคมี ตัวอย่างที่เรามักจะคุ้นๆดังภาพด้านล่าง

ตัวอุปกรณ์ภายใน sensor หลักๆจะประกอบไปด้วย หลอด UVพลังงานสูง มีขั่ว Anode กับขั่ว Cathode มีหลอดchamberในการก่อให้เกิดการ ionization และมีวงจรตรวจจับและขยายสัญญาณ

หลักการของ sensor ชนิดนี้จะอาศัยการยิงแสงUVพลังงานสูง ในที่นี้จะยกตัวอย่างของ MSA ที่จะให้พลังงานที่ 10.6eV พลังงานค่านี้จะมีผลต่อแก๊สที่ Sensor จะสามารถวิเคราะห์ค่าได้ ซึ่งจะแตกต่างกันในแต่ละผู้ผลิต พลังงานจากการยิงแสงUVจะถูกยิงเข้าไปในหลอด ionization chamber โดยพลังงานจากหลอดUVจะทำให้โมเลกุลของแก๊สเป้าหมายดูดซับพลังงานจนเกิดความไม่เสถียรของโมเลกุล ทำให้อีเล็กตรอนเกิดการแตกตัว อีเล็กตรอนมีประจุลบจะวิ่งเข้าหาขั่ว Anode โปรตอนมีประจุบวกจะวิ่งเข้าหาขั่ว Cathode วงจรตรวจจับและขยายสัญญาณจะทำการอ่านค่าและเทียบค่าเพื่อรายงานผลออกมาเป็นระดับการแจ้งเตือนต่างๆ

จะเห็นได้ว่าข้อดีของ Sensor แบบ Photoionization detector (PID) คือ สามารถที่จะตรวจวัดแก๊สพิษ (VOCs) ได้หลายสิบชนิดด้วย Sensor ตัวเดียว เพียงแต่ต้องอาศัยการคูณ Cross Factor เนื่องจากหน้าจอจะแสดงเพียงค่าเดียว แต่ก็มีวิธีการปรับตั้งการแสดงผลได้เพื่อความสะดวก เอาไว้จะมาแสดงวิธีการคูณ Cross Factor ภายหลังนะครับ

ถึงแม้ Sensor Photoionization detector (PID) จะเที่ยงตรงและแม่นย่ำ แต่ราคาค่าตัวก็ค่อนข้างสูง

ข้อสังเกต

เราจะเห็นได้ว่าส่วนใหญ่แล้วผู้ผลิตจะไม่ใส่ Sensor PID เพียงตัวเดียวโดดๆในเครื่องวัดแก๊ส และส่วนใหญ่จะไม่ใช้ Sensor PID ในการแจ้งเตือนการติดไฟทั้งที่ VOCs บางตัวสามารถติดไฟได้ ด้วยเหตุผล ดังนี้

ข้อแรก แก๊สติดไฟบางตัวยกตัวอย่าง Methane ตัวโมเลกุลมีค่าพลังงานการยึดตัว 12.61ev สูงกว่าพลังงานของหลอด UVที่ให้พลังงานแค่ 10.6eV (ในที่นี้อ้างอิงหลอด Sensor ของ MSA) ทำให้ไม่สามารถทำให้อีเล็คตรอนแตกตัวได้ จึงต้องไปอาศัย Sensor แบบ IR หรือ แบบวงจรวีตสโตน บริดจ์เซอร์กิต (Wheatstone bridge circuit) แทน

ข้อที่สอง อันตรายจากค่าความเป็นพิษมากกว่าและมาก่อนการติดไฟ ยกตัวอย่าง Benzene

NIOSH กำหนดค่าการรับสารที่เป็นอันตราย STEL ไว้ที่ 1 PPM

แต่ ค่าการติดไฟของ Benzene 1.2% Vol กลับอยู่ที่ 12,000 PPM

จะเห็นได้ว่ากว่าจะถึงการแจ้งเตือนการติดไฟก็ได้รับอันตรายที่ STEL 1 PPM เสียแล้ว