مقایسه دتکتور گاز با آنالایزر گاز
تفاوت های فاحش چندانی مابین دتکتور گازی و آنالایزر گاز وجود ندارد در ادامه این مقاله از آداک فرایند سپهر هر دو دستگاه را ابتدا بررسی کرده و در آخر تفاوت ها را بیان می‌کنیم.
آنالایزر گاز چیست؟
آنالایزر گاز یک دستگاه تخصصی است که برای اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل ترکیبات گازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه‌ها معمولاً برای اندازه‌گیری اجزای مختلف گازهایی مانند اکسیژن، کربن دی اکسید، نیتروژن، متان، هیدروژن و سایر ترکیبات گازی که در محیط‌های مختلف مانند صنایع، آزمایشگاه‌ها، محیط‌های پزشکی و حتی فضا به کار می‌روند، استفاده می‌شوند.
این دستگاه‌ها از روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری گازها استفاده می‌کنند، از جمله روش‌های نسبتاً ساده مانند اندازه‌گیری فشار و دما تا روش‌های پیشرفته‌تری مانند جذب نوری، کروماتوگرافی گازی و کروماتوگرافی مایع. هر کدام از این روش‌ها قابلیت تشخیص و اندازه‌گیری اجزای خاصی از گازها را دارند و بسته به نیاز و مقصد استفاده، انتخاب می‌شوند.
آنالایزرهای گاز به دلیل دقت و قابلیت های بالا، در صنعت ابزار دقیق از اهمیت بسیاری برخوردارند. آنها در کنترل فرایندهای صنعتی، ارزیابی کیفیت هوا و آب، اندازه‌گیری گازهای خطرناک و مانیتورینگ محیط زیست استفاده می‌شوند. همچنین، در زمینه‌های پژوهشی و پزشکی نیز از آنها به عنوان ابزارهای حیاتی برای تحقیقات و تشخیص بیماری‌ها استفاده می‌شود.
اجزا و قطعات آنالایزر گاز
آنالایزر گاز، یک دستگاه پیچیده است که از تعداد زیادی اجزا و قطعات تشکیل شده است. برخی از اجزا و قطعات اصلی آنالایزر گاز عبارتند از:
سنسورها: برای تشخیص و اندازه‌گیری ترکیبات گازی در نمونه.
ستون کروماتوگرافی: جهت جداسازی ترکیبات گازی.
دتکتور: برای تحلیل سیگنال‌های گازی و تشخیص ترکیبات.
پمپ: برای تأمین جریان نمونه گازی به داخل دستگاه.
واحد کنترل: جهت کنترل و مدیریت عملکرد دستگاه.
نمایشگر: برای نمایش نتایج و اطلاعات مربوط به تجزیه و تحلیل گازها.
واحد نمونه‌برداری: برای جمع‌آوری نمونه‌های گازی از محیط مورد مطالعه.
واحد پردازش داده: برای پردازش و ذخیره‌سازی داده‌های حاصل از تجزیه و تحلیل گازها.
واحد گاز کنترل: برای کنترل و تنظیم جریان گازها و نمونه‌های مورد استفاده در دستگاه.
واحد خنک کننده: برای خنک کردن نمونه‌های گازی قبل از ورود به دستگاه.
انواع آنالایزر گاز
در زمینه آنالیز گاز، انواع مختلفی از دستگاه‌ها و روش‌ها وجود دارد. برخی از این انواع به طور خلاصه عبارتند از:
کروماتوگراف گازی Gas Chromatograph (GC)
اسپکترومتر جرمی Mass Spectrometer (MS)
اسپکترومتر فوریه تبدیل مادون قرمز Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR)
آشکارساز یونیزاسیون شعله Flame Ionization Detector (FID)
آشکارساز هدایت حرارتی Thermal Conductivity Detector (TCD)
آشکارساز یونیزاسیون فتوتیون Photoionization Detector (PID)
سنسور الکتروشیمیایی Electrochemical Sensor
آنالایزر پارامغناطیسی Paramagnetic Analyzer
آنالایزر گاز مادون قرمز Infrared Gas Analyzer (IRGA)
آشکارساز یونیزاسیون شعله
آشکارساز یونیزاسیون شعله (FID) یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین آشکارسازهای مورد استفاده در آنالیز گاز است. این آشکارساز اصلی‌ترین بخش در دستگاه‌های کروماتوگراف گازی می‌باشد. عملکرد اصلی این آشکارساز بر اساس احتراق نمونه گازی در داخل یک شعله است که به صورت متمرکز و با قابلیت کنترل، ایجاد می‌شود.
وقتی یک نمونه گازی به شعله داده می‌شود، مواد آلی موجود در آن نمونه احتراق می‌شوند و یون‌های مثبت (کاتیون‌ها) و الکترون‌ها تولید می‌شوند. این الکترون‌ها به دستگاه الکترونیکی FID هدایت می‌شوند که در آن یک جریان الکتریکی ایجاد می‌شود. اندازه این جریان الکتریکی به میزان مواد آلی موجود در نمونه گازی که احتراق کرده است، بستگی دارد. با اندازه‌گیری جریان الکتریکی، مقدار و غلظت مواد آلی در نمونه گازی محاسبه می‌شود.
آشکارساز FID بسیار حساس و دقیق است و قادر به تشخیص و اندازه‌گیری مواد آلی با غلظت بسیار کمی در نمونه‌های گازی است. به علاوه، قابلیت کارکرد در دماها و فشارهای مختلف و همچنین قابلیت تجزیه و تحلیل نمونه‌های گازی با ترکیبات مختلف، از مزایای این آشکارساز می‌باشد.
آشکارساز هدایت حرارتی
آشکارساز هدایت حرارتی (TCD) یکی از آنالایزرهای پر استفاده‌ترین در دستگاه‌های کروماتوگراف گازی است. عملکرد اصلی این آشکارساز بر پایه انتقال حرارت در میان یک یا چند نازل حرارتی متمایز استوار است.
وقتی یک نمونه گازی از طریق نازل‌های حرارتی TCD عبور می‌کند، هر گازی با توجه به هدایت حرارتی خود، یک تغییر دمایی را در نازل‌ها ایجاد می‌کند. این تغییر دما به عنوان یک نشانگر برای تشخیص و اندازه‌گیری مقدار گاز در نمونه مورد نظر استفاده می‌شود.
با تغییرات حاصل در دمای نازل‌های حرارتی، مقاومت الکتریکی آنها نیز تغییر می‌کند. سنسورهای الکتریکی این تغییرات را اندازه‌گیری کرده و به صورت سیگنال الکتریکی به دستگاه آنالیز منتقل می‌کنند. با تحلیل این سیگنال‌های الکتریکی، مقدار و غلظت گازها در نمونه گازی تعیین می‌شود.
آشکارساز TCD به دلیل حساسیت بالا، پایداری و دقت در اندازه‌گیری مقادیر کمی گازها، از اهمیت ویژه‌ای در تجزیه و تحلیل نمونه‌های گازی در آزمایشگاه‌ها و صنایع مختلف برخوردار است.
آشکارساز یونیزاسیون فتوتیون PID
آشکارساز یونیزاسیون فتوتیون (PID) یکی از انواع آشکارسازهای استفاده شده در تجزیه و تحلیل گازها است. این آشکارساز بر اساس اصل یون‌شدن مولکول‌ها تحت تأثیر نور فرابنفش عمل می‌کند. وقتی نور فرابنفش به یک مولکول گازی اعمال می‌شود، الکترون‌های آن مولکول از حالت پایه به حالت بالاتری انتقال پیدا می‌کنند و یون می‌شوند.
سپس این یون‌ها توسط الکترودهای مخصوص آشکارساز PID جذب می‌شوند و جریان الکتریکی تولید می‌کنند که به عنوان سیگنال تشخیصی استفاده می‌شود. مقدار جریان الکتریکی تولید شده در آشکارساز با غلظت مولکول‌های گازی در نمونه متناسب است، بنابراین این آشکارساز قادر به اندازه‌گیری غلظت مواد آلی و غیرآلی مختلف در نمونه گازی می‌باشد.
آشکارساز PID به دلیل حساسیت بالا، سرعت واکنش سریع، و قابلیت تشخیص و اندازه‌گیری گازهای با ساختار مولکولی مختلف، در بسیاری از صنایع از جمله صنایع نفت، شیمیایی، پتروشیمی، ایمنی و بهداشت محیط و دیگر صنایع تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کروماتوگراف گازی
کروماتوگراف گازی (GC) یکی از دستگاه‌های متداول و موثر در علم شیمی تجزیه و تحلیل است. این دستگاه برای جداسازی و تحلیل ترکیبات گازی در نمونه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. عملکرد اصلی کروماتوگراف گازی بر اساس جذب و جداسازی ترکیبات مختلف گازی درون یک ستون کروماتوگرافی است.
در این دستگاه، نمونه گازی به ستون کروماتوگرافی تزریق می‌شود و سپس توسط یک جریان گاز حامل (کارآگاه) از ستون عبور می‌کند. در طول این مسیر، ترکیبات مختلف گازی با ستون تعامل می‌کنند و بر اساس ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خود جدا می‌شوند. به محض جداشدن، ترکیبات مختلف به ترتیب به آشکارسازهای مختلفی مانند فلم آیونیزاسیون شعله یا دتکتورهای مختلف می‌رسند که سیگنال‌هایی تولید می‌کنند که بر اساس آنها ترکیبات گازی تحلیل و شناسایی می‌شوند.
کروماتوگراف گازی به دلیل قدرت جداسازی و تحلیل بالا، دقت و حساسیت مناسب، و قابلیت استفاده در تحلیل ترکیبات پیچیده، در زمینه‌های مختلفی از جمله شیمی تجزیه و تحلیل، صنایع غذایی، پزشکی، فرآیندهای صنعتی و محیط زیست به کار می‌رود.
اسپکترومتر جرمی
اسپکترومتر جرمی یک دستگاه تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته است که برای تحلیل و شناسایی مولکول‌ها و یون‌ها با استفاده از اندازه‌گیری نسبت جرم به بار الکتریکی آنها به کار می‌رود. در این دستگاه، نمونه به صورت گازی یا مایع به اتم‌ها یا مولکول‌ها تجزیه می‌شود و سپس یون‌های تشکیل شده به وسیلهٔ یک یون‌ساز وسیع شده و در یک میدان الکتریکی متناوب حرکت می‌کنند.
با توجه به نسبت جرم به بار، یون‌ها مسیرهای مختلفی را طی می‌کنند و در انتها به طبقه‌بندی شده‌اند. پس از آن، این اطلاعات به صورت نمودارهای اسپکترم جرمی ثبت می‌شوند که به ما کمک می‌کند تا ترکیبات مختلف در نمونه را شناسایی و مقایسه کنیم.
اسپکترومترهای جرمی به دلیل دقت بالا، قابلیت شناسایی ترکیبات پیچیده، و قابلیت استفاده در حوزه‌های مختلف از علوم شیمیایی تا زیست شناسی و داروسازی، از اهمیت بسیاری برخوردارند و به عنوان ابزاری اساسی در تحقیقات علمی و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دتکتور گاز چیست؟
دتکتور گاز یک دستگاه یا حسگر است که برای تشخیص و اندازه‌گیری حضور یا غلظت گازهای خاص در محیط استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها بر اساس اصول فیزیکی یا شیمیایی عمل می‌کنند تا به شناسایی گازها بپردازند. هر دتکتور گازی معمولاً برای تشخیص یک یا چند گاز خاص طراحی شده است. برخی از انواع معروف دتکتورهای گاز شامل دتکتور هیدروکربن، دتکتور الکل، و دتکتور گازهای سمی مانند گاز کربن منوکسید (CO) و گاز آمونیاک (NH3) هستند.
دتکتورهای گاز معمولاً در محیط‌هایی که ممکن است با حضور گازهای خطرناک یا سمی مواجه شوند، نصب می‌شوند. این شامل صنایع نفت و گاز، صنایع شیمیایی، معادن، پالایشگاه‌ها، صنایع فولاد، پزشکی، و ساختمان‌ها می‌شود. این دستگاه‌ها معمولاً به صورت ثابت یا قابل حمل عرضه می‌شوند و نقش بسیار مهمی در ایمنی و بهداشت محیط زیست و انسان‌ها ایفا می‌کنند، زیرا به کمک آنها می‌توان به طور سریع و دقیق به شناسایی گازهای خطرناک و جلوگیری از وقوع حوادث و مشکلات احتمالی پرداخت.
انواع دتکتور گاز
به موارد زیر به عنوان انواع دتکتور گاز اشاره می‌شود:
دتکتور گاز الکتروشیمیایی Electrochemical Gas Detector
دتکتور گاز کاتالیتیک Catalytic Bead Gas Detector
دتکتور گاز مادون قرمز Infrared Gas Detector
آشکارساز یونیزاسیون Photoionization Detector (PID)
سنسور گاز نیمه‌هادی Metal Oxide Semiconductor (MOS) Gas Sensor
آشکارساز یونیزاسیون شعله Flame Ionization Detector (FID)
آشکارساز هدایت حرارتی Thermal Conductivity Detector (TCD)
دتکتور گاز پلیستور یا جفت کاتالیزور Pellistor Gas Detector
از لحاظ تشخیص گاز نیز دتکتورهای گاز در انواع مختلف از قبیل: دتکتور گاز هیدروژن - دتکتور گاز متان - دتکتور گاز اکسیژن - دتکتور گاز پروپان - دتکتور گازهای هیدروکربن - دتکتور گاز هگزان - دتکتور اتیلن اکساید - دتکتور گاز مایع - دتکتور سولفید هیدروژن - دتکتور آمونیاک - دتکتور کربن منوکسید - دتکتور گاز کلر برای کلرسازی و استخر ها.
تفاوت های دتکتور گاز با آنالایزر گاز چیست؟
تفاوت اساسی بین دتکتور گاز و آنالایزر گاز در استفاده و عملکرد آنها است. دتکتور گاز به عنوان یک بخش از دستگاه‌های آنالیز گاز مورد استفاده قرار می‌گیرد و وظیفه اندازه‌گیری و تشخیص مواد خاص در نمونه‌های گازی را بر عهده دارد. این دتکتورها معمولاً به عنوان قسمت انتهایی دستگاه‌های آنالیز گاز مانند کروماتوگراف گازی (GC) یا آنالایزرهای گازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دتکتور گاز وظیفه تحلیل و تشخیص گازها را بر اساس ویژگی‌های فیزیکی یا شیمیایی آنها، مانند جذب نور، هدایت حرارتی یا یون‌شدن توسط نور فرابنفش، دارند. به عنوان مثال، آشکارساز یونیزاسیون شعله (FID) و آشکارساز هدایت حرارتی (TCD) از جمله دتکتورهای متداول در دستگاه‌های آنالیز گاز هستند که وظیفه اندازه‌گیری و تشخیص مواد مختلف را دارند.
از سوی دیگر، آنالایزر گاز یک دستگاه کامل تر و جامع‌تر است که به صورت مستقل برای تحلیل و اندازه‌گیری ترکیبات گازی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها معمولاً شامل سیستم‌هایی برای جمع‌آوری نمونه، پردازش داده‌ها و تجزیه و تحلیل ترکیبات گازی با استفاده از دتکتورهای مختلف می‌باشند. بنابراین، اگرچه دتکتورها بخش مهمی از آنالیز گاز را تشکیل می‌دهند، اما آنالایزر گاز به عنوان یک دستگاه کامل‌تر و برجسته‌تر به منظور تحلیل گازها به کار می‌رود.
تفاوت اصلی بین دتکتور گاز و آنالایزر گاز در کاربردها و عملکرد آنها است. دتکتور گاز یک حسگر است که طراحی شده تا حضور و غلظت یک یا چند گاز خاص را در محیط تشخیص دهد. این دستگاه‌ها بر اساس اصول فیزیکی یا شیمیایی عمل می‌کنند و معمولاً برای تشخیص حضور گازهای خطرناک یا سمی در محیط‌های صنعتی یا محیط زیستی استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، یک دتکتور گاز می‌تواند برای تشخیص گازهای سمی مانند گاز کربن منوکسید (CO) یا گاز آمونیاک (NH3) در محیط‌های کاری استفاده شود.
از سوی دیگر، آنالایزر گاز یک دستگاه تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته است که برای تحلیل دقیق ترکیبات گازی در نمونه‌های مختلف استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها قادرند به طور دقیق غلظت ترکیبات مختلف گازی در یک نمونه را اندازه‌گیری و شناسایی کنند. برای این کار، نمونه گازی به دستگاه آنالیزر گاز منتقل می‌شود و سپس انواع مختلفی از تکنیک‌های تجزیه و تحلیل شیمیایی و فیزیکی اعمال می‌شود تا ترکیبات گازی تشخیص داده شود. به عنوان مثال، یک آنالایزر گاز ممکن است برای تجزیه ترکیبات گازی در نمونه‌های هوا، نمونه‌های نفتی یا نمونه‌های صنعتی استفاده شود.
بنابراین، اصلی‌ترین تفاوت بین دتکتور گاز و آنالایزر گاز در این است که دتکتور گاز بصورت دائمی برای تشخیص و شناسایی حضور یا غلظت گازهای خاص در محیط استفاده می‌شود، در حالی که آنالایزر گاز برای تجزیه و تحلیل دقیق ترکیبات گازی در نمونه‌های آزمایشگاهی و موردی استفاده می‌شود.