PID-Gasmessgerät für VOC einsetzen: Ionisationsenergie und Korrekturfaktoren richtig verstehen

VOC Messung mit PID Gasmessgerät und 10,6 eV Sensor

→ Produktkategorie: Gasmessgeräte und Gaswarngeräte

Ein PID-Gasmessgerät zeigt beispielsweise 50 ppm VOC an. Bedeutet das, dass tatsächlich 50 ppm Toluol, Benzol oder Hexan vorhanden sind?

In vielen Fällen lautet die Antwort:

Nein.

Ein Photoionisationsdetektor, kurz PID, reagiert auf zahlreiche flüchtige organische Verbindungen, allerdings nicht auf alle Stoffe und auch nicht auf jeden detektierbaren Stoff gleich stark. Entscheidend sind unter anderem die Energie der eingesetzten UV-Lampe, die Ionisationsenergie des Zielstoffes und die relative Empfindlichkeit des Sensors gegenüber diesem Stoff.

Viele PID-Geräte werden mit Isobutylen kalibriert. Wird anschließend beispielsweise Toluol, Benzol oder n-Hexan gemessen, kann ein Korrektur- beziehungsweise Response Factor erforderlich sein, um aus der Isobutylen-bezogenen Anzeige eine Konzentration des bekannten Zielstoffes abzuleiten.

Gleichzeitig darf ein Korrekturfaktor nicht mit Selektivität verwechselt werden. Ein PID kann in einem Gasgemisch normalerweise nicht erkennen, welcher der detektierbaren Stoffe das Signal verursacht. Sind mehrere VOC gleichzeitig vorhanden, entsteht eine gemeinsame Sensorreaktion.

Für die sichere Geräteauswahl reicht deshalb die Frage:

Misst der PID VOC?

nicht aus.

Zu prüfen sind mindestens:

welche Stoffe tatsächlich auftreten können,
deren Ionisationsenergie beziehungsweise Ionisationspotential,
die Energie der eingesetzten PID-Lampe,
der herstellerspezifische Korrekturfaktor,
Messbereich und erforderliche Auflösung,
Einzelstoff oder Gasgemisch,
Diffusions- oder Pumpenmessung,
Feuchte, Temperatur und mögliche Kondensation,
Kalibrier- und Prüfgaskonzept,
geforderte Alarm- und Arbeitsplatzgrenzwerte.

Ein PID ist ein sehr empfindliches Messverfahren für zahlreiche VOC, aber kein universeller Stoffanalysator. Eine korrekte Interpretation ist nur möglich, wenn Lampenenergie, Zielstoff, Korrekturfaktor und Messaufgabe zusammenpassen.

Wie funktioniert ein Photoionisationsdetektor?

Ein PID nutzt ultraviolettes Licht, um geeignete Gasmoleküle vorübergehend zu ionisieren.

Vereinfacht lässt sich der Vorgang darstellen als:

M + hν → M⁺ + e⁻

Dabei ist:

M das zu messende Molekül,
hν die Energie des UV-Photons,
M⁺ das positiv geladene Ion,
e⁻ das freigesetzte Elektron.

Die erzeugten Ionen und Elektronen werden in einem elektrischen Feld erfasst. Der daraus resultierende sehr kleine elektrische Strom wird verstärkt und als Konzentrationssignal ausgewertet.

Der Stoff wird dabei nicht wie bei einer Verbrennung im Sensor dauerhaft umgesetzt. Nach der Messung können sich Ion und Elektron wieder vereinigen.

Ob überhaupt eine Ionisation stattfindet, hängt jedoch davon ab, ob die Energie des UV-Lichts hoch genug ist.

Was bedeutet 10,6 eV bei einem PID?

Die Angabe:

10,6 eV

bezeichnet nicht den Messbereich des Gerätes.

Sie beschreibt die maximale Photonenenergie der eingesetzten UV-Lampe.

eV

steht für:

Elektronenvolt

Bei vielen tragbaren VOC-Gasmessgeräten ist eine 10,6-eV-Lampe verbreitet, weil sie einen guten Kompromiss zwischen breitem Nachweisspektrum und praktischer industrieller Anwendung bietet.

Daneben existieren abhängig vom PID-System beispielsweise Lampen mit:

10,0 eV,
10,6 eV,
11,7 eV.

Grundsätzlich gilt:

Je höher die Lampenenergie, desto mehr Stoffe können prinzipiell ionisiert werden.

Eine höhere Lampenenergie bedeutet jedoch nicht automatisch eine bessere Messung. Je mehr Stoffe der Sensor erfassen kann, desto geringer kann die Selektivität gegenüber gleichzeitig vorhandenen Verbindungen werden.

Lampenenergie und Ionisationsenergie richtig vergleichen

Jeder Stoff benötigt eine bestimmte Mindestenergie, um ein Elektron aus seinem Molekül zu lösen.

Diese wird als:

Ionisationsenergie

beziehungsweise häufig als:

Ionisationspotential

angegeben.

Die grundlegende Auswahlregel lautet:

Die Photonenenergie der PID-Lampe muss mindestens ausreichend hoch sein, um den Zielstoff zu ionisieren.

Beispiel

Ein Stoff besitzt ein Ionisationspotential von:

9,24 eV

und wird mit einer:

10,6-eV-Lampe

gemessen.

Die Lampenenergie liegt oberhalb der benötigten Ionisationsenergie. Der Stoff kann daher grundsätzlich vom PID ionisiert und detektiert werden.

Liegt das Ionisationspotential eines Stoffes dagegen oberhalb der Lampenenergie, erzeugt dieser Stoff normalerweise kein verwertbares PID-Signal.

Das führt zu einem wichtigen Grundsatz:

Ein PID erkennt nicht automatisch jedes Gas und auch nicht jeden VOC.

Welche Stoffe kann ein 10,6-eV-PID messen?

Eine 10,6-eV-Lampe kann zahlreiche flüchtige organische Verbindungen erfassen.

Typische Stoffgruppen sind unter anderem:

Aromaten,
zahlreiche Lösungsmittel,
Ketone,
Ester,
Alkohole,
Aldehyde,
bestimmte Kohlenwasserstoffe,
Bestandteile von Kraftstoffen,
bestimmte Amine,
verschiedene schwefelhaltige Verbindungen.

Typische mit einem 10,6-eV-PID detektierbare Stoffe sind beispielsweise:

Benzol,
Toluol,
Xylol,
Aceton,
n-Hexan,
Ethylacetat,
Styrol,
Trichlorethylen.

Auch einige anorganische Stoffe können auf einen PID reagieren. Der Begriff „VOC-Sensor“ beschreibt deshalb zwar die wichtigste Anwendung, aber nicht vollständig alle Stoffe, auf die ein PID reagieren kann.

Welche Stoffe erkennt ein PID nicht?

Ein häufiger Fehler besteht darin, einen PID als universellen Gassensor zu betrachten.

Viele wichtige Gase besitzen eine Ionisationsenergie oberhalb von 10,6 eV und werden daher von einem üblichen 10,6-eV-PID nicht oder nicht ausreichend erfasst.

Dazu gehören beispielsweise:

Methan,
Ethan,
Wasserstoff,
Sauerstoff,
Stickstoff,
Kohlendioxid.

Gerade Methan ist für die Sicherheitsbewertung besonders wichtig.

Eine Anzeige von:

0 ppm VOC

auf einem PID bedeutet daher nicht:

keine brennbaren Gase vorhanden

Für brennbare Atmosphären muss ein geeignetes Messprinzip für die zu erwartenden brennbaren Gase verwendet werden.

Warum wird häufig mit Isobutylen kalibriert?

Ein PID reagiert auf unterschiedliche Stoffe unterschiedlich stark. Für die Kalibrierung wird deshalb ein definierter Referenzstoff benötigt.

Sehr häufig wird:

Isobutylen

verwendet.

Das Gerät erhält bei der Kalibrierung eine bekannte Isobutylenkonzentration und ordnet der gemessenen Sensorreaktion den entsprechenden ppm-Wert zu.

Wird anschließend ein anderer Stoff gemessen, kann seine Sensorreaktion bei gleicher tatsächlicher Konzentration stärker oder schwächer als die von Isobutylen sein.

Genau hier kommt der Korrekturfaktor ins Spiel.

Was ist ein PID-Korrekturfaktor?

Der Korrekturfaktor, häufig auch:

Correction Factor

oder:

Response Factor

genannt, beschreibt die relative PID-Empfindlichkeit für einen Stoff im Vergleich zum Kalibriergas.

Bei einem mit Isobutylen kalibrierten PID gilt nach der bei vielen Herstellern verwendeten Definition vereinfacht:

c_Zielstoff = PID-Anzeige × Korrekturfaktor

Für Isobutylen selbst gilt:

Korrekturfaktor = 1

Korrekturfaktor kleiner als 1

Der PID reagiert auf den Stoff stärker als auf Isobutylen.

Die tatsächliche Konzentration des Zielstoffes ist dann kleiner als der unberichtigte Isobutylen-bezogene Anzeigewert.

Korrekturfaktor größer als 1

Der PID reagiert auf den Stoff schwächer als auf Isobutylen.

Die tatsächliche Konzentration ist entsprechend größer als der unberichtigte Anzeigewert.

Es muss immer die Korrekturfaktor-Tabelle des jeweiligen Herstellers beziehungsweise Sensors und der verwendeten Lampenenergie verwendet werden. Faktoren verschiedener Geräte dürfen nicht ohne Prüfung übertragen werden.

Korrekturfaktoren an praktischen Beispielen

Für einen 10,6-eV-PID können sich je nach Sensor beispielsweise folgende Werte ergeben:

Stoff	Ionisationspotential	Beispiel-Korrekturfaktor
Isobutylen	9,24 eV	1,0
Benzol	9,24 eV	0,50
Toluol	8,82 eV	0,56
n-Hexan	10,13 eV	3,0

Die Zahlen zeigen, warum eine nicht korrigierte VOC-Anzeige missverstanden werden kann.

Beispiel: PID zeigt 50 ppm Isobutylen-Äquivalent

Wenn ausschließlich Benzol vorhanden wäre und für das verwendete Gerät ein Faktor von:

0,50

gilt, ergibt sich:

50 ppm × 0,50 = 25 ppm Benzol

Für Toluol mit:

CF = 0,56

ergibt sich ungefähr:

50 ppm × 0,56 = 28 ppm Toluol

Für n-Hexan mit:

CF = 3,0

dagegen:

50 ppm × 3,0 = 150 ppm n-Hexan

Der identische Rohmesswert kann also je nach Stoff für sehr unterschiedliche tatsächliche Konzentrationen stehen.

Die genannten Faktoren gelten nicht pauschal für jeden PID. Maßgeblich ist die aktuelle Tabelle des Geräte- beziehungsweise Sensorherstellers.

Korrekturfaktor bei Alarmgrenzen berücksichtigen

Besonders wichtig wird der Korrekturfaktor, wenn das Gerät für Warn- oder Arbeitsplatzgrenzwerte verwendet wird.

Angenommen, ein PID zeigt Isobutylen-Äquivalente an und n-Hexan soll überwacht werden.

Für das verwendete System gilt beispielsweise:

CF = 3,0

Soll bereits bei:

50 ppm n-Hexan

reagiert werden, entspräche dies theoretisch einer Isobutylen-bezogenen Rohanzeige von:

50 ppm / 3,0 ≈ 16,7 ppm

Würde der Alarm stattdessen unkritisch auf:

50 ppm

Isobutylen-Äquivalent eingestellt, könnte die reale n-Hexan-Konzentration deutlich höher sein, bevor der Alarm ausgelöst wird.

Viele moderne Geräte können den Zielstoff direkt auswählen und den hinterlegten Faktor automatisch anwenden. In diesem Fall wird die Anzeige entsprechend umgerechnet.

Vor der Einstellung einer sicherheitsrelevanten Alarmschwelle muss deshalb eindeutig geklärt werden, ob das Gerät Rohwerte in Isobutylen-Äquivalenten oder bereits korrigierte Zielstoffwerte anzeigt.

Warum ein gewählter Zielstoff den PID nicht selektiv macht

Ein häufiges Missverständnis entsteht bei Geräten mit integrierter Stoffbibliothek.

Wird beispielsweise im Menü:

Toluol

ausgewählt, bedeutet dies normalerweise lediglich, dass das Gerät den hinterlegten Korrekturfaktor für Toluol auf das PID-Signal anwendet.

Der Sensor selbst erkennt dadurch nicht plötzlich ausschließlich Toluol.

Befinden sich gleichzeitig beispielsweise:

Toluol,
Aceton,
Xylol

in der Atmosphäre, können alle drei Stoffe zum PID-Signal beitragen.

Das Gerät kann aus diesem Gesamtsignal ohne zusätzliche selektive Messtechnik nicht bestimmen, welcher Anteil von welchem Stoff stammt.

Korrekturfaktor bedeutet Umrechnung – nicht Stoffidentifikation.

Was passiert bei VOC-Mischgasen?

In vielen industriellen Anwendungen tritt nicht ein einzelner VOC auf, sondern eine Mischung.

Typische Beispiele sind:

Lackierprozesse,
Reinigungsmittel,
Kraftstoffdämpfe,
Klebstoffe,
Lösungsmittelgemische,
chemische Produktionsprozesse.

Der PID reagiert dabei gleichzeitig auf alle Bestandteile, die von der eingesetzten Lampe ionisiert werden können.

Vereinfacht ergibt sich bei linearer Sensorreaktion ein Gesamtsignal aus den Einzelbeiträgen der verschiedenen Stoffe.

Wenn Zusammensetzung und Mischungsverhältnis exakt bekannt und stabil sind, kann für bestimmte Anwendungen ein effektiver Korrekturfaktor der Mischung bestimmt werden.

Bei einem unbekannten oder stark wechselnden Gemisch ist eine solche Umrechnung dagegen nicht zuverlässig möglich.

Dann sollte die Anzeige beispielsweise als:

ppm Isobutylen-Äquivalent

beziehungsweise als nicht stoffspezifischer VOC-Messwert interpretiert werden.

Ein unbekannter PID-Messwert darf insbesondere nicht ohne weitere Analyse einem beliebigen gefährlichen Einzelstoff zugeordnet werden.

Feuchte und Kondensation richtig berücksichtigen

Feuchtigkeit ist bei PID-Messungen aus zwei Gründen relevant.

Zum einen kann Wasserdampf abhängig von Sensoraufbau und Betriebsbedingungen die PID-Reaktion beeinflussen. Bei manchen Sensordesigns kann hohe relative Feuchte zu einer verminderten Empfindlichkeit führen.

Zum anderen ist:

hohe relative Feuchte

nicht dasselbe wie:

Kondensation

Flüssige Wassertropfen auf:

Filter,
Lampenfenster,
Sensorelektroden

können die Messung erheblich beeinträchtigen.

Besonders kritisch sind Messungen, bei denen eine warme, feuchte Probe über einen Schlauch in ein deutlich kälteres Gerät gelangt.

Im Schlauch kann dann Kondensat entstehen.

Für anspruchsvolle Messungen sollten deshalb:

zulässiger Feuchtebereich des Geräts,
Einfluss von Feuchte auf die Sensorempfindlichkeit,
Probentemperatur,
Taupunkt,
Schlauchführung und Schlauchtemperatur

berücksichtigt werden.

Die Angabe eines zulässigen Betriebsbereichs von beispielsweise 10 bis 95 % relativer Feuchte bedeutet nicht automatisch, dass die Messabweichung über diesen gesamten Bereich vollständig unabhängig von der Feuchte ist.

Diffusion, Pumpe und Probenahmeschlauch

Ein tragbarer PID kann je nach Geräteausführung entweder direkt aus der Umgebungsluft messen oder die Probe aktiv ansaugen.

Diffusionsbetrieb

Beim Diffusionsbetrieb befindet sich der Sensor unmittelbar in der zu überwachenden Atmosphäre.

Das ist insbesondere für:

persönliche Überwachung,
Arbeitsplatzmessungen,
Lecksuche im unmittelbaren Umfeld

geeignet.

Pumpenbetrieb

Eine interne oder externe Pumpe ermöglicht Messungen an einem entfernten Punkt.

Typische Anwendungen sind:

Freimessungen vor dem Einstieg,
Behälter,
Schächte,
Kanäle,
schwer zugängliche Maschinenbereiche.

Der Probenahmeschlauch ist dabei Bestandteil des Messsystems.

Mit zunehmender Schlauchlänge steigt die Transportzeit der Probe.

Außerdem können bestimmte VOC an Schlauchoberflächen:

adsorbieren,
kondensieren,
verzögert wieder freigesetzt werden.

Dadurch kann das Messergebnis verzögert oder verfälscht werden.

Vor der Messung muss deshalb genügend Zeit für:

Schlauchfüllzeit + Sensoransprechzeit

eingeplant werden.

Messbereich, Auflösung und Überbereich

Neben der Lampenenergie muss der Konzentrationsmessbereich zur Anwendung passen.

Ein PID für:

0...1000 ppm

mit:

1 ppm Auflösung

erfüllt eine andere Aufgabe als ein hochsensitiver VOC-Detektor für sehr kleine Konzentrationen.

Für die Auswahl sind unter anderem relevant:

niedrigster interessierender Messwert,
Alarmgrenze,
erwartete Normalbelastung,
maximal mögliche Konzentration,
Auflösung,
Linearitätsbereich,
Verhalten bei Messbereichsüberschreitung.

Gerade bei Korrekturfaktoren deutlich größer als 1 muss geprüft werden, ob der resultierende Zielstoff-Messbereich noch ausreicht.

Beispiel

Ein PID besitzt einen maximalen Rohmessbereich von:

1000 ppm Isobutylen-Äquivalent

Bei einem Zielstoff mit:

CF = 3

kann die entsprechende Zielstoffskala rechnerisch erheblich anders ausfallen.

Die genaue zulässige Umrechnung und das Überbereichsverhalten sind dem Gerätehandbuch zu entnehmen.

Kalibrierung, Funktionstest und Nullpunkt

Ein PID muss regelmäßig überprüft werden.

Dabei sind verschiedene Vorgänge zu unterscheiden.

Nullpunkt

Der Sensor wird einer geeigneten VOC-freien Referenzatmosphäre ausgesetzt und der Nullwert kontrolliert beziehungsweise eingestellt.

Funktionstest beziehungsweise Bump-Test

Das Gerät wird einem Prüfgas ausgesetzt, um zu überprüfen, ob:

der Sensor reagiert,
die Gaszuführung funktioniert,
Alarme ausgelöst werden,
das Gerät grundsätzlich einsatzfähig ist.

Ein bestandener Funktionstest ersetzt nicht automatisch eine vollständige Kalibrierung.

Kalibrierung

Bei der Kalibrierung wird die Anzeige mit einer definierten bekannten Prüfgaskonzentration abgeglichen.

Für PIDs wird häufig Isobutylen verwendet.

Die Konzentration des Prüfgases, der Gasfluss, die Einwirkdauer und das Kalibrierintervall müssen zu den Herstellerangaben des Gerätes passen.

Verschmutzte PID-Lampe und nachlassende Empfindlichkeit

Die UV-Lampe und der Sensorraum sind entscheidend für die Empfindlichkeit eines PID.

Bestimmte Stoffe können Ablagerungen auf dem Lampenfenster oder in der Messkammer verursachen.

Dadurch erreicht weniger UV-Energie die Gasprobe.

Typische Hinweise auf eine Verschmutzung können sein:

zu niedrige Messwerte,
langsameres Ansprechen,
Fehler bei der Kalibrierung,
schlechte Wiederholbarkeit,
nicht bestandener Bump-Test.

Je nach Gerät können:

Filterwechsel,
Reinigung der PID-Lampe,
Reinigung oder Austausch des Elektrodenstapels,
Austausch der Lampe

erforderlich sein.

Die Komponenten sollten nur nach der dafür vorgesehenen Herstelleranleitung gereinigt werden.

Warum ein PID keinen LEL-Sensor ersetzt

PID und Sensoren für brennbare Gase lösen unterschiedliche Messaufgaben.

Ein PID kann viele Lösungsmittel und VOC bereits im:

ppm-Bereich

erkennen.

Das ist besonders wichtig, weil bei zahlreichen toxischen Lösungsmitteln gesundheitlich relevante Konzentrationen lange erreicht sein können, bevor eine brennbare Atmosphäre im Bereich der unteren Explosionsgrenze entsteht.

Umgekehrt erkennt ein typischer 10,6-eV-PID wichtige brennbare Gase wie Methan nicht.

Für Arbeiten in potenziell gefährlichen Atmosphären können deshalb mehrere Messprinzipien erforderlich sein, beispielsweise:

Sauerstoffsensor,
Sensor für brennbare Gase beziehungsweise %UEG,
elektrochemische Sensoren für bestimmte toxische Gase,
PID für VOC.

Ein PID ergänzt die Gasüberwachung – er ersetzt nicht automatisch die anderen erforderlichen Sensoren.

PID für Arbeitsplatz- und Freimessungen einsetzen

Typische Anwendungen eines PID sind:

Überwachung von Lösungsmitteldämpfen,
Lecksuche,
Freimessung von Tanks und Behältern,
Arbeiten in engen Räumen,
Reinigungs- und Wartungsarbeiten,
Lackier- und Beschichtungsprozesse,
Chemie- und Kunststoffindustrie,
Tanklager und Kraftstoffbereiche.

Bei einer Freimessung reicht es jedoch nicht aus, einfach einen PID in den Behälter zu halten.

Vorher muss aus der Gefährdungsbeurteilung hervorgehen:

welche Stoffe auftreten können,
welche davon der PID erkennt,
welche weiteren Sensoren erforderlich sind,
an welchen Stellen beziehungsweise Höhen gemessen werden muss,
wie lange die Probe transportiert wird,
welche Alarm- und Beurteilungswerte gelten.

Ist die Zusammensetzung der Atmosphäre unbekannt, liefert ein PID einen wertvollen Summen- beziehungsweise Screeningwert, aber keine eindeutige Stoffidentifikation.

Praxisbeispiel: Lösungsmitteldämpfe in einem Behälter

Ein Wartungsteam soll vor dem Einstieg in einen Prozessbehälter prüfen, ob noch Lösungsmitteldämpfe vorhanden sind.

Aus dem Prozess ist bekannt, dass hauptsächlich n-Hexan verwendet wurde.

Zur Messung steht ein tragbares Gaswarngerät mit 10,6-eV-PID zur Verfügung.

Schritt 1: Ionisationsenergie prüfen

n-Hexan besitzt eine Ionisationsenergie unterhalb von 10,6 eV und kann daher grundsätzlich mit der vorhandenen PID-Lampe erfasst werden.

Schritt 2: Korrekturfaktor prüfen

In der zum eingesetzten PID gehörenden Hersteller-Tabelle ist beispielsweise:

CF = 3,0

angegeben.

Schritt 3: Gerätekonfiguration kontrollieren

Es wird geprüft, ob das Gerät:

Isobutylen-Äquivalent

oder bereits:

korrigiertes n-Hexan

anzeigt.

Schritt 4: Funktionstest durchführen

Vor der eigentlichen Messung wird die Funktionsfähigkeit entsprechend der betrieblichen und herstellerspezifischen Vorgaben überprüft.

Schritt 5: Probe ansaugen

Bei einer Messung über Schlauch wird die Transportzeit bis zum Gerät berücksichtigt. Es werden die für die Gefährdungsbeurteilung erforderlichen Messpunkte erfasst.

Schritt 6: Messwert richtig interpretieren

Zeigt ein auf Isobutylen kalibrierter PID ohne automatische Korrektur beispielsweise:

20 ppm

an, ergibt sich mit:

CF = 3,0

näherungsweise:

20 ppm × 3,0 = 60 ppm n-Hexan

Schritt 7: weitere Gefahren separat messen

Der PID sagt nichts darüber aus, ob beispielsweise:

ausreichend Sauerstoff vorhanden ist,
Methan vorhanden ist,
die Atmosphäre explosionsgefährlich ist,
ein anderer nicht vom PID erfasster toxischer Stoff vorliegt.

Die übrigen Gefährdungen müssen deshalb mit geeigneten Messverfahren separat bewertet werden.

Planungs- und Auswahlcheck

Alle zu erwartenden Gase und Dämpfe aus Prozess und Gefährdungsbeurteilung erfassen.
Ionisationsenergie der relevanten Stoffe bestimmen.
Prüfen, ob die Lampenenergie des PID zur Stoffliste passt.
Benötigten Konzentrationsbereich und Auflösung festlegen.
Herstellerspezifische Korrekturfaktoren für die Zielstoffe prüfen.
Klären, ob Einzelstoff oder wechselndes Gasgemisch vorliegt.
Festlegen, ob Isobutylen-Äquivalent oder korrigierter Zielstoff angezeigt werden soll.
Alarmgrenzen entsprechend der Gerätekonfiguration berechnen beziehungsweise einstellen.
Diffusions- oder Pumpenbetrieb entsprechend der Messaufgabe auswählen.
Bei Schlauchmessung Transportzeit und mögliche Stoffverluste berücksichtigen.
Temperatur, Feuchtigkeit und Kondensationsrisiko prüfen.
Kalibrier- und Bump-Test-Konzept definieren.
Wartung von Filter, Lampe und Sensorkammer berücksichtigen.
Prüfen, welche zusätzlichen Sensoren für Sauerstoff, brennbare oder spezifisch toxische Gase erforderlich sind.
Bei unbekannten Gemischen keine unbegründete stoffspezifische Interpretation des PID-Wertes vornehmen.

Häufige Fehler

10,6 eV als Messbereich verstehen: Die Angabe beschreibt die Photonenenergie der Lampe und nicht die maximal messbare Konzentration.
Jeden VOC als messbar ansehen: Liegt die Ionisationsenergie über der Lampenenergie, kann der Stoff vom PID nicht zuverlässig ionisiert werden.
Korrekturfaktor ignorieren: Der angezeigte Isobutylen-Äquivalentwert wird fälschlicherweise als reale Zielstoffkonzentration interpretiert.
Faktor aus einer beliebigen Tabelle übernehmen: Response Factors können vom Sensor, Lampentyp und Messsystem abhängen.
Zielstoff im Gerätemenü mit Selektivität verwechseln: Der PID reagiert weiterhin auf andere ionisierbare Stoffe.
Mischgas als Einzelstoff auswerten: Mehrere VOC tragen gleichzeitig zum Messsignal bei.
PID als Explosionsschutzsensor verwenden: Wichtige brennbare Gase wie Methan können von einer 10,6-eV-Lampe nicht erfasst werden.
Feuchtebereich mit Feuchteunabhängigkeit verwechseln: Hohe Luftfeuchtigkeit und insbesondere Kondensation können die Messung beeinflussen.
Schlauchlänge ignorieren: Die Probe benötigt Zeit bis zum Sensor und bestimmte Stoffe können an der Leitung verzögert werden.
Bump-Test mit Kalibrierung gleichsetzen: Ein Funktionstest bestätigt die Reaktion, ersetzt aber nicht zwangsläufig den vollständigen Abgleich.
Verschmutzte Lampe übersehen: Ablagerungen können die Empfindlichkeit schleichend reduzieren.
0 ppm als „Atmosphäre sicher“ interpretieren: Nicht detektierbare Gefahrstoffe können trotzdem vorhanden sein.

Passendes PID-Gasmessgerät

Für mobile VOC-Messungen steht beispielsweise das Crowcon Gas-Pro PID zur Verfügung.

Das tragbare Mehrgasgerät kann mit einem 10,6-eV-PID zur Erfassung zahlreicher flüchtiger organischer Verbindungen ausgestattet werden.

Für die Anwendung besonders relevant sind:

10,6-eV-PID-Technologie für zahlreiche VOC,
PID-Messbereich bis 1000 ppm,
1 ppm Auflösung des PID-Kanals,
Mehrgaskonfiguration für bis zu fünf Gase,
optionale interne Pumpe für Probenahmen und Pre-Entry-Messungen,
akustische, optische und Vibrationsalarme,
robuste Ausführung für industrielle Einsatzbereiche.

Besonders sinnvoll ist ein Mehrgasgerät, wenn neben VOC gleichzeitig beispielsweise Sauerstoff, toxische Gase oder brennbare Atmosphären überwacht werden müssen.

Weitere Geräte für mobile und stationäre Gasmessaufgaben finden Sie unter Gasmessgeräte / Gaswarngeräte bei ICS Schneider.

Für weiterführende industrielle Mess- und Prozessaufgaben finden Sie außerdem Lösungen unter Siemens Prozessinstrumentierung.

Fazit

Ein PID ist ein leistungsfähiges Messprinzip für die schnelle Erkennung zahlreicher flüchtiger organischer Verbindungen. Die angezeigte Konzentration kann jedoch nur dann richtig interpretiert werden, wenn die Eigenschaften des Zielstoffes und die Konfiguration des Gerätes bekannt sind.

Die Lampenenergie bestimmt zunächst, welche Stoffe prinzipiell ionisiert werden können. Bei einer 10,6-eV-Lampe muss die Ionisationsenergie des Zielstoffes ausreichend niedrig sein. Das allein sagt jedoch noch nichts über die Stärke der Sensorreaktion aus.

Die unterschiedliche Empfindlichkeit wird über einen Korrektur- beziehungsweise Response Factor berücksichtigt. Bei einer Isobutylen-Kalibrierung kann deshalb derselbe unberichtigte PID-Wert je nach Zielstoff einer deutlich unterschiedlichen tatsächlichen Konzentration entsprechen.

Besondere Vorsicht ist bei Gasgemischen erforderlich. Die Auswahl eines Zielstoffes oder Korrekturfaktors macht den PID nicht selektiv. Mehrere ionisierbare Verbindungen tragen gemeinsam zum Signal bei.

Ebenso wichtig sind Probenahme, Feuchte, Kondensation, Verschmutzung der Lampe, Kalibrierung und der benötigte Konzentrationsbereich.

Die entscheidende Frage bei der Auswahl lautet deshalb nicht nur „Hat das Gerät einen PID?“, sondern: „Kann die eingesetzte Lampe die relevanten Stoffe ionisieren, welcher Korrekturfaktor gilt, ist die Gaszusammensetzung bekannt und lässt sich der angezeigte Wert für die konkrete Sicherheits- oder Messaufgabe eindeutig interpretieren?“

FAQ: PID-Gasmessgeräte für VOC

Was bedeutet 10,6 eV bei einem PID?

10,6 eV bezeichnet die Photonenenergie der UV-Lampe. Stoffe mit einer ausreichend niedrigen Ionisationsenergie können durch diese UV-Strahlung ionisiert und damit vom PID erfasst werden.

Kann ein 10,6-eV-PID alle VOC messen?

Nein. Ob ein Stoff detektiert werden kann, hängt insbesondere von seiner Ionisationsenergie ab. Liegt diese oberhalb der verfügbaren Lampenenergie, entsteht normalerweise kein verwertbares PID-Signal.

Warum wird ein PID mit Isobutylen kalibriert?

Isobutylen dient häufig als standardisiertes Referenzgas. Dadurch lassen sich die unterschiedlichen Sensorreaktionen anderer Stoffe über herstellerspezifische Response- beziehungsweise Korrekturfaktoren beschreiben.

Wie wird der PID-Korrekturfaktor angewendet?

Bei der häufig verwendeten Definition wird der Isobutylen-bezogene Anzeigewert mit dem Korrekturfaktor des Zielstoffes multipliziert. Moderne Geräte können diese Umrechnung teilweise automatisch durchführen. Maßgeblich ist immer die Definition des Geräteherstellers.

Was bedeutet ein Korrekturfaktor größer als 1?

Der PID reagiert auf diesen Stoff schwächer als auf Isobutylen. Die tatsächliche Zielstoffkonzentration ist daher bei gleichem Sensorsignal entsprechend höher als der Isobutylen-bezogene Rohwert.

Was bedeutet ein Korrekturfaktor kleiner als 1?

Der PID reagiert auf den Zielstoff stärker als auf Isobutylen. Die reale Zielstoffkonzentration ist dann geringer als die unberichtigte Isobutylen-Anzeige.

Wird ein PID selektiv, wenn im Gerät Toluol ausgewählt wird?

Nein. Die Auswahl bewirkt normalerweise lediglich, dass ein Korrekturfaktor auf die Sensorreaktion angewendet wird. Andere vom PID detektierbare Stoffe können weiterhin zum Messsignal beitragen.

Was zeigt ein PID bei einem VOC-Gemisch an?

Alle ionisierbaren Bestandteile können zum Gesamtsignal beitragen. Ohne bekannte Zusammensetzung lässt sich der Messwert daher normalerweise nicht eindeutig einer einzelnen Verbindung zuordnen.

Kann ein PID Methan erkennen?

Ein üblicher PID mit 10,6-eV-Lampe erkennt Methan nicht zuverlässig, da dessen Ionisationsenergie oberhalb der Lampenenergie liegt. Für Methan beziehungsweise die Bewertung brennbarer Atmosphäre ist ein geeignetes anderes Messprinzip erforderlich.

Ersetzt ein PID einen Sensor für brennbare Gase?

Nein. PID und UEG-/LEL-Sensor erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Ein PID kann viele toxikologisch relevante VOC bereits im ppm-Bereich erfassen, während ein Sensor für brennbare Gase die Explosionsgefahr beurteilt. Je nach Gefährdung werden beide Messprinzipien benötigt.

Kann hohe Luftfeuchtigkeit einen PID beeinflussen?

Ja, abhängig vom Sensoraufbau kann hohe Feuchtigkeit die Messreaktion beeinflussen. Besonders kritisch ist Kondensation auf Filter, Lampe oder Sensor. Die Angaben des jeweiligen Geräteherstellers müssen berücksichtigt werden.

Wie oft muss ein PID kalibriert werden?

Das erforderliche Intervall hängt von Gerät, Einsatzbedingungen, betrieblicher Vorgabe und Herstellerempfehlung ab. Häufige Exposition gegenüber stark verschmutzenden VOC, schwierige Umgebungsbedingungen oder sicherheitskritische Anwendungen können kürzere Prüfintervalle erforderlich machen.

Kann ein PID unbekannte Lösungsmitteldämpfe identifizieren?

Nein. Ein PID kann das Vorhandensein ionisierbarer Dämpfe anzeigen, identifiziert jedoch nicht automatisch deren chemische Zusammensetzung. Für eine eindeutige Stoffbestimmung ist gegebenenfalls eine selektivere analytische Methode erforderlich.