TWI626441B - 具有自動清潔及排淨能力的光離子偵測器的增益量測系統 - Google Patents
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Abstract
一種具有排淨及清潔功能的量測系統，用以與一光離子偵測器(photo-ionization detector,PID)搭配使用，量測系統具有：第一導管，用以於量測期間供在氣體口的待測氣體進流；光離子偵測器之離子化腔室；幫浦；第二導管，用以供在空氣口的空氣流通；光離子偵測器之清潔腔室，去除環境空氣中的污染物與雜質；第一閥門，用以導引在氣體口的氣體或在空氣口的空氣至離子化腔室；以及一第二閥門，用以供經清潔與過濾的在氣體口的氣體以及供在空氣口的空氣於量測期間之後將殘留於離子化腔室的空氣傳播污染物及雜質從氣體口沖出。其特徵在於，第一導管與第二導管接入第一閥門，而第一閥門之出口接出至離子化腔室並通向該幫浦，第二閥門接自幫浦而接出至流出導管與第一導管，流出導管接至大氣；於第一週期中的一量測期間，在氣體口的環境氣體藉由幫浦的運作被抽引至離子化腔室，而於作為清潔與排淨期間的第二週期，在空氣口的環境空氣在清潔腔室內被清潔並且被抽引而將在量測期間中因為在氣體
口的環境氣體的離子化而產生的殘留於離子化腔室內的空氣傳播污染物與雜質從流出導管沖出。
Description
本發明係關於一種與揮發性氣體偵測器搭配使用的自動排淨與清潔的量測系統，且氣體偵測器可選擇性地接至一運作於連續量測模式的固定式光離子偵測器（Photo-ionization detector, PID）。
光離子偵測器係被廣泛用於作為工業衛生與安全、室內空氣品質、環境污染、及無塵室空氣品質的氣體監控的一種已知裝置。
光離子偵測器使用高能光子(典型採用位於紫外光（UV）光譜區的)將氣體分子打成帶有正電荷的離子。用以偵測揮發性氣體的典型光離子偵測器由一離子腔室、一具有足夠能量而能夠將可離子化的分子進行離子化的紫外光燈、一用以加速電極的電壓源、以及一能量測電流的放大器組成。該可離子化分子被高能光子撞擊，並且吸收高能紫外光之後被離子化。紫外光激發該些分子，使得該些分子暫時失去電子並形成帶有正電的離子，如下式所述： R + hvèR+
+ e-
其中，R為可離子化分子，hv為光子能量，R+
為母分子離子，而e-
為電子。
於離子化腔室中，由於吸收紫光光子而形成的母分子離子R+被收集到電極上，而此電極產生的電流正比於被離子化的物種。可以被離子化的分子為游離能比紫外光源的能量低的分子。因此，所產生的電流為分析物濃度的量測值。
作為一獨立式偵測器，光離子偵測器可將進入離子化腔室且游離能低於或等於紫外光燈能量的任何物質加以離子化。待測氣體有可能並不純淨而含有髒污粒子或其他氣態材料，而這些髒污粒子也可能會被離子化。當使用光離子偵測器裝置超過預定使用期間之後，離子化腔室內會產生各式樣的污染物，例如髒污粒子、油污粒子、焊劑、特別是在高濕環境中生成的水分子、以及因為過度暴露於空氣中而吸附的污染物。這些污染物會被電極吸引並固著於電極。污染物除了會固著於離子化腔室、光離子偵測器光學窗口以及電極以外，也會固著於偵測器管路的內壁。由於這些污染物會干擾離子與電子在電極上的移動與收集，揮發性氣體濃度量測的準確性因此受到影響。另外，固著於光離子偵測器光學窗口的污染物也會減弱紫外光的強度而連帶影響揮發性氣體濃度量測的準確性。在這些情況發生的時候，使用者必須將光離子偵測器分離以藉由除去前述污染物來清潔電極與光離子偵測器光學窗口。為了確保光離子偵測器在放回原位進行運作時可以提供準確的量測結果，此清潔程序需要標準歸零氣體（通常為合成空氣或氮氣）以及測距校正氣體（通常為異丁烯氣體）。
美國專利號US 6225633揭示一種光離子偵測器包括（a）一偵測器外殼，其內部設置有一離子化腔室，該離子化腔室被配置為允許氣體流入並流出該離子化腔室；（b）一紫外光源，用以將一紫外光傳送給該離子化腔室；（c）一離子偵測器，設置於該離子化腔室，該離子偵測器包括一第一電極結構與一第二電極結構，該第一電極結構係被施以電性偏壓以吸引帶負電的粒子，該第二電極結構被施以電性偏壓以吸引帶正電的粒子。其中，位於該第一電極結構與該第二電極結構之間的電場垂直於該紫外光的前進方向，且該電場垂直於氣流方向。
美國專利號US 6734435揭示一種光離子偵測器包括一控制單元以及一氣體偵測單元。該氣體偵測單元量測對應環境空氣中的一揮發性氣體的濃度的電流。其中，該氣體偵測單元包括：一離子化腔室、一紫外光燈、一偏壓電極及一量測電極。環境氣體流經該離子化腔室。該紫外光燈將位於該離子化腔室內的環境氣體離子化。該偏壓電極係被施以偏壓而排斥該環境氣體離子化而產生的帶正電離子，該量測電極被施以偏壓以吸引該環境氣體離子化而產生的帶正電離子。其中，該控制單元控制該氣體偵測單元而使環境氣體在該離子化腔室中的流動被間斷式的中斷，該紫外光燈將密閉的環境氣體中的氧氣轉化成臭氧。該光離子偵測器更包括一耦接該離子化腔室的容器。該容器包含含氧氣體。當該離子化腔室中的環境氣體流被中斷時，含氧氣體係被供應至該離子化腔室內，使得含氧氣體被轉化為臭氧。
美國專利號US 6959610揭示一種氣流單元手動排淨系統，其適用於安裝至連接一差動壓力流動元件的高壓段與低壓段的儀器管路。該系統具有一連接高壓管路之第一排淨/操作閥以及一連接低壓管路之第二排淨/操作閥。各該排淨/操作閥係為三通閥而具有一進口、一出口以及一洩口。該進口與壓力管路流體連通，該洩口與高壓排淨氣體或液體源流體連通，其取決於流體為氣體或液體。各該出口與一儀器歸零及隔離閥之進口流體連通，而該儀器歸零及隔離閥之出口則與一差動壓力計流體連通。
光離子偵測器的污染，包含其光學視窗的污染會減低紫光外線的強度，因此，此污染問題需要被克服。前述污染通常為似高分子的鍍層，此鍍層是因為在光離子偵測器的正常使用下，由於金屬原子、油膜、或髒污粒子的沉積所造成的。因此，導致使用者必須時常拆裝光離子偵測器以清潔其光學視窗，而清潔光學視窗是耗時且麻煩的。是以，提供一個具有自我清潔功能的光離子偵測器系統是有其優勢的。
光離子偵測器在水氣存在的情況下可能給出錯誤的正讀值。下雨通常會影響光離子偵測器的表現。高濕會導致紫外光燈起霧並影響其靈敏度。當水氣程度很高時，這樣的狀況會很明顯。水氣會對偵測器造成顯著損害，而使偵測器必然產生非期望的錯誤警報。
由光離子偵測器所產生的訊號可能在高濕環境下被消彌、減弱。如此的減弱情況是因為水或其他具有高游離能的化合物可以在不產生離子流的情況下將紫外光燈發射出的光子加以吸收。如此，減少了可以將待測物離子化的光子數量，進而使讀值下降。
當水氣程度很高且水氣有凝結的情況時，以上問題會變得更為明顯，導致儀器短路甚而產生超出範圍的錯誤高讀值。因此，潮濕導致了許多錯誤警報的產生。
由於水氣常是光離子偵測器發生錯誤的主要原因，通常在一固定式的光離子偵測器中，常藉由最具經濟效率的除水器（water trap）裝置或過濾設備將水蒸氣濾除。然而，除水器裝置或過濾設備的濾除能力有限，使得其常常在還未達到使用效期前就先達到飽和。當這樣的情況發生時，水蒸氣會被隔膜泵抽引到離子化腔室中，而導致光離子偵測器發生非預期的許多前述問題。
本發明的一目的在於提供一種具有排淨（及連續量測）功能的一種量測系統，該量測系統係與一光離子偵測器搭配使用。該量測系統具有：一第一導管20，用以於量測期間供在一氣口16的環境氣體進流至該光離子偵測器之一離子化腔室10中量測；一幫浦48；一第二導管22，用以供在一氣口18的環境空氣流通；該光離子偵測器之一清潔腔室12，去除環境空氣中的污染物與雜質；一第一閥門30A，用以導引在該氣口16的環境氣體或在該氣口18的環境空氣至該離子化腔室10；以及一第二閥門30B，用以供經清潔與過濾的在該氣口16的環境氣體以及供在該氣口18的環境空氣於該量測期間之後將殘留於該離子化腔室10的空氣傳播污染物及雜質從該氣口16沖出。其特徵在於，該第一導管20與該第二導管22接入該第一閥門30A，而該第一閥門30A之出口接出至該離子化腔室10，該第二閥門30B接自該幫浦48而接出至一流出導管26與該第一導管20，該流出導管26接至大氣。於第一週期中的一量測期間，在該氣口16的環境氣體藉由該幫浦48的運作被抽引至該離子化腔室10，並通過該流出導管26至大氣環境；而於作為清潔與排淨期間的第二週期，在該氣口18的環境空氣在該清潔腔室12內被清潔並且被抽引，而將在量測期間中因為在該氣口16的環境氣體的離子化而產生的殘留於該離子化腔室10內的空氣傳播污染物與雜質從該流出導管26沖出。
本發明之另一目的在於提供一種具有排淨及連續量測功能的量測系統，該量測系統與一光離子偵測器搭配使用。該量測系統具有：一第一導管20，用以於量測期間供在一氣口16A的環境氣體進流至該光離子偵測器之一離子化腔室10進行量測；一幫浦48；一第一閥門30A，用以導引在該氣口16A的環境氣體或在一氣口16B的環境空氣至該離子化腔室10；以及一第二閥門30B，用以導引環境空氣從該幫浦48經由該第一導管20至該氣口16A或經由一流出導管26至該氣口16B。
本發明之又一目的在於提供一種具有清潔及排淨功能的量測系統，該量測系統與一光離子偵測器搭配使用。該量測系統具有：一第一導管20，用以於量測期間供在一氣口16A的環境氣體進流至該光離子偵測器之一離子化腔室10進行量測；一第二導管22，用以供在一氣口18的環境空氣流經該光離子偵測器的一清潔腔室12，該清潔腔室12去除環境空氣中的污染物與雜質；一流出導管，連通至大氣；一第一閥門，導引在該氣口16A的環境氣體或在該氣口18的環境空氣至該離子化腔室10；一幫浦48；一第二閥門30B，用以供經清潔與過濾的在該氣口16A的環境氣體以及供在該氣口18的環境空氣於量測期間之後將殘留於該離子化腔室10的空氣傳播污染物及雜質從該氣口16沖出。其特徵在於，該第一導管20、該第二導管22與該流出導管26接入該第一閥門30A，該第一閥門30A之出口接至該離子化腔室10。該第二閥門30B接至與該離子化腔室10連接的該幫浦48，該第二閥門30B之出口接至該第一導管20，該第二閥門30B之出口並接至該流出導管26而通向大氣。於第一週期中，在該氣口16A的環境氣體藉由該幫浦48被抽引至該離子化腔室10中進行量測並於該氣口16B排淨。在作為量測與排淨期間的第二週期，在該氣口16B的環境氣體藉由該幫浦48被抽引至該離子化腔室10中進行量測並於該氣口16A排淨。於第三週期的清潔與排淨程序，在該氣口18的環境空氣係於該清潔腔室12內被清潔並且被抽引，而將在量測期間中因為在該氣口16A的環境氣體的離子化而產生的殘留於該離子化腔室10內的空氣傳播污染物與雜質從該第一導管20沖出。於第四週期的清潔與排淨程序，在該氣口18的環境空氣係於該清潔腔室12內被清潔並且被抽引，而將在量測期間中因為在該氣口16B的環境氣體的離子化而產生的殘留於該離子化腔室10內的空氣傳播污染物與雜質從該流出導管26沖出。
本發明之尚一目的在於提供一種具有清潔及排淨功能的量測系統。該量測系統與一光離子偵測器搭配使用。該量測系統具有：一第一導管20，用以於供在一氣口16A的環境氣體進流；該光離子偵測器之一離子化腔室10；一幫浦48；一第二導管22，用以供在一氣口18的環境空氣流通；該光離子偵測器之一清潔腔室12，去除環境空氣中的污染物與雜質；另一環境氣體流入氣口16B；一第一閥門30A，用以導引在該氣口16A的環境氣體或在該氣口18的環境空氣，並且該第一閥門30A接出至一第二閥門30B；該第二閥門30B，接自一第三閥門30C並接出至該離子化腔室10；該第三閥門30C，接出至一流出導管26及接出至該第二導管22而供在該氣口18的環境空氣流通；以及一第四閥門30D，用以將氣流自該幫浦48藉由該氣口16A或該氣口16B而導引至大氣。其特徵在於，該第一導管20與該第二導管22接入該第一閥門30A，該第一閥門30A之出口接出至該第二閥門30B。該第三閥門30C接自該流出導管26以及接自該第二導管22，且該第三閥門30C接出至該第二閥門30B，該第三閥門30C另一出口連接至該離子化腔室10。該第四閥門30D連接該幫浦48，且該第四閥門30D接出至該第一導管20與接出至通往大氣的該流出導管26。於第一週期中，執行量測與排淨，於第二週期中，執行清潔與排淨，於第三週期中，執行量測與排淨，於第四週期中，執行清潔與排淨。
本發明之還一目的在於提供一種具有清潔及排淨功能的量測系統。該量測系統與一光離子偵測器搭配使用。其特徵在於，該量測系統具有一環境氣體氣口16A，接通至一第一導管20；一氣體氣口16B，流通至一流出導管26；一第一閥門30A；一第二導管22，用以供在一氣口18的環境空氣流通；該光離子偵測器的一清潔腔室12，去除環境空氣中的污染物與雜質；第二閥門30B；一離子化腔室10；一幫浦48，用以經由該流出導管26於該氣口16B進行排淨。其特徵在於，該第一導管20與該第二導管22接入至該第一閥門30A，而該第一閥門30A的出口連接至該第二閥門30B。該第二閥門30B連接通往該清潔腔室12的該第二導管22，該第二閥門30B的出口連接至該離子化腔室10與該幫浦48。一第三閥門30C連接該幫浦48，該第三閥門30C的一出口連接該第一導管20而另一出口連接該流出導管26而接通至大氣。於第一週期，執行量測與排淨程序；於第二週期，執行另一量測與排淨程序；於第三週期，執行清潔與排淨程序；於第四週期，執行另一清潔與排淨程序。
於圖式中，類似的部件係使用相似的參考標號。
以下將參酌附圖以更加完整地描述本發明，並對本發明的例示實施例加以描述。然而，本發明可能會以其他不同於實施例所描述的形式加以實踐，因此本發明不應僅解釋為實施例所描述的情況。這些實施例是為了讓揭露內容可以完整並使所屬技術領域中具有通常知識者了解本發明之發明範疇。
請參閱第1A圖，其係為本發明之具有排淨及清潔功能的量測系統運作於第一週期的量測期間時，位在氣口16的環境氣體的流動示意方塊圖，量測系統係與光離子偵測器搭配使用。具有排淨及清潔功能的量測系統係採用二個三口二位閥（3:2 valve）30A、30B，並使用第一導管20與流出導管26來控制與調節環境氣體的流動或環境空氣的流動。位在氣口16的環境氣體流經第一導管20而進入光離子偵測器的離子化腔室10中被量測，且位在氣口16的環境氣體未流經一清潔腔室12。本發明的具有排淨及清潔功能的系統包括二個或二個以上的閥門、一第一導管20與一流出導管26、連結環境氣體進氣的一清潔腔室12、以及用以供在氣口18的環境空氣流通的一第二導管22。光離子偵測器的清潔腔室12去除環境空氣中的污染物與雜質，而第一閥門30A係用以導引在氣口16的環境氣體或在氣口18的環境空氣至離子化腔室10，第二閥門30B用以供經清潔與過濾的在氣口16的環境氣體以及用以供在氣口18的環境空氣於量測期間過後，將殘留於離子化腔室10的空氣傳播污染物與雜質從氣口16沖出。根據本發明一實施例，第一閥門30A是以下述方式設置：第一導管20與第二導管22接入第一閥門30A，該第一閥門30A之出口接至離子化腔室10；第二閥門30B是以下述方式設置：第二閥門30B之入口是連接到幫浦48而接出至流出導管26與第一導管20，而流出導管26通往大氣。如第1A圖所示，於第一週期的量測期間，在氣口16的環境氣體藉由幫浦48的運作被抽引至離子化腔室10，而在氣口16的環境氣體由光離子偵測器量測。如第1B圖所示，於作為清潔與排淨期間的第二週期，在氣口18的環境空氣係於清潔腔室12內被清潔並且被抽引，而將在量測期間中殘留於離子化腔室10的空氣傳播污染物與雜質從流出導管26沖出。當中，空氣傳播污染物與雜質是因為在氣口16的環境氣體被離子化所產生的。第一週期與第二週期的淨結果為量測程序與清潔及排淨程序是交替進行的。
在第一週期的量測程序與第二週期的清潔與排淨程序中，光離子偵測器的特徵在於其採用二個三口二位閥（3:2 valve），第一閥門30A為三口二位閥而用以導引在氣口16的環境氣體或在該氣口18的環境空氣至離子化腔室10。第二閥門30B為三口二位閥。在量測完成後，第二閥門30B導引在氣口16的環境氣體至流出導管26，或導引在清潔腔室12中被清潔的環境空氣將位於光離子偵測器的離子化腔室10中的空氣傳播污染物與雜質沖出，並經由第一導管20從氣口16沖出。當中，被清潔的環境空氣是來自氣口18，而空氣傳播污染物與雜質是因為於量測期間中在氣口16的環境氣體被離子化而產生的。根據此程序，清潔在氣口18的環境空氣與排淨離子化腔室10是在光離子偵測器運作的第二週期中實現。
第2A圖係為本發明之光離子偵測器運作於每一週期而進行量測與排淨時，位在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖。第2B圖係為處於一替代程序時，本發明之光離子偵測器運作於每一週期而進行量測與排淨時，位在氣口16B的環境氣體的流動示意方塊圖。於此實施例中，具有排淨與連續量測功能的光離子偵測器包括二個環境氣體氣口16A、16B、第一導管20與流出導管26、第一閥門30A、第二閥門30B、離子化腔室10以及幫浦48。第一閥門30A連接至第一導管20與流出導管26，以及第一閥門30A連接至與幫浦48連接的離子化腔室10。第二閥門30B連接幫浦48，其一出口連接至第一導管20以及流出導管26，流出導管26與環境氣體氣口16B連接。
於運作時，如第2A圖所示，在氣口16A的環境氣體通過第一導管20與第一閥門30A至離子化腔室10，而由光離子偵測器進行量測，之後環境氣體通過第二閥門30B並透過流出導管26於氣口16B排淨。請參閱第2B圖，於此，在氣口16B的環境氣體通過流出導管26與第一閥門30A至離子化腔室10，然後透過幫浦48、第二閥門30B與第一導管20將環境氣體於氣口16A排淨。此程序為交替進行而讓光離子偵測器運作程序的連續量測與排淨完成於每個週期。
如圖所示，於此實施例中，此運作係採用二個三口二位閥，且不進行清潔程序。
第3A圖係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而進行量測與排淨時，位在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖，當中係採用二個閥門（分別為四口三位閥與三口二位閥）或閥歧管。第3B圖係為本發明之光離子偵測器運作於第二週期而進行量測與排淨時，位在氣口16B的環境氣體的流動示意方塊圖，當中係採用二個閥門（分別為四口三位閥與三口二位閥）或閥歧管。第3C圖係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而進行清潔與排淨時，經由清潔腔室12的位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖，當中係採用二個閥門（分別為四口三位閥與三口二位閥）或閥歧管。
於此實施例中，係使用二閥門，其分別是四口三位閥的第一閥門30A與三口二位閥的第二閥門30B。根據本發明的系統提供了量測、清潔及雙重排淨效能。如第3A圖所示，在第一週期中的量測與排淨運作，系統包含環境氣體氣口16A、16B以及連接清潔腔室12的環境空氣氣口18。第一閥門30A連接至連接環境氣體氣口16的第一導管20、連接環境空氣氣口18的清潔腔室12以及連接至環境氣體氣口16B的第二導管22。第一閥門30A也連接至離子化腔室10。第二閥門30B連接至第一導管20、流出導管26以及幫浦48。
於運作時，在氣口16A的環境氣體通過第一導管20與第一閥門30A而進行量測與排淨，接著此氣體經過第二閥門30B而透過流出導管26於氣口16B排淨。換句話說，在光離子偵測器的第一週期中，量測與排淨在氣口16A的環境氣體。在第二週期中，在氣口16B的環境氣體進入流出導管26與第一閥門30A，進行量測與排淨。在氣口16B的環境氣體在離子化腔室10中被量測之後經由第一導管20自氣口16A排淨，如第3B圖所示。
請參閱第3C圖，係顯示本發明之光離子偵測器運作於第三週期而進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖。於第三週期中，在氣口18的環境空氣通過清潔腔室12而被清潔。經清潔的空氣從清潔腔室12通過第一閥門30A進入離子化腔室10及幫浦48，接著通過第二閥門30B與第一導管20以於環境氣體氣口16A排淨。因此，於第三週期中，係進行清潔與排淨程序。請參閱第3D圖，係顯示此系統運作的第四週期，於此週期中係進行清潔與排淨程序。在本實施例中，第一閥門30A連接與清潔腔室12連接的第二導管22、與氣口16B連接的流出導管以及離子化腔室10。第二閥門30B連接至幫浦48與流出導管26。因此，於第四週期的運作是進行清潔與排淨。
此種安排的淨結果為量測與排淨程序是在第一與第二週期進行，而清潔與排淨程序則是在第三與第四週期完成。且此程序為反覆進行的。
第4A圖係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而進行量測與排淨時，位在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖。第4B圖係為本發明之光離子偵測器運作於第二週期而進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖。第4C圖係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而進行量測與排淨時，位在氣口16B的環境氣體的流動示意方塊圖。第4D圖係為本發明之光離子偵測器運作於第四週期而進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖。
於此實施例中，係採用複數個閥門，例如，四個三口二位閥。四個閥門（30A、30B、30C、30D）皆為完全相同的。如第4A圖所示，第一閥門30A連接至第二閥門30B，第三閥門30C也連接至第二閥門30B。第一閥門30A的一閥口連接至第一導管20，其另一閥口連接至清潔腔室12。第三閥門30C的一閥口連接至流出導管26，其另一閥口連接至清潔腔室12，其又一閥口連接至第二閥門30B。
第4A圖係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而進行量測與排淨時，環境氣體的流動示意方塊圖。在氣口16A的環境氣體通過第一導管20、第一閥門30A與第二閥門30B至離子化腔室10並由幫浦48抽出，並經由流出導管於氣口16B排淨。在此程序（或稱為第一週期）中，在氣口16A的環境氣體被量測並於氣口16B被排淨。
第4B圖係顯示本發明運作於第二週期。於第二週期，環境空氣通過氣口18至清潔腔室12，而在清潔腔室12中環境空氣被加以清潔。接著，經清潔的空氣通過第一閥門30A至第二閥門30B，並前進至離子化腔室10並藉由第四閥門30D抽出至第一導管20，而於氣口16A排淨。在第二週期中，環境空氣在清潔腔室12中被加以清潔以被使用於氣口16A的排淨。
第4C圖係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而進行量測與排淨時，環境氣體的流動示意方塊圖。於此週期中，在氣口16B的環境氣體通過流出導管26、第三閥門30C而至第二閥門30B。環境氣體接著通過離子化腔室10而被抽出至第一導管20並於氣口16A排淨。換句話說，於第三週期中，係進行量測與排淨程序。
第4D圖係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而進行清潔與排淨時，環境空氣的流動示意方塊圖。在氣口18的環境空氣流入清潔腔室12並於清潔腔室12中被清潔，之後通過第三閥門30C與第二閥門30B，經清潔的空氣進入離子化腔室10而經由第四閥門30D被抽出至流出導管26。於此實施例中，量測與排淨是在第一週期進行，而清潔與排淨是在第二週期進行。
於第一及第三週期，係進行量測與排淨程序，而於第二與第四週期，係進行清潔與排淨程序。這些程序依序反覆進行。因此，此實施例的光離子偵測器會一直提供排淨程序。
第5A圖係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而進行量測與排淨時，在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖。第5B圖係為本發明之光離子偵測器運作於第二週期而進行量測與排淨時，在氣口16B的環境氣體的流動方塊示意圖。第5C圖係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而進行清潔與排淨時，在氣口18的環境空氣的流動方塊示意圖。第5D圖係為本發明之光離子偵測器運作於第四週期而進行清潔與排淨時，在氣口18的環境空氣的流動方塊示意圖。
於此實施例中，係採用複數個閥門，例如，三個三口二位閥。三個閥門（30A、30B、30C）皆為完全相同的。如第5A圖所示，第一閥門30A是以下述方式設置：第一導管20與第二導管22接入第一閥門30A，第一閥門30A的出口接至第二閥門30B。第二閥門30B是接至通向清潔腔室12的第二導管22，而第二閥門30B的出口接至離子化腔室10與幫浦48。第三閥門30C是以下述方式設置：第三閥門30C的一閥口連接幫浦48，而其一出口接至第一導管20，另一出口接至通往大氣的流出導管26。
請參閱第5A圖，在氣口16A的環境氣體通過第一導管20、第一閥門30A與第二閥門30B至離子化腔室10並由幫浦48抽出，並經由流出導管26於氣口16B排淨。在此程序（或稱為第一週期）中，在氣口16A的環境氣體被量測並於氣口16B被排淨。第5B圖係顯示本發明運作於第二週期。於第二週期，在氣口16B的環境氣體通過流出導管26、第一閥門30A與第二閥門30B至離子化腔室10並由幫浦48抽出，並經由第一導管20於氣口16A排淨。請參閱第5C圖，係顯示本發明運作於第三週期。環境空氣通過氣口18至清潔腔室12，而在清潔腔室12中環境空氣被加以清潔。接著，經清潔的空氣通過第二閥門30B並前進至離子化腔室10而藉由第三閥門30C被幫浦抽出至第一導管20，而於氣口16A排淨。換句話說，在第三週期，係進行量測與排淨。
第5D圖係為本發明之光離子偵測器運作於第四週期而進行清潔與排淨時，環境空氣的流動示意方塊圖。在氣口18的環境空氣流入清潔腔室12並於清潔腔室12中被清潔，之後通過第二閥門30B至離子化腔室10，再由幫浦48經由第三閥門30C抽出至流出導管26，而於氣口16B排淨。於此實施例，排淨程序在四個週期中都有進行。
對於熟知相關技藝者，對本說明書所揭示的實施例進行各種改變，而不違背本發明之精神與範圍如所附之專利範圍，是顯而易見的。因此，本發明所包括所附專利範圍之概念所涵蓋之變化與改變以及同等之概念。
10‧‧‧離子化腔室
12‧‧‧清潔腔室
16‧‧‧氣口
16A‧‧‧氣口
16B‧‧‧氣口
18‧‧‧氣口
20‧‧‧第一導管
22‧‧‧第二導管
26‧‧‧流出導管
30A‧‧‧第一閥門
30B‧‧‧第二閥門
30C‧‧‧第三閥門
30D‧‧‧第四閥門
48‧‧‧幫浦
12‧‧‧清潔腔室
16‧‧‧氣口
16A‧‧‧氣口
16B‧‧‧氣口
18‧‧‧氣口
20‧‧‧第一導管
22‧‧‧第二導管
26‧‧‧流出導管
30A‧‧‧第一閥門
30B‧‧‧第二閥門
30C‧‧‧第三閥門
30D‧‧‧第四閥門
48‧‧‧幫浦
[第1A圖]係為本發明之具有排淨及清潔功能的量測系統運作於第一週期時而進行量測時，位在氣口16的環境氣體的流動示意方塊圖，其中量測系統係與光離子偵測器搭配使用。 [第1B圖]係為本發明之具有排淨及清潔功能的量測系統運作於第二週期而對氣口16進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖，其中量測系統係與光離子偵測器搭配使用。 [第2A圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而進行連續量測並對氣口16B進行量測與排淨時，位在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖。 [第2B圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第二週期而進行連續量測並對氣口16A進行量測與排淨時，位在氣口16B的環境氣體的流動示意方塊圖。 [第3A圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而對氣口16B進行量測與排淨時，位在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖，其中光離子偵測器採用二個四口三位閥（4:3 valve）或閥歧管（valve manifold）。 [第3B圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第二週期而對氣口16A進行量測與排淨時，位在氣口16B的環境氣體的流動示意方塊圖，其中光離子偵測器採用二個四口三位閥或閥歧管。 [第3C圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而對氣口16A進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖，其中光離子偵測器採用二個四口三位閥或閥歧管。 [第3D圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第四週期而對氣口16B行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖，其中光離子偵測器採用二個四口三位閥或閥歧管。 [第4A圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而對氣口16B進行量測與排淨時，位在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖。 [第4B圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第二週期而對氣口16A進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖。 [第4C圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而對氣口16A進行量測與排淨時，位在氣口16B的環境氣體的流動示意方塊圖。 [第4D圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第四週期而對氣口16B進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖。 [第5A圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第一週期而對氣口16B進行量測與排淨時，位在氣口16A的環境氣體的流動示意方塊圖。 [第5B圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第二週期而對氣口16A進行量測與排淨時，位在氣口16B的環境氣體的流動示意方塊圖。 [第5C圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第三週期而對氣口16A進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖。 [第5D圖]係為本發明之光離子偵測器運作於第四週期而對氣口16B進行清潔與排淨時，位在氣口18的環境空氣的流動示意方塊圖。
Claims (25)
- 一種具有排淨及清潔功能的量測系統，該量測系統用以與一光離子偵測器(photo-ionization detector,PID)搭配使用，該量測系統具有：一第一導管(20)，用以於一量測期間供在一氣口(16)的待測環境氣體進流；該光離子偵測器之一離子化腔室(10)；一幫浦(48)；一第二導管(22)，用以供在一氣口(18)的環境空氣流通；該光離子偵測器之一清潔腔室(12)，去除環境空氣中的污染物與雜質；一第一閥門(30A)，用以導引在該氣口(16)的環境氣體或在該氣口(18)的環境空氣至該離子化腔室(10)；以及一第二閥門(30B)，用以供經清潔與過濾的在該氣口(16)的環境氣體以及供在該氣口(18)的環境空氣於該量測期間之後將殘留於離子化腔室(10)的空氣傳播污染物及雜質從該氣口(16)沖出；其特徵在於，該第一導管(20)與該第二導管(22)接入該第一閥門(30A)，而該第一閥門(30A)之出口接出至該離子化腔室(10)並通向該幫浦(48)，該第二閥門(30B)接自該幫浦(48)而接出至一流出導管(26)與該第一導管(20)，該流出導管(26)接至大氣；於第一週期中的一量測期間，在該氣口(16)的環境氣體藉由該幫浦(48)的運作被抽引至該離子化腔室(10)，而於作為清潔與排淨期間的第二週期，在該氣口(18)的環境空氣在該清潔腔室(12)內被清潔並且被抽引而將在量測期間中因為在該氣口(16)的環境氣體的離子化而產生的殘留於該離子化腔室(10)內的空氣傳播污染物與雜質從該流出導管(26)沖出。
- 如請求項1所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該第一閥門(30A)為一三口二位閥(3：2 valve)，該第一閥門(30A)導引在該氣口(16)的環境氣體或在該氣口(18)的環境空氣至該離子化腔室(10)。
- 如請求項1所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該第二閥門(30B)為三口二位閥，該第二閥門(30B)將被沖出的空氣傳播污染物與雜質自該離子化腔室(10)導引至該流出導管(26)或至該第一導管(20)。
- 如請求項1所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，清潔在該氣口(18)的環境空氣與排淨該離子化腔室(10)是在該光離子偵測器運作的第二週期中實現。
- 如請求項3所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，清潔在該氣口(18)的環境空氣是在該光離子偵測器的該清潔腔室(12)中實現。
- 如請求項1所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，於該第一週期中，該第一閥門(30A)為打開以引導在該氣口(16)的環境氣體至該離子化腔室(10)，且該第二閥門(30B)為打開以通向接至大氣的該流出導管(26)。
- 如請求項1所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，於該第二週期中，在透過該清潔腔室(12)將在該氣口(18)的環境空氣收回的程序中，該第二閥門(30B)為打開以透過該第一導管(20)將含有污染物的空氣引導至大氣。
- 如請求項1所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該流出導管(26)係將在該氣口(16)的環境氣體從該離子化腔室(10)流出至外界環境中。
- 如請求項1所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，於該第二週期中的排淨過程中，在該氣口(18)的環境空氣藉由該第一閥門(30A)之導引而通過該清潔腔室(12)至該離子化腔室(10)，接著至該第一導管(20)，並且藉由該第二閥門(30B)通過該氣口(16)而排淨至外界環境中。
- 一種具有排淨及連續量測功能的系統，該系統用以與一光離子偵測器搭配使用，該系統具有：一第一導管(20)，用以於一量測期間供在一氣口(16A)的待測環境氣體進流；該光離子偵測器之一離子化腔室(10)；一流出導管(26)，透過一氣口(16B)連接至一大氣氣體環境；一幫浦(48)；一第一閥門(30A)，用以導引在該氣口(16A)的環境氣體；以及一第二閥門(30B)，接自該幫浦(48)，該第二閥門(30B)之出口接出至通向該氣口(16A)的該第一導管(20)以及接出至通向該氣口(16B)的該流出導管(26)；其特徵在於，該第一導管(20)與該流出導管(26)接入該第一閥門(30A)，而該第一閥門(30A)之出口接出至該離子化腔室(10)，該第二閥門(30B)接自連接該離子化腔室(10)的該幫浦(48)，而該第二閥門(30B)之出口接出至該第一導管(20)與接至大氣的該流出導管(26)；於第一週期中的一量測與排淨期間，在該氣口(16A)的環境氣體藉由該幫浦(48)的運作被抽引至該離子化腔室(10)以進行量測並透過該 流出導管(26)於該氣口(16B)排淨，而於作為另一量測與排淨期間之第二週期，在該氣口(16B)的環境氣體藉由該幫浦(48)被抽引至該離子化腔室(10)，並透過該第一導管(20)於該氣口(16A)排淨。
- 如請求項10所述的具有排淨及連續量測功能的系統，其中，該第一閥門(30A)為三口二位閥，該第一閥門(30A)導引在該氣口(16A)或在該氣口(16B)的環境氣體至該離子化腔室(10)，並通向幫浦(48)。
- 如請求項10所述的具有排淨及連續量測功能的系統，其中，該第二閥門(30B)為三口二位閥，該第二閥門(30B)將被沖出的空氣傳播污染物與雜質自該離子化腔室(10)導引至該流出導管(26)或至該第一導管(20)。
- 一種具有排淨及清潔功能的量測系統，該量測系統用以與一光離子偵測器搭配使用，該量測系統具有：一第一導管(20)，用以於一量測期間供在一氣口(16A)的環境氣體進流至該光離子偵測器之一離子化腔室(10)進行量測；一幫浦(48)；一第二導管(22)，用以供在氣口(18)的環境空氣流通；該光離子偵測器之一清潔腔室(12)，去除環境空氣中的污染物與雜質；另一環境氣體流入氣口(16B)；一第一閥門(30A)，用以導引在該氣口(16A)的環境氣體或在該氣口(18)的環境空氣，並且該第一閥門(30A)接出至一第二閥門(30B)；該第二閥門(30B)，接自一第三閥門(30C)並接出至該離子化腔室(10)；該第三閥門(30C)，接出至一流出導管(26)及接出至該第二導管(22)而供在該氣口(18)的環境空氣流通；以 及一第四閥門(30D)，用以將氣流自該幫浦(48)藉由氣口(16A)或氣口(16B)而導引至大氣；其特徵在於，該第一導管(20)與該第二導管(22)接入該第一閥門(30A)，該第一閥門(30A)之出口接出至該第二閥門(30B)，該第二閥門(30B)接自該第一閥門(30A)而接出至該第三閥門(30C)及接出至該離子化腔室(10)，該第三閥門(30C)接自該流出導管(26)以及接自該第二導管(22)，且該第三閥門(30C)接出至該第二閥門(30B)，該第四閥門(30D)連接該幫浦(48)，且該第四閥門(30D)接出至該第一導管(20)與接出至接至大氣的該流出導管(26)；於第一週期中，執行量測與排淨，於第二週期中，執行清潔與排淨，於第三週期中，執行量測與排淨，於第四週期中，執行清潔與排淨。
- 如請求項13所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該第一閥門(30A)為一三口二位閥，該第一閥門(30A)導引在該氣口(16A)的環境氣體至該第二閥門(30B)或導引在該氣口(18)，流經該第二導管(22)且通過該光離子偵測器之該清潔腔室(12)的環境空氣至該第二閥門(30B)。
- 如請求項13所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該第二閥門(30B)為一三口二位閥，該第二閥門(30B)將自該第一閥門(30A)之出口流出之環境氣體或自該第三閥門(30C)之出口流出的氣流導引至通向該幫浦(48)的該離子化腔室(10)。
- 如請求項13所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該第三閥門(30C)為一三口二位閥，該第三閥門(30C)導引氣 流至該流出導管(26)及該第二導管(22)，該第三閥門(30C)之出口連接至該第二閥門(30B)。
- 如請求項13所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該第四閥門(30D)為一三口二位閥，該第四閥門(30D)與該幫浦(48)相接，該第四閥門(30D)之出口接出至該第一導管(20)，該第四閥門(30D)之出口亦接出至該流出導管(26)而通向大氣。
- 如請求項13所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，量測在該氣口(16A)與在該氣口(16B)的環境氣體以及從該氣口(16A)與該氣口(16B)排淨該離子化腔室(10)，是在該光離子偵測器的第一與第三週期執行。
- 如請求項13所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，藉由該清潔腔室(12)清潔在該氣口(18)的環境空氣以及從該氣口(16A)與該氣口(16B)排淨該離子化腔室(10)，是在該光離子偵測器的第二與第四週期執行。
- 如請求項13所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，清潔在該氣口(18)的環境空氣是在該光離子偵測器的該清潔腔室(12)中實現。
- 一種具有排淨及清潔功能的量測系統，該量測系統用以與一光離子偵測器搭配使用，該系統具有：一第一導管(20)，用以於一量測期間供在一氣口(16A)的環境氣體進流至該光離子偵測器之一離子化腔室(10)進行量測；一幫浦(48)；一第二導管(22)，用以供在一氣口(18)的環境空氣流通；該光離子偵測器之一清潔腔室 (12)，該清潔腔室(12)去除環境空氣中的污染物與雜質；另一環境氣體流入氣口(16B)；一第一閥門(30A)，用以導引在該氣口(16A)或該氣口(16B)的環境氣體至一第二閥門(30B)以及一第三閥門(30C)；該第二閥門(30B)，連接該離子化腔室(10)，該第二閥門(30B)之一閥口接至該第一閥門(30A)；以及該第三閥門(30C)，接自一流出導管(26)，而該第三閥門(30C)之出口接至該第一導管(20)，在該氣口(18)的環境空氣是用於沖出在量測期間中由於環境氣體而殘留於該離子化腔室(10)內的空氣傳播污染物與雜質；其特徵在於，該第一閥門(30A)接至該第一導管(20)、該第二閥門(30B)以及通向大氣的該流出導管(26)，該第二閥門(30B)接至該第二導管(22)而連接接至該氣口(18)的清潔腔室(12)，該第二閥門(30B)接至該第一閥門(30A)之出口，該第二閥門(30B)並接至該離子化腔室(10)而連接該幫浦(48)，該第三閥門(30C)接至該流出導管(26)而連接通向大氣的該氣口(16B)，該第三閥門(30C)亦接至該第一導管(20)而連接該氣口(16A)，於第一與第二週期中，執行量測與排淨，於第三與第四週期中，執行清潔與排淨，在氣口(18)的環境空氣在清潔腔室(12)內被清潔而被抽引，以將在量測期間中由於環境氣體離子化所產生的殘留於該離子化腔室(10)內的空氣傳播污染物與雜質從該氣口(16A)與該氣口(16B)沖出。
- 一種具有排淨及清潔功能的量測系統，該量測系統特徵用以與一光離子偵測器搭配使用，該量測系統具有：一第一導管(20)用以於一量測期間供在一氣口(16A)的待測環境氣體進流；該光離子 偵測器之一離子化腔室(10)；一幫浦(48)；一第二導管(22)，用以供在一氣口(18)的環境空氣流通；該光離子偵測器之一清潔腔室(12)，去除環境空氣中的污染物與雜質；另一環境氣體流入氣口(16B)；一第一閥門(30A)，用以導引在該氣口(16A)的環境氣體以及在該氣口(18)的環境空氣，經由接自該氣口(18)與該清潔腔室(12)的該第二導管(22)或經由接自該氣口(16B)的一流出導管(26)，至該離子化腔室(10)；以及一第二閥門(30B)，用以將來自該幫浦(48)的氣流經由該第一導管(20)與該氣口(16A)或經由該流出導管(26)與該氣口(16B)導引至大氣；其特徵在於，該第一導管(20)、該第二導管(22)與該流出導管(26)接入該第一閥門(30A)，該第一閥門(30A)之出口接至該離子化腔室(10)而通向該幫浦(48)，該第二閥門(30B)接自該幫浦(48)，該第二閥門(30B)之出口接至該第一導管(20)，該第二閥門(30B)之出口並接至該流出導管(26)而通向大氣；於第一週期中，執行量測與排淨，於第二週期中，執行量測與排淨，於第三週期中，執行清潔與排淨，於第四週期中，執行清潔與排淨。
- 如請求項22所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，該第一閥門(30A)為一四口三位(4：3)閥門。
- 如請求項22所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，量測在該氣口(16A)與該氣口(16B)的環境氣體以及從該氣口(16A)與該氣口(16B)排淨該離子化腔室(10)，是在該光離子偵測器的第一與第二週期執行。
- 如請求項22所述的具有排淨及清潔功能的量測系統，其中，藉由該清潔腔室(12)清潔在該氣口(18)的環境空氣以及從該等氣口(16A)、(16B)排淨該離子化腔室(10)，是在該光離子偵測器的第三與第四週期執行。
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