تیوب گازسنجی فوری (Gas Detector Tube) ابزاری کاربردی با روشی مطمئن و ساده برای تشخیص و اندازه گیری غلظت گازهای مختلف موجود در هوا می باشد. از تیوب گازسنجی فوری در  بسیاری از حوزه های صنعتی و تحقیقاتی، برای تعیین غلظت آلاینده های گازی و ترکیبات مختلف استفاده می شود. امروزه تولیدکنندگان خارجی مانند GASTEC و Dräger و تنها تولید کننده داخلی شرکت بلورآزمای سنجش نور، طیف گسترده ای از تیوب گازسنجی را برای کاربردهای مختلف ارائه می دهند.

در این مقاله به تعریف تیوب گازسنجی فوری و انواع آنها می پردازیم. اگر شناسایی گاز یا کاربرد خاصی در ذهن دارید، با ما همراه باشید تا بتوانید نوع مناسبی از تیوب گازسنجی (تیوب دتکتور) را برای نیازهای خود پیدا کنید.

تیوب گازسنجی فوری (Gas Detector) چیست؟

تیوب گازسنجی فوری یکی از ابزارهای کلیدی و کلاسیک برای تشخیص و اندازه گیری گازهای مختلف موجود در اتمسفر است. یکی از ضرورت های استفاده از تیوب گازسنجی فوری این است که هوای طبیعی محیط از نظر شیمیایی یک مخلوط گازی است که اگر غلظت اجزاء تغییر کند یا به عبارتی گازهای خارجی اضافه شوند، دیگر هوای طبیعی نخواهیم داشت و در صورت وقوع این تغییر، ممکن است اثرات نامطلوبی بر سلامتی انسان و دیگر موجودات داشته باشد. برای مثال در محیط های صنعتی یا شهرهایی که ریزگردها و آلاینده ها حضور دارند، این تغییرات به وضوح قابل مشاهده است. برخی از آلاینده ها و گازها نیز وجود دارند که بی رنگ و بدون بو بوده و با حواس انسان قابل درک و شناسایی نیستند و نیازمند استفاده از ابزارهای ویژه به نام تیوب گازسنجی است.

برای کاربران، انتخاب تیوب آشکارساز مناسب، بسیار مهم است. تیوب گازسنجی فوری (دتکتور گاز) با شاخص رنگ سنجی مستقیم، دارای کاربردهای زیادی است و تقریباً 300 ماده مختلف را می توان با آن اندازه گیری کرد. این تیوب های آشکارساز (Detector Tube)، ابزارهایی پرتابل، سریع و با عملکردی آسان و دقیق برای اندازه گیری غلظت گازهای هدف می باشند که از قبل کالیبره شده و تنها چند دقیقه پس از نمونه گیری، غلظت گاز به صورت لکه رنگ از روی لوله های نمونه گیری خوانده می شود.

باید توجه داشت که پیش نیاز مهم برای تعیین پتانسیل هر آلاینده گازی، تعیین روش اندازه گیری غلظت با دستگاه مناسب است. نوع ابزاری که باید استفاده شود، به این که کدام گازها چند وقت یک بار و در کجا باید اندازه گیری شوند، بستگی دارد. انواع روش ها و دستگاه های مختلف برای این منظور ارائه شده است و بر همین اساس، انواع رایج تیوب های آشکارساز گاز موجود در بازار شامل موارد زیر می باشند:

• تیوب های گازسنجی فوری (Short-term)
• تیوب های غیر فعال ویژه اندازه گیری های وزنی- زمانی
• تیوب های آشکارساز ویژه پمپ های نمونه گیری خودکار هوا
• لوله های Airtec
• لوله های پلی تک
• لوله های آشکارساز PYROTEC
• لوله های نوع تزریقی
• لوله های آشکارساز برای مواد محلول

تیوب های گازسنجی فوری از ساده ترین انواع دتکتور هستند که کاربردهای گسترده ای دارند. در اینجا برخی از ویژگی ها و کاربردهای تیوب های گازسنجی فوری آورده شده است:

• خوانش مستقیم: غلظت گاز را می توان مستقیماً از مقیاس مدرج چاپ شده بر روی لوله خواند.
• طیف گسترده ای از کاربردها: می توان از آنها برای شناسایی بیش از 300 گاز و بخار مختلف استفاده کرد که آنها را برای صنایع مختلف از جمله نظارت بر محیط زیست، ایمنی صنعتی و واکنش اضطراری مناسب می کند.
• سهولت استفاده: به راحتی قابل استفاده هستند و نیازی به آموزش ندارند. آنها اغلب با یک پمپ دستی برای کشیدن هوا از طریق لوله استفاده می شوند.
• قابل حمل (پرتابل) و راحت: این لوله ها قابل حمل هستند و می توان از آنها در محل وجود گاز استفاده کرد و اندازه گیری های سریع و دقیق را ارائه می دهد.

شرح مختصری از تیوب گازسنجی فوری، عملکرد و اجزا

تیوب گازسنجی فوری (Detector Tube) از یک لوله شیشه ای مهر و موم شده تشکیل شده است که حاوی ریجنت های شیمیایی مخصوص است. اولین ثبت اختراع تیوب دتکتور در سال 1919 در آمریکا انجام شد.در مقایسه با اولین ثبت اختراع، به نظر می رسد که شکل و ساختار اصلی این تیوب ها تغییر چندانی نداشته است، ولی با این حال، محتویات به طور چشمگیری تغییر کرده است. 

طراحی تیوب های گازسنجی فوری به نوع اندازه گیری، به ویژه به ماده ای که باید اندازه گیری شود و محدوده غلظتی که باید تعیین شود، بستگی دارد و انواع مختلفی از آنها وجود دارد:

• لوله هایی با یک لایه نشانگر
• لوله هایی با یک یا چند لایه اولیه، به اضافه یک لایه نشانگر
• ترکیبی از دو لوله
• لوله هایی با شیلنگ های اتصال
• لوله هایی با آمپول معرف داخلی
• لولهه های ویژه برای اندازه گیری های همزمان

معمولاً برای استفاده از آنها، از پمپ های مخصوص برای کشیدن نمونه هوا به داخل لوله استفاده می شود که حجم معینی را نمونه برداری می کند و قابلیت ایجاد خلأ ثابت را دارد. برای اندازه گیری، یک لوله آشکارساز گاز با هر دو سر باز به رابط لوله لاستیکی در انتهای پمپ وارد می شود. هنگامی که پیستون با کشیدن دستگیره خارج می شود، در داخل سیلندر خلأ ایجاد شده و گاز نمونه به آرامی ( در حدود 3-1 دقیقه) از طریق لوله کشیده می شود.در برخی از پمپ ها، یک کاتر نوک لوله تعبیه شده است تا پیش از وارد کردن لوله در پمپ نمونه گیری گاز، هر دو انتهای لوله آشکارساز گاز را بشکند.

می توان از شیلنگ توسعه برای بررسی کیفیت هوا در مخازن و سایر مکان های صعب العبور پیش از ورود به پمپ استفاده کرد. برای این منظور، یک سر شیلنگ به پمپ و سر دیگر به نگهدارنده لوله وصل می شود که این امکان را به کاربر می دهد تا لوله را در محل اندازه گیری قرار دهد.

مبانی شیمیایی تیوب گازسنجی فوری

به طور ساده، تیوب گازسنجی فوری حاوی یک ترکیب یا ریجنت شیمیایی است که با ماده مورد آنالیز واکنش داده و اثر این واکنش را به صورت تغییر رنگ نشان می دهد و طول تغییر رنگ (طول لکه)، نشان دهنده غلظت گاز اندازه گیری شده است. برای دستیابی به ماندگاری بیشتر تیوب، نوک لوله در هر دو انتها ذوب می شود تا سیستم ریجنت شیمیایی در یک فضای بسته و کاملاً بی اثر تا زمان استفاده نگهداری شود.

از آنجایی که این واکنش ها منجر به تغییر رنگ می شوند، این تیوب ها  را حسگرهای شیمیایی رنگ سنجی نیز می نامند. میزان تبدیل ماده شیمیایی موجود در لوله (ریجنت شیمیایی)، متناسب با جرم گاز واکنش دهنده است  و به طور کلی می توان طول لکه (تغییر رنگ) را به عنوان غلظت، مقیاس سنجی کرد. لایه های پرکننده تیوب از ریجنت های شیمیایی مختلفی تشکیل شده است و در برخی موارد این ریجنت ها در یک لوله ترکیب میی شوند تا اثرات مطلوب را ایجاد کنند.

مزایای تیوب گازسنجی فوری چیست؟

یکی از مزایای تیوب گازسنجی فوری این است که می تواند بسیاری از گازهای خاص را شناسایی کند که گاهی اوقات با دستگاه های دیگر  (دستگاه هایی مانند سنسور PID یا حسگرهای الکتروشیمیایی) قابل تشخیص نیستند.

یکی از بزرگترین مزایای لوله های آزمایش این است که اندازه گیری ها کاملاً کم هزینه بوده و قبلاً کالیبره شده اند. با این حال، نمایشگر مقیاس تنها در صورتی می تواند نشانه دقیقی از غلظت گاز در حال آنالیز را ارائه نماید که مقدار مشخصی هوا به عنوان نمونه به داخل تیوب وارد شده باشد. به همین دلیل، حجم انتقال یافته توسط پمپ و فرآیند زمانی جریان حجمی باید با تیوب مطابقت داده شود.

علاوه بر این، برای هر تیوب گازسنجی فوری، شرایط استفاده خاص باید رعایت شود. دما و رطوبت، هر دو فاکتورهای کلیدی در فرآیند اندازه گیری هستند. به عنوان مثال، رطوبت بالا در دماهای بالا می تواند نتیجه اندازه گیری را افزایش دهد.

چگونه یک تیوب گازسنجی فوری  را بخوانیم؟

1. با استفاده از مقیاس چاپ شده بر روی لوله، غلظت ترکیب آزمایش را مستقیماً از طول لکه بخوانید.
2. تیوب ها را بلافاصله (در عرض چند دقیقه) پس از نمونه برداری بخوانید، زیرا ممکن است با گذشت زمان لکه ها محو یا پخش شوند.
3. دقت داشته باشید که برای خوانش دقیق تیوب، یک منبع روشنایی کافی لازم است.
4. با این حال، باید از تابش مستقیم نور خورشید اجتناب شود زیرا اشعه UV خورشید ممکن است باعث تغییر رنگ مضاعف گردد.
5. پس زمینه روشن (کاغذ سفید) نیز برای بهبود خوانایی تغییر رنگ بسیار مفید است.
6. همچنین، هنگامی که خوانش نشانگر طول لکه عملی نیست، مقایسه یک لوله استفاده شده با یک لوله استفاده نشده نیز روش دیگری برای ارزیابی دقیق تر تغییر رنگ است.
7. در همه موارد باید تمام طول تغییر رنگ خوانده شود.

هنگام خواندن غلظت بر روی لوله مقیاس شده، می توان با سه وضعیت مختلف مواجه شد:

• نشانگر رنگ در زاویه قائمه با محور طولی لوله خاتمه یابد.
• نشانگر رنگ نسبت به محور طولی لوله، مورب باشد.
• انتهای رنگ نشانگر بسیار پراکنده باشد.

در حالت اول، غلظت را می توان مستقیماً در برابر مقیاس خواند (نمونه 1 در شکل زیر). اگر نشانگر رنگ اریب باشد (یعنی در جهت مایل به محور طولی لوله باشد)، در این مورد میانگین قرائت، غلظت را نشان می دهد (نمونه 2 در شکل زیر) . در حالت آخر اگر شاخص رنگ به تدریج پراکنده شود، ارزیابی پایان تغییر رنگ ممکن است دشوار باشد. در این مورد، لبه انتهایی تغییر رنگ باید در نقطه ای خوانده شود که کمترین تغییر رنگ ضعیف قابل مشاهده باشد (نمونه 3 در شکل زیر).

اگرچه استفاده از تیوب گازسنجی فوری از نظر فنی آسان است، اما توسعه یک استراتژی اندازه گیری و تفسیر نتایج، کار متخصصان آموزش دیده است. برای به دست آوردن یک نتیجه اندازه گیری صحیح، مهم است که نمونه برداری در مکانی صحیح صرت گیرد و زمان بین اندازه گیری و آزمایش به حداقل برسد.

خلاصه مقاله تیوب گازسنجی فوری

تیوب گازسنجی فوری یکی از ابزارهای ساده و کارآمد برای اندازه گیری غلظت گازهای مختلف در محیط های مختلف صنعتی یا آلوده است. این تیوب ها معمولاً از شیشه ساخته شده اند و حاوی مواد شیمیایی حساس به گازهای مختلف (ریجنت های شیمیایی) می باشند. با عبور هوا از داخل تیوب، مواد شیمیایی درون آن تغییر رنگ می دهد که نشان دهنده غلظت گاز مورد نظر است.

تیوب های گازسنجی فوری انواع مختلفی دارند و بسته به نوع کاربرد و گاز مورد آنالیز باید انتخاب شوند. این دتکتورهای گاز به دلیل سهولت استفاده، هزینه پایین و دقت مناسب، در بسیاری از صنایع از جمله نفت و گاز، پتروشیمی و محیط های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.