تیوب گاز یا تیوب دتکتور ابزاری کلیدی در آزمایشگاه های تخصصی محیط های صنعتی و تحقیقاتی است. انواع مختلف تیوب گاز برای شناسایی گازهای قابل اشتعال، گازهای سمی و اکسیژن استفاده می شوند. بسیاری از خطرات در محل کار را نمی توان با حواس انسان تشخیص داد و تهدیدی جدی برای حیات انسان و ایمنی گیاهان در بسیاری از صنایع است. توسعه های بیش از هشتاد ساله در این حوزه، سنگ بنای تشخیص دقیق گاز است و امروزه، به لطف تحقیقات و پیشرفت های مداوم، اکنون بیش از 8 نوع تیوب گاز در بازار ارائه شده است که قادر به تشخیص بیش از 500 ماده هستند. 

تیوب دتکتور گاز روشی آسان و مقرون به صرفه برای اندازه گیری گازها و بخارات سمی در محل کار هستند. برای آشنایی با انواع مختلف تیوب گاز با ما همراه باشید.

تیوب گاز یا تیوب دتکتور 

تیوب گاز معمولاً شیشه ای از جنس بوروسیلیکات با کیفیت بالا با قطر داخلی یکنواخت است که در داخل تیوب دتکتور، با یک یا چند معرف شیمیایی تشخیص گاز بسته بندی شده است. برای استفاده، پس از شکستن هر دو انتهای دتکتور، معمولاً در یک پمپ مکش گاز قرار می گیرد و نمونه هوا یا گاز مورد تست، از طریق خلأ ایجاد شده در لوله، به عقب کشیده می شود و از مسیر معرف عبور می کند.

به دلیل برهمکنش گاز و معرف شیمیایی درون لوله، تغییر رنگی ایجاد می شود که طول لایه تغییر رنگ، به دلیل حجم ثابت نمونه با غلظت گاز یا بخار نمونه متناسب است. با استفاده از درجه بندی روی لوله، می توان غلظت گاز سریع و به راحتی خواند. تیوب های گازسنجی برای اندازه گیری گازها در محدوده غلظت های مختلف استفاده می شوند. از آنجایی که غلظت گاز یا بخار می تواند از زیاد به کم متفاوت باشد، درجه بندی لوله ها نیز می تواند متفاوت باشد.

تاریخچه مختصر تیوب گاز

تاریخچه تولید تیوب گاز به سال 1946 باز می گردد، زمانی که مطالعاتی به منظور تعیین راندمان و عملکرد گوگرد زدایی در تولید سولفات آمونیوم انجام شد تا به عنوان کود مورد استفاده قرار بگیرد. برای تولید این نوع کود، ابتدا آمونیاک، با سنتز هیدروژن و نیتروژن  از سولفات آمونیوم و با کمک یک کاتالیزور، تحت فشار بالا تولید می شد. با این حال، کاتالیزور توسط سولفید هیدروژن مخلوط شده با هیدروژن (به عنوان ناخالصی) تخریب می شد. به همین دلیل دانشمندان به روش جدیدی برای تشخیص ناخالصی ها و کنترل محیط فرآیند نیاز داشتند. این روش جدید می بایست شرایط زیر را برآورده می کرد:
(1) سولفید هیدروژن را با دقت بالا اندازه گیری کند.
(2)کوچک و به اندازه کافی سبک (قابل حمل در محیط فرایند) باشد.
(3) عملکرد آسانی داشته باشد و به مهارت خاصی نیاز نداشته باشد.
(4) نتایج اندازه گیری سریع و بدون نیاز به محاسبه به دست آید.
(5) از معرف های شیمیایی مایع استفاده نشود.
(6) دتکتور گاز نمی توانست از نیروی الکتریکی برای جلوگیری از انفجار احتمالی گاز/بخار استفاده کند.

در طول حل این الزامات مهم بود که مفهوم اصلی تیوب گاز یا تیوب دتکتور با استفاده از واکنشگرهای شیمیایی خشک (ریجنت های شیمیایی ویژه) متولد شد. این روش جدید به سرعت توسط تعدادی از کارخانه های سنتز آمونیاک مورد استفاده قرار گرفت، بطوری که عملکرد آن با دقت مثبت یا منفی 5 درصد تأیید شد. توسعه بسیار موفق تیوب گاز سولفید هیدروژن، امکان تشخیص گازهای دیگر را نیز فراهم کرد و به این ترتیب، انواع گوناگونی از تیوب دتکتور به عنوان یک روش جدید تشخیص گاز تولید شد که هر کسی را قادر می سازد تا به سرعت و با درجه دقت بالایی غلظت گازها را در محیط های فرآیندی مختلف شناسایی و اندازه گیری کند.

انواع تیوب گاز

طراحی تیوب گاز به نوع اندازه گیری، به ماده ای که باید اندازه گیری شود و محدوده غلظتی که باید تعیین شود، بستگی دارد. بر این اساس، انواع مختلفی از تیوب گاز وجود دارد:

• تیوب های گازسنجی فوری (Short-term)
• دوزی تیوب های پسیو (Passive Dositubes) ویژه اندازه گیری های وزنی- زمانی
• تیوب های آشکارساز ویژه پمپ های نمونه گیری خودکار هوا
• لوله های Airtec
• لوله های Polytec
• لوله های آشکارساز Pyrotec
• لوله های نوع تزریقی
• 
  

تیوب دتکتور فوری (Short-Term)

ساده ترین نوع تیوب گاز است که اندازه گیری ها را با کمک یک پمپ نمونه گیری انجام می دهد. دستگیره پمپ نمونه گیری گاز تا انتها به عقب کشیده می شود تا داخل سیلندر، خلأ ایجاد شده و نمونه گاز به داخل تیوب کشیده شود. این تیوب می تواند به راحتی توسط هر کاربری، در هر مکان و در هر زمان استفاده شود.

تیوب گاز پسیو (Passive) ویژه اندازه گیری های وزنی- زمانی

دوزی تیوب های پسیو، برای اندازه گیری غلظت گاز میانگین وزنی بر حسب زمان (TWA) در دوره های طولانی مدت استفاده می شوند و بر اساس اصل انتشار طبیعی گاز طراحی و تولید شده اند. در حقیقت دوزی تیوب یک لوله شیشه ای با قطر داخلی ویژه است که با یک نشر کننده و یک معرف شیمیایی به طور موازی پر شده است که گاز را قادر می سازد با سرعت ثابتی پراکنده شده و پس از واکنش با معرف شیمیایی، منجر به تغییر رنگ طولانی تر و مرزبندی بهتر می شود. استفاده و خوانش آن بسیار ساده است و نیازی به پمپ، نمودار یا آنالیز آزمایشگاهی ندارد.

دوزی تیوب پسیو را معمولاً در محیط کار صنعتی یا آلوده یا ناحیه تنفسی کارگران قرار می دهند، طوری که می توان آن را با نگهدارنده و گیره به یقه لباس متصل کرد و میزان قرار گرفتن هر فرد در معرض هوای آلوده را بررسی کرد. این سیستم، از یک لوله و یک نگهدارنده تشکیل شده است. انتهای لوله که از قبل علامت گذاری شده است، به سادگی جدا می شود و لوله در نگهدارنده قرار می گیرد. هوا به طور Passive درون لوله منتشر شده و با معرف شیمیایی واکنش می دهد و نتیجه تغییر رنگی است که از طریق بخش مدرج نشان داده می شود.

تیوب گاز ویژه پمپ های نمونه گیری خودکار هوا

یک تیوب آشکارساز گاز است که اندازه گیری ها را با استفاده از یک پمپ ویژه نمونه گیری خودکار هوا انجام می دهد. پمپ نمونه گیری، به طور اتوماتیک نمونه هوا را برای مدت زمان مشخص و با سرعت تعیین شده به داخل تیوب دتکتور نمونه گیری می کند و امکان اندازه گیری و آنالیز گازهای محیط را فراهم می کند.

تیوب گاز نوع Airtec

تیوب گاز نوع Airtec یک سیستم راحت و ساده برای آزمایش سیلندرهای گاز، هوای تنفسی فشرده و خطوط هوا هستند، به ویژه هنگامی که از دستگاه تنفسی برای حفاظت تنفسی بیماران استفاده می شود، کیفیت هوای تنفسی نیاز به توجه ویژه دارد.

تیوب دتکتور نوع Polytec

 تیوب گاز نوع Polytec، لوله آشکارساز منحصر به فردی است که هر کدام دارای چندین لایه معرف شیمیایی هستند که برای تعیین همزمان چندین ماده ناشناخته در یک نمونه استفاده می شوند. این تیوب ها در محیط های بسیار خطرناک یا در شرایط اورژانسی مانند آتش سوزی بسیار کاربردی و مفید هستند.

تیوب گاز نوع Pyrotec

دتکتور نوع Pyrotec، برای تعیین غلظت گازهایی مانند CFC، گازهای مبرد (R11, R12, R22, R112, R113, R114, R123, R124, R141B, R225). هیدروکربن های هالوژنه (استونیتریل، هالوتان، متیل کلرید، متیلن کلرید، متیل سولفید)، گازهای بیهوش کننده و سایر گازها استفاده می شود، به طوری که ابتدا آنها را تجزیه کرده و سپس آنالیز می کند.

این تیوب ها معمولاً همراه با Pyrotec Pyrolyzer و پمپ های نمونه برداری دستی وجود دارند. نمونه گاز از طریق پمپ مکش وارد Pyrotec Pyrolyzer می شود و به صورت حرارتی تجزیه می شود (یا "ترک می خورد"). سپس با معرف شیمیایی موجود در لوله واکنش شیمیایی می دهد.

تیوب گاز نوع تزریقی

این آشکارسازها، از یک لوله تزریق برای نمونه برداری گازها استفاده می کند که برای انجام اندازه گیری ها، در تیوب گاز اصلی قرار می گیرد. لوله های آشکارساز مورد استفاده برای گازهای دی اکسید کربن و پروپان با غلظت بالا از این روش تزریقی استفاده می کنند.

خلاصه

در این مقاله ابتدا تاریخچه مختصری از چرایی تولید انواع تیوب گاز توضیح دادیم و در بخش های بعدی، انواع مختلف آنها با جزئیات شرح گردید. امروزه شرکت های کمی در سطح دنیا تولید کننده تیوب های گازسنجی هستند (مانند Draeger و  Gastec). در کشور ما نیز تنها تولید کننده تیوب دتکتور ها، شرکت بلورآزمای سنجش نور است که اخیراً این محصولات را به بازار عرضه کرده است.