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Il rilevatore universale che rileva tutto: in che modo il rilevatore di conducibilità termica rivela la verità sui gas?
Nel campo della rilevazione scientifica, il rilevatore a conduttività termica (TCD) è noto per la sua capacità di rilevare qualsiasi cosa ed è diventato uno strumento importante nella cromatografia gassosa (GC). Il TCD eccelle in una vasta gamma di applicazioni grazie alla sua elevata efficienza, alla non specificità e alla progettazione non distruttiva. Confrontando la conduttività termica di un gas campione con quella di un gas di riferimento, questi rilevatori possono rilevare la presenza di quasi tutti i gas, compresi i composti organici e inorganici.
Il bello dei rilevatori di conduttività termica è che possono rilevare quasi tutti i gas, non solo le sostanze combustibili.
Come funziona
Il TCD funziona posizionando un filo riscaldante in una camera di rilevamento a temperatura controllata. Quando il gas campione vi scorre dentro, le proprietà di trasferimento di calore del filo riscaldante cambiano. Normalmente, il filo riscaldante irradia un flusso costante di calore nel corpo del rilevatore, ma quando entra un gas campione, la sua conduttività termica è inferiore a quella di un gas di riferimento come elio o idrogeno, il che aumenta la temperatura del filo riscaldante e cambia la sua resistenza.
Questa variazione di resistenza può essere misurata utilizzando un circuito a ponte di Wheatstone, che converte il segnale in una variazione di tensione misurabile. Quando la conduttività termica del gas campione diminuisce rispetto al flusso di riferimento, si verifica un picco di segnale identificabile nel rilevatore. Questi picchi non mostrano solo quali composti sono presenti nel campione, ma anche le loro concentrazioni attraverso la loro area.
Questa tecnologia non è solo sensibile ai composti organici, ma può anche rilevare vari gas permanenti, fornendo un supporto dati affidabile per la ricerca scientifica.
Note durante il funzionamento
Quando si utilizza il TCD, occorre fare attenzione a non interrompere il flusso del gas mentre la spirale si sta riscaldando, poiché ciò potrebbe causare la bruciatura del filo riscaldante. Inoltre, alcuni composti del fluoro possono attaccare lo strato di passivazione del filo riscaldante, pertanto è opportuno evitare il più possibile l'uso di queste sostanze.
Sebbene il picco di rilevamento dell'idrogeno fluttui negativamente quando si utilizza l'elio, questo problema può essere risolto utilizzando altri gas di riferimento come l'argon o l'azoto. Questa scelta, tuttavia, ridurrà la sensibilità di rilevamento per composti diversi dall'idrogeno.
Ambito di applicazione
Il TCD ha un'ampia gamma di applicazioni. Oltre al suo utilizzo nella gascromatografia per rilevare varie concentrazioni di gas, svolge anche un ruolo chiave in molti settori industriali. Ecco alcune delle sue principali applicazioni:
- Uso medico: utilizzato nelle apparecchiature per i test di funzionalità polmonare.
- Industria energetica: misurare il potere calorifico del metano nei campioni di biogas.
- Industria alimentare e delle bevande: quantificazione o verifica dei gas presenti negli imballaggi alimentari.
- Industria petrolifera e del gas: calcolare il contenuto di componenti di petrolio e gas durante l'estrazione.
- Monitoraggio dell'idrogeno: conferma la purezza dell'idrogeno nei generatori a turbina raffreddati a idrogeno.
- Imaging medico: rilevamento di perdite di elio nei magneti superconduttori per risonanza magnetica.
ConclusioneGrazie a queste diverse applicazioni, i rilevatori di conduttività termica non vengono utilizzati solo nei laboratori, ma sono entrati anche nel campo di molti settori industriali chiave.
In quanto rilevatore universale, il rilevatore a conduttività termica (TCD) fornisce un prezioso metodo di monitoraggio per la ricerca scientifica e le applicazioni industriali. La sua capacità di identificare più gas simultaneamente e la sua applicazione in una varietà di esigenze di mercato lo rendono una parte indispensabile della gascromatografia. Di fronte a ambienti e richieste in continua evoluzione, in quale direzione si svilupperanno in futuro i rilevatori di conduttività termica?
