MO Memoir รวมบทความชุดที่ ๑๕ Shimadzu GC-2104 FPD และ GC-2014 ECD & PDD MO Memoir : Wednesday 15 February 2560

ผมใช้เวลาเกือบ ๒ ปีในปรับแต่งภาวะการทำงานของทั้งคอลัมน์และตัวตรวจวัดทั้ง ๓ ตัวเพื่อทำให้เครื่อง GC-2014 ทั้งสองเครื่องนี้ใช้งานได้ ทั้ง ๆ ที่ตอนได้รับเครื่องมานั้นทางบริษัทแจ้งว่าช่างที่สิงคโปร์ได้ทำการปรับแต่งเครื่องให้เรียบร้อยแล้ว แต่เมื่อผมกับช่างของบริษัทตัวแทนทางเมืองไทยทำการตรวจสอบ กลับพบว่าสิ่งต่าง ๆ ที่ทางตัวแทนจัดมาจากต่างประเทศนั้นใช้ไม่ได้ ทำให้เราต้องมาเริ่มต้นกันใหม่ ประสบการณ์ครั้งนั้นย้ำให้เห็นความสำคัญของการแก้ปัญหาด้วยการตั้งคำถามที่เป็น "พื้นฐาน" ว่าในระหว่างการทำงานนั้น มันมีเหตุการณ์อะไรเกิดขึ้นบ้าง และเหตุการณ์เหล่านั้นส่งผลกระทบต่อสิ่งใดบ้าง 

เนื้อหาในรวมบทความชุดนี้ค่อนข้างเฉพาะเจาะจง อันที่จริงมันเป็นบันทึกการพัฒนาการทางความคิดในการแก้ปัญหาของผมกับนิสิตปริญญาโทที่ทำงานร่วมกัน แต่มันก็ไม่ได้บันทึกเอาไว้อย่างละเอียดทุกขั้นตอน มันมีหลายสิ่งหลายอย่างที่เกิดขึ้นในระหว่างแต่ละตอนที่เขียนบันทึกแต่ไม่ได้นำมาบันทึกเอาไว้ ในระหว่างที่ทำการปรับแต่งเครื่องให้ใช้งานได้นั้น ผมยังได้บอกกับนิสิตที่เข้ามาช่วยกันทำงานว่า พวกเขาโชคดีมากเลยที่ได้ทำงานนี้ เพราะมันทำให้พวกเขาได้เห็นปัญหาอะไรต่อมิอะไรหลายอย่างในการหาทางทำให้อุปกรณ์ชิ้นหนึ่งมันใช้งานได้ และสิ่งนี้จะเป็นประสบการณ์ที่ดีให้กับพวกเขาเมื่อพวกเขาต้องไปพบกับสิ่งใหม่ ๆ ที่ยังไม่เคยมีใครทำมาก่อน มันไม่เหมือนกับคนที่เข้ามาตอนที่มันใช้งานได้แล้ว เพราะถ้าเขาต้องไปเจอกับอะไรที่ต้องเริ่มจากศูนย์ เขาจะไม่รู้ว่าควรเริ่มต้นอย่างไร

ดาวน์โหลดไฟล์ กดที่ลิงก์นี้

 

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ๒๒) MO Memoir : Tuesday 20 February 2555

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

Memoir ฉบับนี้เป็นการบันทึก e-mail ที่บันทึกการสนทนาในช่วงวันเสาร์ที่ ๑๗ มีนาคมที่ผ่านมา เกี่ยวกับผลของฮีเลียมที่ไหลเข้า purge PDD ของ GC-2014 ECD & PDD และผลการทดลองที่ได้หลังจากการปรับเปลี่ยนความดันด้านขาออกของ pressure regulator ที่หัวถังแก๊สฮีเลียม

เนื่องจากเห็นว่าข้อมูลดังกล่าวอาจจะมีประโยชน์ต่อการปรับแต่งการทำงานของ PDD และเป็นการบันทึกการพัฒนาแนวความคิดในระหว่างการแก้ปัญหา ดังนั้นจึงขอนำมาลง memoir เพื่อให้สามารถค้นหาได้ภายหลัง

สิ่งที่ต้องขอกล่าวตรงนี้คือสถานการณ์ในขณะนี้ไม่ได้เหมือนกับในช่วงการสนทนานั้น

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๑ Helium เข้า PDD (แก้ไข) MO Memoir : Friday 16 March 2555

Memoir ฉบับนี้เป็นการ "แก้ไขข้อผิดพลาด" ที่กล่าวไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๑๒ วันเสาร์ที่ ๓ มีนาคม ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๐ Helium เข้า PDD" ในส่วนของท่อการไหลของแก๊สเข้า PDD 

เรื่องที่ทำการแก้ไขประกอบด้วย

๑. แนวเส้นท่อแก๊สที่เข้า PDD

๒. การตั้งวาล์ว APC5

ใน Memoir ฉบับที่ ๔๑๒ นั้นได้กล่าวถึงการเปิด APC5 เพื่อให้แก๊สไหลเข้า PDD โดยได้บอกไว้ว่าให้ลองตั้งความดันไว้ที่ 40.0 kPa ก่อน (ที่หน้า Add Flow ของคำสั่งควบคุม)

แต่ต่อมาพบว่าเมื่อสั่งเปิดวาล์ว APC5 นั้น เครื่องแจ้งความผิดพลาดว่า APC5 Leak

ความหมายของคำว่า "Leak" ในที่นี้ไม่ได้หมายความว่า "รั่ว" แต่หมายความว่า APC5 "ไม่สามารถควบคุมความดัน ด้านขาออกให้สูงเท่าค่าที่กำหนดได้" ทำให้ต้องมีการมุดเข้าไปตรวจสอบทางด้านหลังเครื่อง

สิ่งที่ค้นพบคือ

๑. แก๊สฮีเลียมจากถังแก๊ส จะต่อเข้า Helium purifier ก่อน

๒. แก๊สที่ออกจาก Helium purifier จะต่อเข้าข้อต่อสามทาง ท่อแก๊สในช่วงนี้ไม่มีวาล์วควบคุมใด ๆ

๓. เส้นท่อที่ออกจากข้อต่อสามทาง เส้นท่อหนึ่งจะเข้าไปยังช่อง APC4 ที่อยู่ทางด้านหลังของเครื่อง GC เส้นนี้เป็นเส้นท่อแก๊สที่เข้าไปทำหน้าที่ carrier gas

๔. เส้นท่อที่ออกจากข้อต่อสามทางอีกเส้นท่อหนึ่งจะ "ตรงไปยัง PDD" โดยที่ "ไม่มี" วาล์วใด ๆ อยู่ในเส้นท่อ

๕. ช่องด้านหลังเครื่องที่ระบุว่าเป็นช่องต่อเข้า APC5 นั้น "ไม่มี" ท่อแก๊สต่อเข้า

นั่นแสดงว่าระบบท่อของเรานั้นไม่มีวาล์วใด ๆ ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของฮีเลียมไปยัง PDD อัตราการไหลของแก๊สฮีเลียมไปยัง PDD จะขึ้นอยู่กับความดันด้านขาออกของ pressure regulator ที่หัวถังแก๊สฮีเลียม 

 

ดังนั้นเพื่อให้ได้อัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD ประมาณ 30 ml/min เราจึงต้องตั้งค่าความดันด้านขาออกของ pressure regulator ที่หัวถังแก๊สฮีเลียมเป็นประมาณ 75 psi (หรือ 5 bar) ประมาณว่าเมื่อผ่าน helium purifier แล้วความดันจะลดลงเหลือประมาณ 60 psi (หรือ 4 bar) ตามคู่มือที่นำมาแสดงไว้ในรูปที่ ๖ ของ memoir ฉบับที่ ๔๑๒ (โดยจะเริ่มทดสอบกับการทดลองของบงกชที่จะเริ่มในค่ำวันนี้)

ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องแก้รูปแผนผังการไหลของแก๊สในส่วนแก๊สฮีเลียมไหลเข้า PDD และ GC เป็นดังรูปที่ ๑ ในหน้าถัดไป

รูปที่ ๑ แผนผังการไหลของแก๊ส จากการตรวจสอบพบว่าในขณะนี้แก๊สฮีเลียมจากถังจะต่อเข้า Helium purifier โดยตรง (ตามเส้นสีเขียว) แก๊สที่ออกจาก Helium purifier จะเข้าสู่ข้อต่อ ๓ ทาง โดยเส้นหนึ่งจะไปยัง APC-4 เพื่อจ่ายเป็น carrier gas เข้าคอลัมน์ อีกเส้นหนึ่งจะแยกตรงไปยัง PDD โดย "ไม่มี" การต่อผ่าน APC-5 ตำแหน่งจุดต่อเข้า APC-5 นั้นอยู่ทางด้านหลังของเครื่อง GC และไม่มีการต่อท่อแก๊สใดเข้าไป

รูปที่ ๒ แนวเส้นประสีเหลืองคือแนวท่อฮีเลียมเข้า PDD ที่ถูกต้อง ส่วนแนวเส้นประสีเขียวเป็นเส้นท่อที่เข้าใจผิดที่แสดงไว้ใน memoir ฉบับที่ ๔๑๒

รูปที่ ๓ อีกมุมหนึ่งของจุดต่อเข้า PDD

รูปที่ ๔ PDD มองจากด้านบน เส้นท่อที่เราเคยเข้าใจผิดว่าเป็นท่อฮีเลียมเข้า PDD (แนวเส้นประสีเขียว) อันที่จริงมันมุดลงไปข้างล่างข้าง ๆ PDD ตรงลูกศรชี้ ตอนนี้ไม่ทราบเหมือนกันว่าเป็นท่ออะไร

แม้ว่าในช่วงที่ผ่านมาดูเหมือนว่าการตอบสนองของ PDD ค่อนข้างจะคงที่เมื่อแต่ละคนทำการทดลอง แต่จากการติดตามระดับเส้น base line พบว่าระดับเส้น base line มีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ

ก่อนอื่นเรามาดูกันก่อนว่าในแต่ละรอบสัปดาห์นั้นมีการใช้ GC เครื่องนี้วิเคราะห์อะไรกันบ้าง

๑. คนที่ ๑ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่มีทั้ง SO₂ และน้ำ

๒. คนที่ ๒ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่มีทั้ง SO₂ และน้ำ

๓. คนที่ ๓ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่ไม่มี SO₂ และน้ำ

๔. คนที่ ๔ ทดสอบปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่ไม่มี SO₂ และน้ำ

แต่ละคนจะใช้เวลาทดลอง ๑ วันเศษ โดยมีช่วงทิ้งว่างระหว่างการรับช่วงทำงาน (GC เปิดทิ้งไว้) ซึ่งเมื่อครบ ๔ คนก็จะใช้เวลา ๑ สัปดาห์พอดี 

 

เพื่อให้เห็นภาพดีขึ้นผมจะขอยกตัวเลขความแรงสัญญาณ (ค่าสมมุติ) มาแสดงประกอบ

เมื่อคนที่ ๑ เริ่มทำการทดลองนั้นสมมุติให้ base line อยู่ที่ระดับประมาณ 8,300,000 ในระหว่างการทดลองนั้น base line จะเคลื่อนตัวลงอย่างช้า ๆ พอทำการทดลองเสร็จจะพบว่าระดับ base line ไปอยู่ที่ประมาณ 8,000,000 ซึ่งเป็นระดับ base line ที่คนที่ ๒ มารับช่วงต่อ

เมื่อคนที่ ๒ ทำการทดลองไปเรื่อย ๆ ระดับ base line ก็เคลื่อนต่ำลงอย่างช้า ๆ เช่นเดียวกัน จนไปอยู่ที่ระดับประมาณ 7,800,000 ซึ่งเป็นระดับ base line ที่คนที่ ๓ มารับช่วงต่อ

แต่เมื่อคนที่ ๓ มารับช่วงนั้น ได้ทำการตัด SO₂ และน้ำออกจากระบบการทดลอง ดังนั้นแก๊สตัวอย่างที่ฉีดเข้า GC จึงไม่มี SO₂ และน้ำ และในระหว่างการวิเคราะห์นั้นพบว่าระดับ base line ค่อย ๆ เคลื่อนขึ้นอย่างช้า ๆ จนมาอยู่ที่ระดับประมาณ 8,000,000 ซึ่งเป็นระดับที่คนที่ ๔ มารับช่วงต่อ

คนที่ ๔ ที่มารับช่วงต่อก็ทำการทดลองในภาวะที่ไม่มีทั้ง SO₂ และน้ำเช่นเดียวกับคนที่ ๓ ดังนั้นแก๊สตัวอย่างที่ฉีดเข้า GC จึงไม่มีทั้ง SO₂ และน้ำ ในระหว่างการวิเคราะห์จะพบว่าระดับ base line ก็ยังคงค่อย ๆ เคลื่อนขึ้นอย่างช้า ๆ จนมาอยู่ที่ระดับประมาณ 8,300,000 ซึ่งเป็นระดับที่คนที่ ๑ มารับช่วงต่อ

พฤติกรรมดังกล่าวบ่งชี้ว่าถ้าแก๊สตัวอย่างของปฏิกิริยา DeNOx นั้นมีทั้ง SO₂ และน้ำ จะทำให้ระดับสัญญาณ base line ของ PDD ลดลง ซึ่งตรงจุดนี้ทำให้น่าสงสัยว่าพฤติกรรมการตอบสนองของ PDD ยังคงเดิมหรือไม่

กล่าวคือที่ระดับเส้น base line ต่างกัน ถ้าฉีดตัวอย่างเท่าเดิมแล้วจะได้พีคขนาดเท่าเดิมหรือไม่

ผมสงสัยว่าอาจเกิดปฏิกิริยาระหว่าง NH₃ กับ SO₂ และน้ำ ทำให้เกิดเป็นคราบสกปรกเกาะสะสมที่ PDD ซึ่งในระหว่างที่ทำปฏิกิริยา DeNOx ในภาวะที่มีทั้ง SO₂ และน้ำนั้น คราบดังกล่าวอาจค่อย ๆ สะสมอย่างช้า ๆ (เข้าไปพร้อมกับการฉีดแต่ละครั้ง) ทำให้ระดับเส้น base line ค่อย ๆ ลดลง แต่พอไม่มีการฉีด SO₂ และน้ำร่วมกับ NH₃ เข้า GC คราบดังกล่าวก็ค่อย ๆ หลุดออกมา ทำให้ระดับเส้น base line ค่อย ๆ ไต่สูงขึ้นเหมือนเดิม

วิธีการแก้ปัญหาผมมองไว้สองแนวทางคือ

(ก) การเพิ่มอัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD กับ

(ข) การเพิ่มอุณหภูมิการทำงานของ PDD

ช่วงบ่ายวันนี้ผมได้ให้สาวน้อยจากเมืองระยองทดลองเพิ่มอัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD โดยเพิ่มความดันด้านขาออกจากถังฮีเลียมก่อน ส่วนการเพิ่มอุณหภูมิการทำงานนั้นตอนนี้ผมคิดว่าอุณหภูมิการทำงานของ PDD ค่อนข้างสูงอยู่แล้ว (200ºC) จึงยังไม่อยากเพิ่มขึ้นอีก เว้นแต่อาจจะเพิ่มเพื่อการทำความสะอาด PDD เท่านั้น

เมื่อสักครู่ได้คุยโทรศัพท์กับสาวน้อยจากเมืองระยอง ทราบว่าเมื่อเพิ่มอัตราการไหลของฮีเลียมเข้า PDD (เพิ่มความดันหัวถังจาก 3.5 bar เป็น 5 bar) ทำให้ระดับสัญญาณ base line ของ PDD ลดลงจาก 8,100,000 เหลือประมาณ 5,900,000 แต่ตอนนี้อยู่ระหว่างการตรวจสอบว่าการตอบสนองต่อ NH₃ เป็นอย่างไรบ้าง

ผลสุดท้ายจะออกมาอย่างไรก็คงต้องคอยดูกันต่อไป

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ๒๑) MO Memoir : Sunday 11 March 2555

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นการบันทึกการทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยา DeNOx หลังจากที่ได้ทำการปรับแต่งระบบตามที่ได้กล่าวไว้ในบันทึกฉบับวันพุธที่ ๗ มีนาคม ๒๕๕๕

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๒๐ Helium เข้า PDD MO Memoir : Saturday 3 March 2555

Memoir ฉบับนี้เกี่ยวข้องกับบันทึกฉบับก่อนหน้านี้ ๓ ฉบับด้วยกันคือ 

 

ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๙ วันพุธที่ ๓๐ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑ แผนผังระบบเก็บแก๊สตัวอย่าง"

ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๘๖ วันอาทิตย์ที่ ๑๐ เมษายน พ.ศ. ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๓ ข้อสังเกตเกี่ยวกับ PDD (Pulsed Discharge Detector)"

ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๓๙๒ วันจันทร์ที่ ๓๐ มกราคม พ.ศ. ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๔ ตำแหน่งพีค N₂O"

ช่วงที่ผ่านมาดูเหมือนว่าเรามีปัญหาเรื่องความแรงของสัญญาณ PDD นั้นเปลี่ยนแปลงไป กล่าวคือแม้ว่าเส้น base line นั้นจะอยู่ที่ระดับเดิม แต่พื้นที่พีคที่ได้นั้นเปลี่ยนแปลงไปแม้ว่าจะฉีดตัวอย่างที่มีความเข้มข้นเดียวกันเข้าไป ซึ่งผมได้ตั้งสมมุติฐานเอาไว้ว่า

(ก) mass flow controller ทำงานปรกติ แต่ตัว PDD ให้การตอบสนอง (response) ที่เปลี่ยนแปลงไป หรือ

(ข) PDD ทำงานปรกติ แต่ปัญหาอยู่ mass flow controller คุมการไหลได้ไม่นิ่ง ทำให้ความเข้มข้นที่แท้จริงของแก๊สเปลี่ยนไปจากที่คิดเอาไว้

ในกรณี mass flow controller ทำงานผิดปรกตินั้นผมคิดว่าอาจจะไม่ใช่ (แต่ก็ยังไม่ตัดทิ้งไป) ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้

๑. ที่ผ่านมาเรายังไม่มีการเปลี่ยนแปลงแนวท่อของระบบ และแนวท่อที่ใช้อยู่นั้นก็ให้การไหลที่นิ่งที่เราเห็นมาตั้งแต่ช่วงที่ใช้ NOx analyser

๒. ถ้า mass flow controller ทำงานไม่นิ่ง เราก็ควรที่จะเห็นพีคที่ได้นั้นมีขนาดเอาแน่เอานอนไม่ได้แม้ว่าจะฉีดตัวอย่างเดียวกันในการวิเคราะห์ต่อเนื่องกันก็ตาม (เช่นครั้งแรก ได้พื้นที่ 170000 ครั้งที่สองได้พื้นที่ 120000 ครั้งที่สามได้พื้นที่ 200000) แต่สิ่งที่เห็นก็คือเมื่อเปิดเครื่องแต่ละครั้งแล้วทดลองฉีดตัวอย่าง พบว่าแม้ว่าจะตั้ง mass flow controller ค่าเดียวกันกับการทดลองก่อนหน้า แต่พื้นที่พีคที่ได้ก็แตกต่างไปจากการทดลองก่อนหน้า (เช่นวันก่อนหน้าวัดติดต่อกัน 3 ครั้งได้พื้นที่อยู่ที่ระดับ 170000 ตลอด แต่พอวันถัดมาวัดติดต่อกัน 3 ครั้งได้พื้นที่ 140000 ตลอด) หรือในการทดลองเดียวกันที่เปิดเครื่องติดต่อกันข้ามวัน พอกลับมาวัดองค์ประกอบของแก๊สเริ่มต้นใหม่ กลับพบว่าสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้นในขณะนี้จึงมุ่งไปที่ประเด็นการตอบสนองของ PDD เปลี่ยนแปลงไป

บังเอิญเมื่อวันศุกร์ผ่านไปเห็นสาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ทำการทดลองอยู่ ซึ่งเขาได้มาปรึกษาปัญหาเรื่องสัญญาณ PDD ที่เปลี่ยนไป ผมลองเปิดดูแผนผังการไหลของแก๊สก็เลยสงสัยว่าเป็นไปได้ไหมว่า PDD สกปรกด้วยสาเหตุที่อัตราการไหลของฮีเลียมที่ใช้เป็น purge gas นั้นต่ำเกินไป ก็เลยลองถามดูว่าตั้งอัตราการไหลของฮีเลียมที่ใช้เป็น purge gas นั้นไว้ที่เท่าไร คำตอบที่ได้ทำเอาผม .... ไปเหมือนกัน

เราพลาดไปเรื่องหนึ่ง

รูปที่ ๑ แผนผังการไหลของแก๊ส (เอามาแสดงใหม่อีกครั้ง)

ผมยืนดูแผนผังการไหลของแก๊สจากคู่มือที่วางไว้ข้างเครื่อง เห็น APC5 เป็นตัวคุมอัตราการไหลของแก๊สเข้า PDD ก็เลยถามสาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ว่าปรกติตั้ง APC5 ไว้ที่ค่าเท่าไร ก็เลยได้คำตอบกลับมาว่า "0" kPa พอกลับไปตรวจกับข้อมูลการตั้งค่าความดัน APC ที่ผมบันทึกไว้เองใน memoir ฉบับที่ ๓๙๒ ก็พบว่าผมจดเอาไว้เป็น "0" kPa และเมื่อตรวจสอบกับ method ที่ทางเจ้าหน้าที่ของทางบริษัทตั้งเอาไว้ก็พบว่าเขาตั้งค่าความดันของ APC5 และ APC6 เป็น "0" kPa 

 

ผมเลยย้อนไปตรวจสอบที่คู่มือ PDDพบว่า PDD นั้นต้องมีแก๊สฮีเลียมเข้า purge ตัว detector โดยทำหน้าที่เป็น discharge gas และคอยปกป้องบริเวณ ground pin อัตราการไหลของแก๊สดังกล่าวกำหนดไว้ที่อย่างน้อย 30 ml/min ผมเลยให้สาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ตรวจสอบก่อนว่าท่อฮีเลียมของเครื่องเรานั้นต่อเอาไว้อย่างไร และก็พบว่าฮีเลียมจากถังแก๊สต่อเข้า He purifier ก่อนที่จะแยกไปยัง APC ต่าง ๆ

 รูปที่ ๒ รูปโครงสร้าง PDD จากรูปที่ ๑ ของคู่มือ Pulsed Discharge Detector Model D-4-I-SH17-R ซึ่งเป็นรุ่นที่ใช้กับเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ของเรา จะเห็นว่าต้องมีแก๊สฮีเลียม purge ground pin ด้วย แก๊สจากคอลัมน์จะไหลตามเส้นสีเขียวเข้ามาใน discharge region แล้วไหลวกกลับออกทาง Vent และต้องมีฮีเลียมเข้าทางด้านบนเพื่อทำหน้าที่เป็น discharge gas และคอยป้องกันส่วน ground pin เอาไว้

รูปที่ ๓ วิธีการต่อท่อแก๊สที่แสดงในรูปที่ ๕ ในคู่มือ PDD จะเห็นว่ามีการต่อฮีเลียมเข้า purge ที่ตัว PDD และมีการกำหนดอัตราการไหลขั้นต่ำไว้ที่ 30 ml/min

รูปที่ ๔ แนวเส้นประสีเหลืองคือท่อฮีเลียม make up gas เข้า PDD

รูปที่ ๕ การตั้งความดันให้กับ APC ต่าง ๆ ในรูปนี้ได้เปลี่ยนค่าความดันของ APC5 จากเดิม 0 เป็น 40 kPa ส่วนของ APC1 APC2 และ APC3 ซึ่งใข้กับ ECD นั้นมีการปรับลดลงเหลือ 20 kPa (เพราะในขณะนี้เราไม่ได้ใช้ ECD) เพื่อประหยัดแก๊สไนโตรเจน

เมื่อตรวจสอบตัวเครื่องก็พบว่ามีการต่อท่อแก๊สฮีเลียมเข้าที่ PDD โดยตรง (รูปที่ ๔) นั่นแสดงว่าที่ผ่านมานั้นเราใช้ฮีเลียมที่เป็น carrier gas ทำหน้าที่เป็น discharge gas ไปพร้อมกัน ส่วน ground pin ไม่ได้รับการป้องกันจากตัวอย่างที่มากับ carrier gas ตรงนี้ผมไม่แน่ใจว่าไปทำให้เกิดปัญหาเรื่องความสะอาดของ PDD จนทำให้การตอบสนองเปลี่ยนไปหรือเปล่า ก็เลยให้เขาทดลองตั้ง APC5 เป็น 40 kPa ก่อน ส่วนค่าความดันของ APC1 APC2 และ APC3 ที่เป็นของ ECD นั้นได้ลดลงเหลือ 20 kPa ก่อนเพื่อเป็นการประหยัดแก๊สไนโตรเจน เพราะในขณะนี้เรายังไม่ใช้ ECD เพียงแค่เปิดเพื่อให้มีแก๊สไหลผ่านคอลัมน์และ ECD เท่านั้นในระหว่างการวิเคราะห์ด้วย PDD (ก่อนหน้านี้เราต้องเปลี่ยนถังไนโตรเจนทุกสัปดาห์ ตอนนี้ก็รอดูก่อนว่าจะเปลี่ยนบ่อยแค่ไหน)

ค่าความดันของ APC5 ควรเป็นเท่าไรเพื่อให้ได้อัตราการไหลอย่างน้อย 30 ml/min นั้นก็บอกไม่ได้เหมือนกัน เพราะเราไม่ได้วัด (ถ้าจะวัดกันจริงก็ต้องถอดท่อที่ต่อเข้า PDD และเอา bubble flow meter วัด) ก็เลยให้ตั้งไว้คร่าว ๆ ที่ 40 kPa ก่อน จากนั้นก็ทดสอบโดยการดูความแรงสัญญาณและวัดตัวอย่าง ที่พบคือระดับเส้น base line ยังคงอยู่ที่เดิม ส่วนความแรงสัญญาณนั้นดูเหมือนจะยังคงอยู่ที่เดิม (เมื่อวันศุกร์สาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ได้ค่าสัญญาณแรงเป็นพิเศษตอนที่เปิดเครื่อง) สิ่งที่ต้องตามกันต่อไปคือ "เสถียรภาพ" ของการตอบสนองของ PDD ว่าจะคงเดิมตลอดไปหรือไม่

รูปที่ ๖ ข้อความนี้ผมคัดมาจากหน้า ๙ ของคู่มือ (ตามเลขหน้าในคู่มือ) เขาเขียนไว้ว่าให้ตั้งความดันฮีเลียมไว้ที่ 60 psi (หรือ 4 bar) ซึ่งผมคิดว่าตัวเลขนี้ไม่น่าจะเป็นความดันที่เราต้องตั้งที่ตัวเครื่อง แต่น่าจะเป็นความดันที่ต้องตั้งที่ pressure regulator ที่ถังแก๊ส

รูปที่ ๗ ตามแผนผังการไหลของแก๊ส เข้าใจว่าท่อพวกนี้น่าจะเป็นของ APC3 และ APC6 สงสัยอยู่เหมือนกันว่าเป็นท่อแก๊สสำหรับ purge sampling valve หรือเปล่า

อีกจุดหนึ่งที่ผมเคยตั้งคำถามเอาไว้สมัยที่เราทดสอบการทำงานของ ECD คือท่อแก๊สที่มันต่อเข้าอีกทางด้านหนึ่งของ sampling valve นั้นคืออะไร ตรวจดูแล้วมันไม่ใช่ท่ออากาศที่ใช้ขยับวาล์ว ถ้าดูตามแผนผังการไหลของแก๊สพบว่า ท่อดังกล่าวสำหรับวาล์ว 1 และวาล์ว 2 (ท่อสีน้ำเงินในรูปที่ ๗) จะเป็นท่อไนโตรเจนที่ใช้เป็น carrier gas และควบคุมอัตราการไหลด้วย APC3 ท่อสำหรับวาล์ว 3 และวาล์ว 4 (ท่อสีเขียวในรูปที่ ๗) จะเป็นท่อฮีเลียมที่ใช้เป็น carrier gas และควบคุมอัตราการไหลด้วย APC6 ผมสงสัยว่าท่อเหล่านี้เป็น purge gas ป้องกันการรั่วไหลเข้าปนเปื้อนเวลาที่วาล์วขยับตัว แต่ก็ไม่รู้เหมือนกันว่าที่คิดเอาไว้ถูกต้องหรือไม่ เพราะไม่มีแบบโครงสร้างของตัววาล์วและก็ไม่สามารถอดวาล์วออกมาตรวจสอบได้ (เกรงว่าตอนประกอบกลับจะมีชิ้นส่วนเหลือ)

เอาเป็นว่าตอนนี้ขอให้เปิด APC5 ในระหว่างการวิเคราะห์ด้วย แล้วค่อยดูกันต่อไปว่าจะเป็นอย่างไร

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๙ การคำนวณพื้นที่พีค NH3 (แก้ไข ๑) MO Memoir : Wednesday 29 February 2555

เนื้อหาในเอกสารฉบับนี้เป็นการบันทึกการประชุมย่อยเมื่อช่วงเช้าวันนี้ เรื่องปัญหาการหาพื้นที่พีค NH₃ จากเครื่อง GC-2014 ECD & PDD

๑. การปรับความปริมาณ NH₃ ที่ฉีดเข้าคอลัมน์ในการสร้าง calibration curve

๑.๑ "ปริมาณ" ในที่นี้คือผลคูณระหว่าง "ความเข้มข้น" กับ "ปริมาตร"

๑.๒ ในการสร้าง calibration curve นั้นเราต้องฉีดสารที่ทราบ "ปริมาณ" ที่แน่นอน ที่ "ปริมาณ" ต่าง ๆ กัน เพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณ (พื้นที่พีค) กับ "ปริมาณ" สารที่ฉีด

๑.๓ ในกรณีของเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ที่เราใช้นั้น การปรับความปริมาณ NH₃ ที่ฉีดเข้าคอลัมน์ในการสร้าง calibration curve เราใช้วิธีการเปลี่ยน "ความเข้มข้น" ของ NH₃ ในแก๊ส และเปลี่ยน "ปริมาตร" ของ sampling loop

๑.๔ เรามี sampling loop อยู่สองขนาดคือ 0.1 ml และ 0.5 ml ที่ใช้ในการสร้าง calibration curve แต่ในการวิเคราะห์ตัวอย่างนั้นเราจะใช้ขนาด 0.5 ml เท่านั้น

๑.๕ เราสร้างจุดแรกของ calibration curve ได้โดยใช้แก๊ส NH₃ เข้มข้น 120 ppm และ sampling loop ขนาด 0.5 ml

๑.๖ จากนั้นเราสร้างจุดที่สองของ calibration curve ได้โดยยังคงใช้แก๊ส NH₃ เข้มข้น 120 ppm แต่เปลี่ยนขนาด sampling loop เป็นขนาด 0.1 ml ซึ่งการฉีดแก๊สเข้มข้น 120 ppm ปริมาตร 0.1 ml จะเทียบเท่ากับการฉีดแก๊สเข้มข้น 24 ppm ปริมาตร 0.5 ml

๑.๗ ในการสร้างจุดที่สามและจุดที่สี่นั้น เดิมผมแนะนำให้ทำซ้ำแบบข้อ ๑.๕ และ ๑.๖ แต่ให้ปรับความเข้มข้นของ NH₃ เป็น 80 ppm ซึ่งก็จะทำให้ได้จุดเทียบเท่ากับการฉีดแก๊สเข้มข้น 80 ppm ปริมาตร 0.5 ml และการฉีดแก๊สเข้มข้น 16 ppm ปริมาตร 0.5 ml

๑.๘ จากการตรวจสอบข้อมูลที่ได้จากการฉีดตามแบบข้อ ๑.๗ นั้น ผมสงสัยว่าข้อมูลอาจจะมีปัญหา และอาจต้องทำการตรวจสอบใหม่

๑.๙ ปัญหาที่ผมสงสัยคือในการปรับความเข้มข้น NH₃ เป็น 80 ppm นั้น เราจำเป็นต้องลดอัตราการไหลของ NH₃ ให้ต่ำลงไปอีก แต่การทำงานของ mass flow controller นั้นอาจจะควบคุมการไหลได้ไม่ดีในช่วงที่ใกล้ปิดเต็มที่หรือใกล้เปิดเต็มที่

๑.๑๐ mass flow controller ที่เราใช้กับ NH₃ นั้นควบคุมการไหลในช่วง 0-10 และเราได้เคยสร้าง calibration curve เอาไว้ในช่วง 1-5 ในการทดลองตามปรกติที่ความเข้มข้น NH₃ 120 นั้น เราตั้ง mass flow controller ไว้ที่ไม่ถึง 1.1 ซึ่งเรียกว่าอยู่ติดขอบเขตล่างสุดของ calibration curve ที่เราสร้าง และอาจอยู่ที่ขอบเขตล่างสุดที่ mass flow controller ยังคงทำงานได้ดี

๑.๑๑ ดังนั้นเมื่อเราลดอัตราการไหลของ NH₃ ลงเพื่อให้ได้ความเข้มข้น NH₃ 80 ppm เราต้องตั้งค่าที่ mass flow controller ให้ต่ำกว่า 1.0 ซึ่งทำให้ผมสงสัยว่าอาจจะมีปัญหาในการควบคุมอัตราการไหลได้

๑.๑๒ ดังนั้นเพื่อเป็นการทดสอบหรือหลีกเลี่ยงปัญหาดังกล่าว ผมจึงเสนอให้ใช้วิธีการปรับความเข้มข้นของ NH₃ ที่ฉีดแทน แต่ให้ใช้ sampling loop ขนาด 0.1 ml ในการฉีด

๑.๑๓ เช่นอาจปรับความเข้มข้นของ NH₃ ในแก๊สเป็น 240 ppm และฉีดด้วย sampling loop ขนาด 0.1 ml ซึ่งจะเทียบเท่ากับการฉีดแก๊ส NH₃ เข้มข้น 48 ppm ด้วย sampling loop ขนาด 0.5 ml

๑.๑๔ ในทำนองเดียวกันถ้าเราทำตามแบบข้อ ๑.๑๓ แต่เปลี่ยนความเข้มข้น NH₃ เป็น 360 ppm และฉีดด้วย sampling loop ขนาด 0.1 ml ซึ่งจะเทียบเท่ากับการฉีดแก๊ส NH₃ เข้มข้น 72 ppm ด้วย sampling loop ขนาด 0.5 ml ดังนั้นเราก็จะได้จุดข้อมูลเทียบเท่ากับการฉีด NH₃ ปริมาตร 0.5 ml ที่ความเข้มข้น NH₃ 4 จุดด้วยกันคือ 24 48 72 และ 120 ppm

๑.๑๕ เมื่อนำข้อมูลที่ได้จากข้อ ๑.๗ ไปเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ได้ในข้อ ๑.๑๔ ก็น่าจะทำให้เราบอกได้ว่าจุดข้อมูล 16 และ 80 ppm นั้นมีปัญหาหรือไม่

๒. การคำนวณพื้นที่พีค NH₃ จากโครมาโทแกรม

บันทึกนี้เป็นการปรับเปลี่ยนวิธีการลากเส้น base line และการทำ peak fitting ทดแทนวิธีการที่ได้กล่าวไว้ใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับที่ ๔๐๗ วันพฤหัสบดีที่ ๒๓ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๘ การคำนวณพื้นที่พีค NH₃" โดยขอให้ทดลองใช้วิธีการที่จะกล่าวต่อไปนี้แทน

๒ก ตำแหน่งการลาก base line

๒.๑ ในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมา ด้วยการลากเส้น base line ตามวิธีการที่กล่าวในบันทึกฉบับที่ ๔๐๗ และทำ peak fitting พีค NH₃ นั้นพบว่าพีค NH₃ ที่ได้จากการทำ peak fitting จะสิ้นสุดที่เวลาประมาณ 2.45 นาที

๒.๒ ในกรณีที่ความเข้มข้น NH₃ ต่ำนั้น พบว่าการลากเส้น base line และการทำ peak fitting ตามวิธีการกล่าวในบันทึกฉบับที่ ๔๐๗ จะให้พื้นที่พีคของ NH₃ ค่อนข้างสูง

รูปที่ ๑ แนวลากเส้น base line ของพีค NH3 โดยเปลี่ยนตำแหน่งเวลาขอบเขตด้านขวาจากเดิมที่ 3.5 นาทีเป็น 2.45 นาทีตรงตำแหน่งลูกศรสีน้ำเงิน (โปรแกรมที่ใช้คือ fityk 0.9.8) ส่วนขอบเขตซ้ายยังคงอยู่ที่ตำแหน่งสัญญาณเริ่มวกกลับตรงลูกศรสีเขียว

๒.๓ ดังนั้นจึงขอปรับเปลี่ยนตำแหน่งจุดลากเส้น base line โดยที่ขอบเขตด้านขวาของพีค NH₃ ยังคงเป็นตำแหน่งที่สัญญาณเริ่มมีการวกกลับเหมือนเดิม แต่ขอบเขตด้านขวาให้เปลี่ยนเป็นตำแหน่งที่เวลา 2.45 นาที (รูปที่ ๑)

๒.๔ หลังจากที่ตัด base line เรียบร้อยแล้ว ให้เติมพีคที่ 1 เข้าไปก่อนด้วยคำสั่ง auto-add โดยใช้ฟังก์ชัน SplitGaussian จากนั้นกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง (รูปที่ ๒)

รูปที่ ๒ หลังการเติมพีคที่ 1 และกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง เส้นสีเหลืองคือสัญญาณรวม จุดสีเขียวคือข้อมูลดิบ พีคที่ใส่เข้าไปเป็นเส้นสีแดง แต่ในขณะนี้โดยเส้นสัญญาณรวม (เส้นสีเหลือง) ทับอยู่

๒.๕ เติมพีคที่ 2 ด้วยคำสั่ง auto-add โดยใช้ฟังก์ชัน SplitGaussian และกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง (รูปที่ ๓)

รูปที่ ๓ หลังการเติมพีคที่ 2 และกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง เส้นสีเหลืองคือสัญญาณรวม จุดสีเขียวคือข้อมูลดิบ เส้นสีแดงคือพีคแต่ละพีคที่เติมเข้าไป

๒.๖ เติมพีคที่ 3 ด้วยคำสั่ง auto-add โดยใช้ฟังก์ชัน SplitGaussian และกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง (รูปที่ ๔)

รูปที่ ๔ หลังการเติมพีคที่ 3 และกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง จะเห็นว่าบริเวณในกรอบสีส้มนั้นยังมีความแตกต่างจากข้อมูลดิบอยู่มาก

๒.๗ เติมพีคที่ 4 ด้วยคำสั่ง auto-add โดยใช้ฟังก์ชัน SplitGaussian และกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง (รูปที่ ๕)

รูปที่ ๕ หลังการเติมพีคที่ 4 และกดปุ่ม Starting fitting 1 ครั้ง ที่นี้จะเห็นว่าสัญญาณรวมในบริเวณกรอบสีส้มจะเข้าได้ดีกับข้อมูลดิบแล้ว

๒.๘ พีคที่ ๔ ที่เติมเข้าไปนี้ผมคิดว่าเป็นสัญญาณส่วนต้นของพีคที่อยู่ถัดจากพีค NH₃ โดยสังเกตจากการลดลงของช่วงหางพีค NH₃ ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับจะโป่งนูนขึ้นเล็กน้อย ทำให้สงสัยว่าสัญญาณช่วงท้ายของโครมาโทแกรมช่วงที่เราตัดมานั้นเป็นสัญญาณช่วงท้ายของพีค NH₃ ที่ซ้อนทับอยู่กับสัญญาณช่วงต้นของพีคที่อยู่ถัดไป ดังนั้นในการทำ peak fitting จึงควรต้องทำการ fit peak เข้ากับสัญญาณรวมก่อน จากนั้นจึงตัดสัญญาณที่คิดว่าเป็นสัญญาณส่วนต้นของพีคที่อยู่ถัดไป (พีคที่ 4 ที่เติมเข้าไป) ออก

 

๒.๙ หลังจากที่ทำตามขั้นตอนในข้อ ๒.๗ แล้ว ให้ทำการลบพีคที่ 4 ออก จะได้ผลรวมสัญญาณของ 3 พีคแรก (เส้นกราฟสีเหลืองในรูปที่ ๖) ซึ่งผมเห็นว่าการลาดลงในช่วงเวลาตั้งแต่ 2.3 นาทีเป็นต้นไปของเส้นสีเหลือง (พีคที่ได้จากการทำ peak fitting) มีลักษณะที่เป็นธรรมชาติใกล้เคียงกับพีคปรกติที่ไม่ซ้อนทับกับพีคอื่น (ตามแนวเส้นประสีน้ำเงิน) มากกว่าพีคข้อมูลดิบ (จุดสีเขียวที่ลดลงตามแนวเส้นประสีเขียว)

๒.๑๐ พื้นที่พีค NH₃ คำนวณโดยเอาพื้นที่พีคย่อยทั้ง 3 มารวมกัน ซึ่งในตัวอย่างนี้คือ (132869 + 7927.33 + 12689.1 = 153485.43)

รูปที่ ๖ หลังการตัดพีคที่ 4 ออก

๓. การสร้าง calibration curve

๓.๑ เมื่อตอนเช้าผมได้กล่าวถึงข้อสงสัยของผมเอาไว้ว่า ที่ปริมาณ NH₃ เป็นศูนย์นั้น พื้นที่พีค NH₃ ที่ได้จาก GC นั้นจะเป็นศูนย์ด้วยหรือไม่

๓.๒ การที่ปริมาณ NH₃ เป็นศูนย์นั้นเกิดได้สองกรณี กรณีแรกเกิดจากการที่เราไม่ป้อน NH₃ เข้าระบบ ซึ่งในกรณีนี้ผมคิดว่าพื้นที่พีค NH₃ ที่ได้จาก GC ควรมีค่าเป็นศูนย์

๓.๓ กรณีที่สองเกิดจากการที่เราป้อน NH₃ เข้าระบบ และ NH₃ ถูกใช้ไปจนหมด ในกรณีนี้ถ้าหาก NH₃ ของเรานั้นมีสารปนเปื้อน (ซึ่งสารปนเปื้อนนั้นไม่ทำปฏิกิริยาและมาพร้อมกับ NH₃ ในถัง) และพีคสารปนเปื้อนดังกล่าวซ้อนทับกับพีค NH₃ เราก็อาจเป็นพื้นที่พีคไม่เป็นศูนย์ก็ได้ (คือสัญญาณจาก NH₃ หมดไป แต่สัญญาณจากสารปนเปื้อนยังคงอยู่)

๓.๔ แต่เท่าที่สังเกตจากการทำ peak fitting ที่ความเข้มข้นต่างกันนั้น ผมคิดว่าที่ปริมาณ NH₃ เป็นศูนย์นั้น พื้นที่พีค NH₃ ที่ได้จาก GC ควรจะเป็นศูนย์ด้วย

๓.๕ ในการทำ curve fitting ของกราฟระหว่างพื้นที่พีคกับความเข้มข้น NH₃ นั้น ไม่จำเป็นต้องเป็นกราฟเส้นตรง แต่ถ้าพิจารณาแล้วคิดว่าการใช้กราฟเส้นตรงที่ยังคับให้ผ่านจุดศูนย์ดูแล้วไม่เข้ากับข้อมูล ก็ให้ทดลองใช้ฟังก์ชัน polynomial อันดับ 2 ดูก็ได้ (โดยบังคับให้ผ่านจุดศูนย์)

เรื่องงานในฉบับนี้คงพอแค่นี้ก่อน แล้วค่อยว่ากันใหม่อีกที

แนวทางหัวข้อการทำวิทยานิพนธ์นิสิตรหัส ๕๓ (ตอนที่ ๑๕) MO Memoir : Friday 3 February 2555

เอกสารฉบับนี้แจกจ่ายเป็นการภายใน ไม่นำเนื้อหาลง blog

Memoir ฉบับนี้เป็นการบันทึกเรื่องที่อธิบายให้กับกลุ่ม DeNOx ฟังเมื่อก่อน ๔ โมงเย็นวันนี้ เรื่องเกี่ยวกับการหาค่า conversion ของ NO โดยใช้ GC-2014 ECD & PDD

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๖ ตำแหน่งพีค NH3 MO Memoir : Thursday 2 February 2555

ในที่สุดเราก็ระบุตำแหน่งพีค NH₃ ได้สักที (คิดว่าคงใช้แล้วล่ะ) โดยใช้ operating condition ที่เรียบง่ายกว่าที่ทางบริษัทกำหนดให้

ผลการทดลองที่บันทึกใน Memoir ฉบับนี้ยังเป็นผลงานของกลุ่ม สาว สาว สาว (สาวน้อยหน้าบาน สาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ และสาวน้อยผิวเข้ม) ในการระบุตำแหน่งพีค NH₃

ตอนแรกจะออก Memoir ฉบับนี้ตั้งแต่เมื่อวานแล้ว แต่ปัญหาเรื่อง ECD ทำให้ต้องเลื่อนมาออกในวันนี้แทน

ภาวะการทำงานของเครื่อง GC-2014 ECD & PDD เป็นเช่นเดียวกันที่ใช้ตอนหาพีค N₂O (ดูรายละเอียดใน Memoir ปีที่ ๔ ฉบับ ๓๙๒ วันจันทร์ที่ ๓๐ มกราคม ๒๕๕๕ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๔ ตำแหน่งพีค N₂O"

ผลการทดลองเป็นอย่างไรก็ดูตามรูปที่ ๑-๔ ไปก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ พีคจากการฉีด NH₃ 10000 ppm ใน N₂ ขนาดตัวอย่า ง0.5 ml เปรียบเทียบการฉีด ๒ ครั้ง แสดงให้เห็นว่าฝีมือมีการพัฒนาดีขึ้นมากกว่าแต่ก่อน โดยเฉพาะในเรื่องการปรับความดันแก๊สใน sampling loop

 

รูปที่ ๒ ภาพขยายบริเวณ 7 นาทีแรกของรูปที่ ๒ แสดงให้เห็นการเกิดและการสิ้นสุดของพีค NH₃ จะเห็นว่าเมื่อเทียบกับพีค N₂O (ดู Memoir ฉบับวันจันทร์ที่ ๓๐ มกราคม ๒๕๕๕) พีค NH₃ จะออกมาหลัง 2 นาที ในขณะที่พีค N₂O จะออกมาก่อนเวลา 2 นาทีเล็กน้อย

รูปที่ ๓ พีคจากการฉีด NH₃ 10000 ppm ใน N₂ ผสมกับแก๊ส N₂ ไม่ทราบอัตราส่วน (ฉีด ๒ ครั้ง) การทดสอบนี้เป็นการยืนยันว่าพีคที่เห็นเป็นพีคของ NH₃

รูปที่ ๔ ภาพขยายบริเวณ 7 นาทีแรกของรูปที่ ๓ แสดงให้เห็นการเกิดและการสิ้นสุดของพีค NH₃ จะเห็นว่าพีค NH₃ จะไปสิ้นสุดที่เวลาประมาณ 6 นาที

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๕ ตำแหน่งวาล์วตัวที่ ๑ และตัวที่ ๒ MO Memoir : Tuesday 31 January 2555

ดูเหมือนว่าเย็นวันนี้สาวน้อยหน้าบานจะยิ้มได้สักที หลังจากที่เมื่อวานบ่ายเขาแวะมาคุยผมเรื่องงานแล้วต้องหน้าเศร้ากลับไป

ผมบอกเขาเมื่อวานว่าอย่างเพิ่งสิ้นหวังซิ เพราะเรายังมีทางเลือกอยู่ที่เรายังไม่ได้ทดลองทำ และเมื่อยังไม่ได้ลงมือทดลองทำก็อย่าด่วนสรุปว่ามันไม่มีหวัง และผมเองก็ไม่ได้คิดว่าทางเลือกที่เหลือนั้นจะใช้ไม่ได้ผล (แต่ผมก็เตรียมเผื่อใจเอาไว้เหมือนกัน)

Memoir ฉบับนี้อิงไปยังรูปที่ ๒ แผนผังการไหลของแก๊สของเครื่อง GC-2014 ECD & PDD ที่แสดงไว้ใน Memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๗๙ วันพุธที่ ๓๐ มีนาคม ๒๕๕๔ เรื่อง "GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑ แผนผังระบบเก็บแก๊สตัวอย่าง" โดยจะขยายรายละเอียดเฉพาะส่วนที่รับแก๊สด้านขาออกจาก reactor เพื่อที่จะฉีดเข้า ECD

วาล์วตัวที่ 1 คือ 10-port valve ที่รับแก๊สตัวอย่างมาด้านขาออกของ reactor และเป็นที่ติดตั้ง sampling loop สำหรับฉีดสารเข้า ECD ส่วนวาล์วตัวที่ 2 คือ 6-port valve ที่ทำหน้าที่ควบคุมให้แก๊สที่มาจากวาล์วตัวที่ 1 ให้ไหลไปยัง ECD หรือระบายทิ้งออกไป

ก่อนที่เราจะใช้งานนั้น เราต้องระบุให้ได้ก่อนว่าทางบริษัทตั้งวาล์วเอาไว้ให้ตำแหน่ง "0" (หรือตำแหน่ง "OFF") และตำแหน่ง "1" (หรือตำแหน่ง "ON") นั้น เส้นทางการไหลของแก๊สเป็นอย่างไร

ในการระบุตำแหน่งวาล์วนั้นผมได้ให้แนวความคิดว่า อัตราการไหลของ carrier gas ที่ไหลผ่าน detector นั้นน่าจะส่งผลถึงสัญญาณของ detector

เรื่องผลของอัตราการไหลของ carrier gas ที่มีผลต่อสัญญาณ detector นั้นเรามีประสบการณ์กับ detector ชนิด TCD (Thermal conductivity detector) PDD (Pulsed discharge detector) FID (Flame ionisation detector) และ FPD (Flame photometric detector) ซึ่ง detector แต่ละชนิดก็ว่องไวต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของ carrier gas ที่แตกต่างกันไป บางชนิดก็ว่องไวมากในขณะที่บางชนิดก็ว่องไวเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่ตัว ECD (Electron capture detector) นั้นเรายังไม่มีประสบการณ์

เราเริ่มจากวาล์ว 2 ก่อน โดยเริ่มต้นความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-2 (ซึ่งใช้เป็น carrier gas) นั้นอยู่ที่ 40 kPa โดยคาดหวังว่า

(ก) ถ้าเราเปลี่ยนความดันนี้ (เช่นเพิ่มเป็น 80 kPa) จะทำให้อัตราการไหลของแก๊สผ่าน APC-2 เปลี่ยนไป และ

(ข) ถ้าความแรงสัญญาณของ ECD ขึ้นกับอัตราการไหลของ carrier gas และ

(ค) วาล์ว 2 อยู่ในตำแหน่งที่ทำให้แก๊สจาก APC-2

ดังนั้นเราควรจะเห็นการเปลี่ยนแปลงความแรงของสัญญาณ ECD

แต่ถ้าเราเปลี่ยนความดันขาเข้า APC-2 แล้วไม่พบการเปลี่ยนแปลงความแรงสัญญาณ ECD นั่นอาจเป็นเพราะ

(ง) วาล์ว 2 อยู่ในตำแหน่งที่ทำให้แก๊สจาก APC-2 ไม่ไหลผ่าน ECD หรือ

(จ) ความแรงของสัญญาณ ECD ไม่ขึ้นกับอัตราการไหลของ carrier gas

ซึ่งจะต้องทำการทดสอบด้วยการเปลี่ยนวาล์ว 2 ให้ไปอยู่ที่อีกตำแหน่งหนึ่ง จากนั้นก็ทำการปรับความดันขาเข้า APC-2 ซึ่งถ้าไม่พบการเปลี่ยนแปลงความแรงของสัญญาณ ECD ก็แสดงว่า ECD ไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหลของ carrier gas แต่ถ้าพบการเปลี่ยนแปลงความแรงสัญญาณ ECD ก็แสดงว่าตำแหน่งใหม่นี้เป็นตำแหน่งที่ให้แก๊สจาก APC-2 ไหลเข้า ECD

จากการทดสอบกับวาล์ว 2 เราพบว่าเมื่อเราเพิ่มความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-2 (จาก 40 kPa เป็น 80 kPa) ซึ่งจะทำให้แก๊ส N₂ ไหลผ่าน ECD เร็วขึ้น ECD จะส่งสัญญาณที่แรงขึ้น และเมื่อลดความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-2 กลับคืนเดิม (จาก 80 kPa เหลือ 40 kPa) สัญญาณก็กลับมาที่เดิม ด้วยวิธีการนี้ทำให้เราสามารถระบุตำแหน่งวาล์ว 2 ได้ก่อน

จากนั้นจึงได้ทำการทดลองเพื่อระบุตำแหน่งวาล์ว 1 โดยตั้งวาล์ว 2 ให้อยู่ในตำแหน่งที่ให้แก๊สจากวาล์ว 1 ไหลตรงไปยัง ECD (ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ให้แก๊สจาก APC-2 ไม่ไหลเข้า ECD) จากนั้นก็ได้ทดลองเปลี่ยนตำแหน่งวาล์ว 1 (ความดันแก๊ส N₂ ขาเข้า APC-1 ตั้งไว้ที่ 40 kPa) โดยได้พิจารณาจากผังการไหลแล้วได้ข้อสรุปว่า 

 

(ฉ) ถ้าเริ่มต้นวาล์ว 1 อยู่ที่ตำแหน่งเก็บตัวอย่าง แก๊สที่ไหลเข้า ECD ที่จะไหลในเส้นทางผ่าน DC-1 เข้า port 4 ของวาล์ว 1 (มีการวนเข้าตัววาล์วเพียงครั้งเดียว และเนื่องจากรูที่ตัววาล์วมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจะเกิดความต้านทานการไหลสูงมากที่ทางเข้าตัววาล์ว) และเมื่อเปลี่ยนตำแหน่งวาล์ว 1 ให้ไปอยู่ในตำแหน่งฉีดตัวอย่างจาก sampling loop เข้าคอลัมน์ แก๊สที่ไหลไปยัง ECD จะไหลในเส้นทางผ่าน sampling loop ซึ่งเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานการไหลสูงกว่า (มีการไหลเข้าวาล์วถึง 3 ครั้งคือที่ตำแหน่ง 7 1 และ 6 ตามลำดับ ซึ่งเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานการไหลที่สูงกว่า) ดังนั้นอัตราการไหลจะลดลง เราก็ควรจะเห็นความแรงสัญญาณ ECD ลดลง

(ช) ในทางกลับกันถ้าเริ่มต้นวาล์ว 1 อยู่ที่ตำแหน่งฉีดตัวอย่างเข้าคอลัมน์ เมื่อเราเปลี่ยนตำแหน่งวาล์ว 1 จะทำให้อัตราการไหลของแก๊สไปยัง ECD เพิ่มขึ้น เราก็จะเห็นความแรงของสัญญาณ ECD เพิ่มมากขึ้น

และด้วยความพยายามของกลุ่ม สาว สาว สาว (สาวน้อยหน้าบาน สาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ และสาวน้อยผิวเข้ม) จึงทำให้เราสามารถระบุตำแหน่งวาล์ว 1 และ 2 ได้ดังแสดงในรูปที่ ๑-๔

ขั้นตอนต่อไปคือการระบุตำแหน่งพีค NO และ N₂O ซึ่งจากการคุยโทรศัพท์กันคร่าว ๆ เมื่อเย็นหวังนี้ หวังว่าพรุ่งนี้เช้าคงจะมีข่าวดี

รูปที่ ๑ วาล์ว 1 เมื่ออยู่ในตำแหน่ง sampling loop รับแก๊สตัวอย่างจากด้านขาออกของ reactor

รูปที่ ๒ วาล์ว 1 เมื่ออยู่ในตำแหน่งฉีดแก๊สตัวอย่างใน sampling loop เข้าคอลัมน์ GC

รูปที่ ๓ วาล์ว 2 เมื่ออยู่ในตำแหน่งให้แก๊สจากวาล์ว 1 ตรงไปยัง ECD

รูปที่ ๔ วาล์ว 2 เมื่ออยู่ในตำแหน่งให้แก๊สจากวาล์ว 1 ระบายทิ้งโดยไม่ผ่าน ECD

GC-2014 ECD & PDD ตอนที่ ๑๔ ตำแหน่งพีค N2O MO Memoir : Monday 30 January 2555

เราเริ่มต้นด้วยการหาพีค NO แต่ดันได้พีค N₂O แทน ก็ถือว่าไม่เสียเที่ยวซะทีเดียว

ในสัปดาห์ที่แล้ว สาว สาว สาว (สาวน้อยหน้าบาน สาวน้อยร้อยแปดสิบเซนต์ และสาวน้อยผิวเข้ม) ช่วยกันทดสอบเครื่อง GC-2014 ECD & PDD เพื่อทดลองดูว่าคอลัมน์ที่ใช้หา NH₃ นั้นสามารถนำมาใช้หา NO ได้หรือไม่ โดยได้ตั้งภาวะการทำงานของเครื่องเป็นดังนี้ (ผมไปจดมาเมื่อเช้าวันเสาร์ ระหว่างที่เครื่องอยู่ในสถานะ standby)

Injector temperature 62ºC

(อุณหภูมินี้ไม่ใช่อุณหภูมิที่ตัววาล์วฉีดตัวอย่าง เพราะที่ตัววาล์วฉีดตัวอย่างไม่มี heating block ให้ความร้อน แต่เป็นอุณหภูมิที่ Injection port ที่อยู่ทางด้านบนของเครื่อง ซึ่งเครื่องของเราไม่ได้ต่อคอลัมน์เข้ากับ injection port นี้ และเราก็ไม่ได้ทำการตั้งค่าอุณหภูมิที่ injection port นี้ด้วย สาเหตุที่มันมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิห้องน่าจะเป็นเพราะรับความร้อนที่มาจาก oven)

 Column temperature 120ºC

Detector temperature 200ºC

Analysis time 30.0 min

Equilibrium time 2.0 min

Delay time 0.0 min

Subtract detector none

Sampling rate 80 msec

ACP1 pressure 40.0 kPa

ACP2 pressure 40.0 kPa

ACP3 pressure 50.0 kPa

ACP4 pressure 140.0 kPa

ACP5 pressure 0.0 kPa

ACP6 pressure 0.0 kPa

Left column flow 2.87 ml/min carrier gas type He

Right column flow 0.75 ml/min carrier gas typye He

วาล์ว 4 อยู่ในตำแหน่งให้แก๊สจาก วาล์ว 3 ไหลเข้า PDD ตลอดเวลา

วาล์ว 3 เปลี่ยนจากตำแหน่งเก็บตัวอย่างไปเป็นตำแหน่งฉีดตัวอย่างที่เวลา 0.01 นาที และคงไว้ที่ตำแหน่งดังกล่าวจนถึงเวลา 29.50 นาที จึงเปลี่ยนกลับคืนไปยังตำแหน่งเก็บตัวอย่าง

ขนาด sampling loop 0.5 m

การทดลองนั้นได้ทดลองวิเคราะห์แก๊ส N₂ 100% O₂ 100% N₂+O₂ NO in N₂ และ N₂O in N₂ ผลออกมาเป็นอย่างไรก็ลองดูตามรูปแต่ละรูปก็แล้วกัน

รูปที่ ๑ Chromatogram ที่ได้จากการวัด N₂ 100% (สีน้ำเงิน) และ O₂ 100% (สีแดง) ด้วย PDD

รูปที่ ๑ เป็นการเปรียบเทียบ chromatogram ที่ได้จากการวัด N₂ 100% และ O₂ 100% พีคแหลม ๆ ที่ปรากฏที่เวลาประมาณ 1.50 นาทีนั้นเป็นพีคที่เกิดจากการขยับวาล์ว 3 จากตำแหน่งเก็บตัวอย่างไปยังตำแหน่งฉีดตัวอย่าง ไนโตรเจนและออกซิเจนจะปรากฏหลังจากผ่านไปแล้วประมาณ 8 นาที โดยปรากฏเป็นพีคขนาดใหญ่ลากหางยาวไปจนสิ้นสุดการเก็บข้อมูล

รูปที่ ๒ ส่วนขยายของ Chromatogram บริเวณกรอบสี่เหลี่ยมที่แสดงในรูปที่ ๑

รูปที่ ๒ เป็นภาพขยายบริเวณกรอบสี่เหลี่ยมสีเขียวในรูปที่ ๑ สัญญาณที่ปรากฏในช่วงเวลา 1.25-1.75 นาทีเกิดจากการเปลี่ยนตำแหน่งของวาล์ว 3 พึงสังเกตว่าในช่วงเวลา 1.8-2.4 นาทีนั้นไม่มีสัญญาณใด ๆ

รูปที่ ๓ Chromatogram ของแก๊สผสมระหว่าง N₂ และ O₂ (ไม่ทราบสัดส่วน)

รูปที่ ๓ นี้เป็น chromatogram ที่ได้จากการฉีดแก๊สผสมระหว่างไนโตรเจนและออกซิเจน (ไม่ทราบสัดส่วน) รูปนี้แสดงให้เห็นว่าคอลัมน์ที่เราใช้แยก NH₃ นั้นไม่สามารถแยก N₂ และ O₂ ออกจากกันได้

รูปที่ ๔ Chromatogram ของการฉีดแก๊สผสม NO 10000 ppm ใน N₂ และ N₂O 1000 ppm ใน N₂

หลังจากที่ระบุตำแหน่งพีคไนโตรเจนและออกซิเจนได้แล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการระบุตำแหน่งพีค NO โดยได้ทดลองฉีดแก๊สผสม NO 10000 ppm ใน N₂ เข้าไป เมื่อนำ chromatogram ที่ได้ไปขยายบริเวณ 0-5 นาทีก็พบว่ามีพีคเกิดขึ้นเพิ่มเติม 3 พีคดังแสดงในรูปที่ ๕

ที่ผมสงสัยอยู่ก็คือทำไมพีค N₂ (ซึ่งมี N₂ 99% กับ NO 1%) ตรงเวลาประมาณ 9 นาทีในรูปที่ ๔ มันสูงกว่าพีค N₂ 100% ในรูปที่ ๑ ตรงนี้ไม่รู้เป็นเพราะว่าฝีมือคนฉีดหรือว่าพีค NO ออกมาเวลาเดียวกันกับ N₂ แต่ให้การตอบสนองที่แรงกว่า

รูปที่ ๕ ภาพขยาย Chromatogram ในช่วง 5 นาทีแรกของการฉีดแก๊สผสม NO 10000 ppm ใน N₂ และ N₂O 1000 ppm ใน N₂

ในตอนแรกนั้นเราคิดว่าพีคที่ปรากฏตรงเวลาเกือบ 2 นาทีคือพีค NO แต่เมื่อทดสอบโดยการฉีด N₂O กลับพบว่าพีคที่ตำแหน่งตรงเวลาเกือบ 2 นาทีนั้นคือพีค N₂O และพีคขนาดเล็กทางด้านซ้ายและขวาของพีค N₂O คงเป็น impurity ที่ปนเปื้อนอยู่ในถังแก๊ส NO ซึ่งเมื่อตรวจสอบกับใบ certificate ที่มากับถังแก๊ส NO ก็พบว่ามีออกไซด์ตัวอื่นของไนโตรเจนปนเปื้อนอยู่ในระดับไม่เกิน 0.05% หรือไม่เกิน 500 ppm ซึ่งเมื่อเทียบพื้นที่พีคดังกล่าวกับพีค N₂O ที่ได้จากการฉีด N₂O 1000 ppm ก็ทำให้สรุปได้ว่าพีคนั้นไม่ใช่พีค NO แต่เป็นพีค N₂O

ผมเกรงว่าเราจะมีปัญหาตรงที่ NO อาจจะออกมาระหว่าง N₂ กับ O₂ ดังนั้นถ้าจะวัด NO ได้ก็ต้องใช้คอลัมน์ที่แยก N₂ กับ O₂ ออกจากกันได้ หรือไม่ก็ใช้ detector ที่มองเห็น NO แต่มองไม่เห็น N₂ กับ O₂

งานนี้คงต้องดำเนินกันต่อไป ช่วงนี้คงต้องหันไปทดลองหาพีค NH₃ ดูสักพัก