问题：质控仪输出固定 NO 浓度的气体，对于仪表 A，流速是一个值；对于仪表 B，流速是另一个值，那 PMT 产生的信号强度是一样的，还是根据流速不同是不一样的

PMT 产生的原始信号强度（光子数/电流值），本质上是和单位时间内进入反应室的 NO 分子总数（Mass Flow Rate / 质量流量）有关。

原理剖析

我们要看化学发光反应的微观过程： $$NO + O_3 \rightarrow NO_2^* + O_2$$ $$NO_2^* \rightarrow NO_2 + h\nu \text{ (光子)}$$

在这个反应室里，有一个关键的前提条件：臭氧 ($O_3$) 是过量的。这意味着，每一个进入反应室的 $NO$ 分子，都会被“抓住”并发生反应，产生一个光子（理想情况下）。

PMT 是一个计数器，它统计的是“每秒钟有多少个光子打在我的脸上”。

• 浓度 (Concentration, C)： 比如 200 ppb，意思是每 10 亿个气体分子里有 200 个 NO。这只是一个“比例”。
• 流速 (Flow Rate, Q)： 比如 1 L/min，意思是每分钟有多少气体跑进来。
• PMT 信号 (Signal, I)： $$I \propto \text{每秒反应掉的 NO 分子数}$$ $$I \propto \text{浓度 (C)} \times \text{流速 (Q)}$$

为什么流速对 CEMS 如此重要？

这也解释了为什么化学发光法分析仪对流量控制和压力控制要求极高。

1. 限流孔 (Critical Orifice) 的作用： 你会发现每一台 NO 分析仪的反应室入口前，都有一个极小的孔（宝石喷嘴或玻璃毛细管）。 它的作用就是锁死流速。
   • 如果这个孔脏了、堵了，流速变小了。
   • 后果： 即使标气浓度没变，进入反应室的 NO 分子数少了，PMT 信号就会变弱，导致读数偏低。
2. 反应室压力 (Chamber Pressure) 的影响： 通常反应室是负压的。如果真空泵衰减，负压变小（压力升高）。
   • 一方面：气体密度变大，单位体积分子数变多（信号变大）。
   • 另一方面：猝灭效应 (Quenching) 增强（光子被撞没了，信号变小）。
   • 这之间有个复杂的平衡，但总之，流速和压力的波动都会直接改变 PMT 的原始信号。

引入泵的因素

在现场中，经常会发现有的泵接了两台分析仪（用于给分析仪提供动力）。在这种情况下校准了仪器；然后过了一段时间，泵只接一台分析仪，只给一台分析仪提供动力，此时再通同样浓度的标气，分析仪显示的示数却不同了

核心原因：泵的“特性曲线”

所有的泵（无论是隔膜泵、旋片泵还是活塞泵），其输出能力都不是恒定的。它们都遵循一条P-Q 曲线（压力 - 流量曲线）。

• 双机模式（接两台）：
  • 泵同时拖两个负载。此时管路总阻力较小（因为是并联），但需要的总流量大。
  • 泵工作在 “低真空度（或低压力）、大流量” 的状态。
  • 假设此时供给每台仪器的有效压力差是 $\Delta P_1$，对应的流速是 $Q_1$。
  • 你在这个状态下进行了校准，告诉分析仪：“当流速是 $Q_1$ 时，这个电流对应 200 ppm。”
• 单机模式（接一台）：
  • 你拔掉了一台，堵死了那个接口。
  • 泵的负载突然变轻了（或者说气路阻力特性变了）。
  • 根据泵的曲线，当流量需求减半时，泵能够提供的真空度（或压力）会显著升高。
  • 此时，剩余那台仪器面临的压力差变成了 $\Delta P_2$（且 $|\Delta P_2| > |\Delta P_1|$）。
  • 后果： 压力差变大，导致流过这台仪器的实际气体流速 $Q_2$ 变大了。

深度细节：临界流 (Critical Flow) 的失效

你可能会问：“分析仪内部不是有限流孔吗？它不是应该能锁住流速吗？”

理论上，只要真空度达到一定阈值（比如 -40 kPa 以下），气体通过小孔的速度就会达到声速，此时流速应该恒定，不再随真空度的加深而增加。这就是“临界流”原理。但现实中为什么还会变？

1. “伪”临界流：
   • 在接两台仪器时，泵可能比较吃力，真空度可能只有 -35 kPa。此时并未完全达到临界流条件。流速依然受压力波动影响很大。
   • 当变成一台时，真空度瞬间抽到 -60 kPa，进入了真临界流，或者流速进一步提升。从“非饱和”到“饱和”，流速肯定变了。
2. 压力侧的影响（如果泵在前端）：
   • 如果你的泵是用来推气（正压输送）的，那就更明显了。
   • 少了一路泄压，所有的压力都灌进剩下那一路，流速必然暴涨，读数必然飙升。
3. 反应室压力的变化：
   • 抽力变大，不仅影响流速，还会让反应室内部的绝对压力降低。
     • 压力低 $\to$ 分子密度低 $\to$ 读数偏低。
     • 流速快 $\to$ 分子总数多 $\to$ 读数偏高。
     • 这两个效应会“打架”，但通常流速的影响占主导。

解决方案与建议

• 下策（凑合用）：
  • 保持现在的“单机模式”。
  • 立刻重新校准。
  • 让仪器重新记住现在这个新流速下的电流对应关系。
  • 隐患：如果哪天你又把另一台接回来了，读数又会不准。
• 中策（欺骗泵）：
  • 如果不接第二台仪器，可以在那个空出来的接口上接一个一个针阀，调节它的开度，人为制造一个“假负载”漏气。【或者接一个同样大小的限流孔更省事】
  • 调整针阀，直到真空表读数恢复到接两台仪器时的水平。
  • 这样可以维持原有的流速平衡。
• 上策（系统设计）：
  • 一机一泵。 这种并联共用动力源的设计，本身就是 CEMS 里的大忌。
  • 因为一旦一台仪器管路堵塞或断开，会直接通过压力耦合影响另一台仪器的读数。为了省一个泵的钱，牺牲了整个系统的可靠性，得不偿失。