CN108303216B - 一种气体检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气体检测装置，涉及气体检测技术领域，可解决现有技术中无法快速、实时检测是否有气体泄漏的问题。所述气体检测装置，包括气体收集腔、检测部件、管道、以及等离子体发生器；所述气体收集腔用于收集气体样本；所述管道的第一端与所述气体收集腔连通，第二端与所述等离子体发生器的气体进口连通；所述等离子体发生器的喷口朝向所述检测部件；所述检测部件能够与待测气体生成的等离子体发生化学反应，使得所述检测部件的检测面被刻蚀，以检测所述气体样本中是否包含所述待测气体。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种气体检测装置。
背景技术
在生产、实验等过程中常常为了实现某种目的而使用或生成一些有毒、有害、有污染、有腐蚀的气体，通常情况下会对残余或者反应生成的上述气体进行处理，以避免产生危害。但在实际操作过程中，会出现因反应设备或者处理设备老化、磨损、松动等原因导致气体泄漏，而如果无法及时获知存在气体泄漏问题，则会产生安全隐患。
例如在显示技术领域中，等离子体增强化学气相沉积及等离子体刻蚀等装置，需要通过含有氟的气体对腔室进行清洗或对玻璃进行刻蚀，通常情况下，真空腔室内反应副产物及未反应的气体会通过机械泵(Pump)和废气处理前置装置(POU)抽走，POU连接尾气处理装置(scrubber)对气体进行处理。而在实际生产中，在Pump与POU连接时起密封作用的法兰、密封圈及其他密封装置因老化、磨损或松动会导致尾气泄漏。尾气中的三氟化氮(NF3)是低毒性物质，它能强烈刺激眼睛、皮肤和呼吸道粘膜，并腐蚀组织，吸入高浓度NF3可引起头痛、呕吐和腹泻；另外，其具有强氧化性，与还原剂能发生强烈反应，引起燃烧爆炸，因此NF3泄漏会带来重大安全隐患。
现有技术中有一种NF3检测仪，主要采用的是催化热裂解+电化学原理，通过催化剂来降低超高温裂解装置的加热温度。由于裂解需要在高温下完成，从现场的使用效果来看，存在预热时间长的问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种气体检测装置，可解决现有技术中无法快速、实时检测是否有气体泄漏的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
提供一种气体检测装置，包括气体收集腔、检测部件、管道、以及等离子体发生器；所述气体收集腔用于收集气体样本；所述管道的第一端与所述气体收集腔连通，第二端与所述等离子体发生器的气体进口连通；所述等离子体发生器的喷口朝向所述检测部件；所述检测部件能够与待测气体生成的等离子体发生化学反应，使得所述检测部件的检测面被刻蚀，以检测所述气体样本中是否包含所述待测气体。
可选的，所述气体收集腔上设置有至少一个透气口。
可选的，所述透气口设置在所述气体收集腔的上半部分。
可选的，所述气体收集腔上用于与所述管道连通的开口设置在所述气体收集腔的下半部分。
可选的，所述气体检测装置还包括泵；所述管道包括第一子管道和第二子管道，所述第一子管道和所述第二子管道通过所述泵连通。
可选的，所述等离子体发生器还包括直流电源以及与所述直流电源的正极和负极分别连接的阳极和阴极，所述阳极包括电弧运动通道；所述阴极设置在所述电弧运动通道的外侧壁上。
可选的，沿所述第一端到所述第二端的方向，所述管道的内径逐渐减小。
可选的，所述检测部件的检测面为所述检测部件上平滑的表面。
可选的，所述检测部件的主要成分中包含Si元素。
可选的，所述气体收集腔由透明材料制成。
可选的，所述气体收集腔上具有透明材料制成的观察窗。
本发明实施例提供一种气体检测装置，通过对气体样本进行等离子体处理，进一步的通过判断生成的等离子是否与检测部件发生化学反应，从而判断气体样本中是否包含待测气体。若气体样本中包含待测气体，检测部件会被生成的等离子体会刻蚀，若气体样本中不包含待测气体，检测部件的表面不会被生成的等离子体会刻蚀。这样一来，一旦气体样本中包含待测气体，检测部件立刻就会被刻蚀，从而实现实时、快速检测是否有气体泄漏。以检测等离子体刻蚀装置连通的机械泵和废气处理前置装置是否出现泄漏情况为例，无需使离子体刻蚀装置停止工作即可达到实时监控的目的。
此外，该气体检测装置方法简单、设备较少、易装卸、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种气体检测装置一；
图2为本发明实施例提供的一种气体收集腔与管道的结构示意图一；
图3为本发明实施例提供的一种气体检测装置二；
图4为本发明实施例提供的一种等离子体发生器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种气体收集腔与管道的结构示意图二。
附图标记
10-气体收集腔；11-漏气口；20-检测部件；30-管道；31-第一子管道；32-第二子管道；40-等离子体发生器；41-气体进口；42-喷口；43-直流电源；44-阳极；45-阴极；50-泵。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种气体检测装置，如图1所示，包括气体收集腔10、检测部件20、管道30、以及等离子体发生器40；气体收集腔10用于收集气体样本；管道30的第一端与气体收集腔10连通，第二端与等离子体发生器40的气体进口41连通；等离子体发生器40的喷口42朝向检测部件20；检测部件20能够与待测气体生成的等离子体发生化学反应，使得检测部件20的检测面被刻蚀，以检测气体样本中是否包含待测气体。
需要说明的是，第一，气体收集腔10可以如图1所示是将会释放出气体样本的器件包围，也可以是扣在用于放置会释放出气体样本的器件的安装台或者底面上，以使会释放出气体样本的器件释放出的气体收集在气体收集腔10内。
其中，不对气体收集腔10的材料进行限定，为了延长气体收集腔10的使用寿命，本发明实施例优选的，气体收集腔10不被气体样本腐蚀。
第二，管道30是用于将气体收集腔10内的气体运输到等离子体发生器40中。
其中，不对管道30的材料进行限定，为了减少管道30的更换次数，本发明实施例优选的，管道30不被气体样本腐蚀。
第三，气体样本进入等离子体发生器40后，经处理生成等离子体，若气体样本中含有待测气体，待测气体生成的等离子会与检测部件20发生化学反应，从而可以证明气体样本中含有待测气体。若气体样本中不包含待测气体，气体样本生成的等离子不会与检测部件20发生化学反应，从而可以证明气体样本中不包含待测气体。
示例的，采用本发明实施例提供的气体检测装置来检测与等离子体刻蚀装置连通的机械泵和废气处理前置装置是否出现泄漏情况，即检测是否有NF3泄漏，NF3等离子体处理后为：NF3——→N2+F-，检测部件20例如可以选取主要成分中包含Si(硅)元素的部件(例如检测部件20为玻璃)，NF3经等离子体发生器40处理后得到的等离子体与Si发生反应：F+Si——→SiF4，生成的SiF4呈气态挥发，因此检测部件20会因刻蚀出现表面不平整，在等离子体发生器40的喷口42对应的位置会出现明显被刻蚀的痕迹，从而可以判断出气体样本包含氟气体。
其中，检测部件20的选取应与待测气体对应，以待测气体生成的等离子体能与检测部件20发生化学反应为准。
第四，不对检测部件20的具体结构进行限定，例如可以是立方体、球体、圆柱体、棱台等等，有一个表面与等离子体发生器40的喷口42对应即可。
本发明实施例提供的气体检测装置，通过对气体样本进行等离子体处理，进一步的通过判断生成的等离子是否与检测部件20发生化学反应，从而判断气体样本中是否包含待测气体。若气体样本中包含待测气体，检测部件20会被生成的等离子体会刻蚀，若气体样本中不包含待测气体，检测部件20的表面不会被生成的等离子体会刻蚀。这样一来，一旦气体样本中包含待测气体，检测部件20立刻就会被刻蚀，从而实现实时、快速检测是否有气体泄漏。以检测等离子体刻蚀装置连通的机械泵和废气处理前置装置是否出现泄漏情况为例，无需使离子体刻蚀装置停止工作即可达到实时监控的目的。
此外，该气体检测装置方法简单、设备较少、易装卸、成本低。
优选的，如图2所示，气体收集腔10上设置有至少一个透气口11。
其中，不对气体收集腔10的具体形状进行限定，可以是立方体、球体、圆柱体、棱台等等。
此外，不对透气口11的形状进行限定，任意形状的封闭图形均可。
本发明实施例通过采用气体收集腔10对气体进行收集，可以避免待检测气体扩散至其他区域。而为了避免气体样本被收集到气体收集腔10中后使气体收集腔10内压力过大导致爆炸，在气体收集腔10上设置透气口11。
进一步优选的，透气口11设置在气体收集腔10的上半部分。
其中，气体收集腔10的上半部分是指，气体收集腔10中线以上的部分。
若气体收集腔10具有顶部和底部，本发明实施例进一步优选的，透气口11设置在气体收集腔10的顶部。
由于一般气体的密度大于空气的密度，因此气体收集腔10中空气一般位于上半部分，待测气体一般位于下半部分。通过将透气口11设置在上半部分，可使从气体收集腔10中释放出的气体大多数为空气，降低危害，提高检测精度。
优选的，如图2所示，气体收集腔10上用于与管道30连通的开口设置在气体收集腔10的下半部分。
其中，气体收集腔10的下半部分是指，气体收集腔10中线以下的部分。
由于一般气体的密度大于空气的密度，因此气体收集腔10中空气一般位于上半部分，待测气体一般位于下半部分。通过将与管道30连通的开口设置在下半部分，可使从气体收集腔10中沿着管道30释放出的气体大多数为待检测气体，提高检测精度。
优选的，如图3所示，气体检测装置还包括泵50；管道30包括第一子管道31和第二子管道32，第一子管道31和第二子管道32通过泵50连通。
其中，进一步优选的，泵50靠近管道30的第二端设置。
此处应注意的是，本领域技术人员在选取泵50的时候，应结合管径、流速等特征来选取具有适当加压能力的泵50。
本发明实施例通过在设置泵50来增加管道30中的气体的流速，使等离子体从喷口42喷出的效果更好，提高检测的精度。
可选的，如图4所示，等离子体发生器40还包括直流电源43以及与直流电源43的正极和负极分别连接的阳极44和阴极45，阳极44包括电弧运动通道；阴极45设置在电弧运动通道的外侧壁上。
其中，经过加压的气体样本被直流电源43电离形成等离子体，等离子体从喷口42喷出轰击检测部件20，与检测部件发生化学反应。
例如，N2(氮气)经等离子体发生器40处理后为：N2——→N+；O2(氧气)经等离子体发生器40处理后为：O2——→O-。
当然，本领域技术人员应该明白，阳极44和阴极45之间不能发生短路。等离子体发生器40还可以包括冷却水管道等结构。
另本领域技术人员应该明白，由于阳极44和阴极45位于外侧壁，则外侧壁易于接触的地方需要绝缘材料进行绝缘，否则使用者会有触电的危险。
为了随着气体的流动，使管道30内气体的压力越来越大，本发明实施例优选的，如图5所示，沿第一端到第二端的方向，管道30的内径逐渐减小。
即，沿着气流的流动方向，管道30的内径逐渐减小，所述逐渐减小为渐变式逐渐减小或者阶梯式逐渐减小。
为了使检测结果更容易辨识，本发明实施例优选的，检测部件20的检测面为检测部件20上平滑的表面。这样一来，检测部件20的检测面是否被刻蚀便很容易观察出来。
优选的，检测部件20的主要成分中包含Si元素。
示例的，检测部件20例如可以是玻璃、载玻片等。
基于上述，可选的，气体收集腔10由透明材料制成。
气体收集腔10例如可以由亚克力板制成。
通过将气体收集腔10由透明材料制成，可以实时观察气体收集腔10内放置的部件是否出现问题(例如POU和/或Pump)，避免发生意外。
基于上述，可选的，气体收集腔10上具有透明材料制成的观察窗。
观察窗例如可以由亚克力板制成。
通过在气体收集腔10设置观察窗，可以实时观察气体收集腔10内放置的部件是否出现问题(例如POU和Pump)，避免发生意外。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种气体检测装置，其特征在于，包括气体收集腔、检测部件、管道、以及等离子体发生器；
所述气体收集腔用于收集气体样本；所述管道的第一端与所述气体收集腔连通，第二端与所述等离子体发生器的气体进口连通；所述等离子体发生器的喷口朝向所述检测部件；所述检测部件能够与待测气体生成的等离子体发生化学反应，使得所述检测部件的检测面被刻蚀，以检测所述气体样本中是否包含所述待测气体；
所述气体样本进入所述等离子体发生器后，经处理生成等离子体，若待测气体生成的等离子与所述检测部件发生化学反应，证明所述气体样本中含有待测气体；若气体样本生成的等离子不与所述检测部件发生化学反应，证明所述气体样本中不包含待测气体；
所述检测部件的检测面为所述检测部件上平滑的表面；
所述检测部件的主要成分中包含Si元素。
2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体收集腔上设置有至少一个透气口。
3.根据权利要求2所述的气体检测装置，其特征在于，所述透气口设置在所述气体收集腔的上半部分。
4.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体收集腔上用于与所述管道连通的开口设置在所述气体收集腔的下半部分。
5.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体检测装置还包括泵；
所述管道包括第一子管道和第二子管道，所述第一子管道和所述第二子管道通过所述泵连通。
6.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述等离子体发生器还包括直流电源以及与所述直流电源的正极和负极分别连接的阳极和阴极，所述阳极包括电弧运动通道；所述阴极设置在所述电弧运动通道的外侧壁上。
7.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，沿所述第一端到所述第二端的方向，所述管道的内径逐渐减小。
8.根据权利要求1-7任一项所述的气体检测装置，其特征在于，所述气体收集腔由透明材料制成，或者所述气体收集腔上具有透明材料制成的观察窗。
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