CN202275009U

CN202275009U - 一种用于气体取样的吸气剂装置

Info

Publication number: CN202275009U
Application number: CN2011203082823U
Authority: CN
Inventors: 肖梅; 张晓兵
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2021-08-23

Abstract

本实用新型公开了一种用于气体取样的吸气剂装置，包括第一全金属角阀、取样室机构、和与真空系统连接的二全金属角阀，第一全金属角阀和第二全金属角阀与取样室机构上相对应的法兰接口对接；取样室机构包括一端开口的取样套筒、吸气剂平台装置、和带四个电极引线的端盖法兰，端盖法兰固定在取样套筒的开口端上。本实用新型提供的一种用于气体取样的吸气剂装置，基于吸气剂对气体的吸附和在温度作用下的解吸附过程，对分析气体进行采样，并在独立的质谱系统上通过气体的再释放过程，对分析气体进行成分分析，避免了在分析装置上添加质谱在线系统或者特殊的开孔装置；采用金属角阀设计，使得在吸气剂取气之后保持真空环境，进行异地分析。

Description

一种用于气体取样的吸气剂装置

技术领域

本实用新型涉及对真空环境的气氛进行非在线气氛分析技术，尤其涉及一种利用吸附剂的吸附作用对气氛进行采集封装后，再通过质谱系统加温手段使吸附的气体重新释放，以进行分析、明确气氛种类的用于气体取样的吸气剂装置。

背景技术

真空系统中的各种气氛对装置的性能以及真空器件的性能影响很大。为了分析气氛对装置性能的各种影响，一般对于玻璃、金属壳体的真空器件，通过附加特殊开孔装置，将分析对象连接到高真空的质谱系统上进行开孔取气分析或采取在系统上安装质谱分析系统进行在线、实时气氛分析。

开孔分析的方法需要特殊设计开孔装置，事先在器件的特定位置打一个未穿的孔，采用特殊的密封结构将被分析器件与质谱管系统连接进行抽气，当分析器件外部气压达到比内部气压低一至两个数量级时，才可以将孔击穿，进行取气分析。需要注意的是，该种方法属于破坏性分析，分析精度受到壳体材料和外部密封材料在击穿过程中释放的气体干扰影响。这种影响对于那些内部气体含量极微小的器件来说显得极为显著。

对于系统上安装质谱分析系统，确实可以做到在线实时分析。由于受到系统装置结构的影响，或者分析对象的工作条件的限制，很多系统没有安装质谱系统，同时由于开孔分析对系统的破坏性而不能采用，在这种条件下，如何准确、方便实现气体的取样以及分析是非常重要的。

根据气体分子碰撞到固体材料表面时会由于范德华力和剩余价力的作用而在固体表面产生物理吸附、化学吸附，进而向固体材料内部扩散的机理而研制的吸气剂可以有效地吸附着某些(种)气体分子，且具有粉状、碟状、带状、管状、环状、杯状等多种形式。通常吸气剂根据使用原理的不同分蒸散型和非蒸散型两种。蒸散型吸气剂通过加温使吸气材料蒸散蒸发在壳体上形成吸气膜产生吸气能力，常用的材料有钡铝镍吸气剂和掺氮吸气剂；非蒸散型吸气剂是通过对吸气金属表面的激活使其具有吸气能力，常用的材料有锆铝16、锆钒铁和锆石墨等。正是由于吸气剂具有将气体分子从空间转移到材料表面和内部的作用，故往往在真空工艺中一般常作为维持器件真空度的有效手段。但是这种气体的吸附往往在温度的影响下会重新回到吸气空间。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种在不改变分析装置和分析器件结构的基础上实现取气分析的吸气剂装置。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于气体取样的吸气剂装置，包括与被分析室连接的第一全金属角阀、取样室机构、和与真空系统连接的第二全金属角阀，所述第一全金属角阀和第二全金属角阀通过各自的法兰接口分别与取样室机构上相对应的法兰接口对接；所述取样室机构包括一端开口的取样套筒、可控温的吸气剂平台装置、和带四个电极引线的端盖法兰，所述与第一全金属角阀和第二全金属角阀的法兰接口相对应的两个法兰接口设置在取样套筒上，所述端盖法兰固定在取样套筒的开口端上；所述吸气剂平台装置包括可加温的陶瓷平台、对陶瓷平台进行测温的测温装置、吸气剂、和对陶瓷平台进行加温的热子组件，所述吸气剂固定在陶瓷平台上，测温装置和热子组件连接在陶瓷平台上，所述测温装置的两个引线和热子组件的两个引线分别与端盖法兰的四个电极引线相连接。

所述陶瓷平台为一端开口的圆筒状陶瓷结构，在该圆筒状陶瓷结构的端面上设有螺纹连接孔，在圆筒状陶瓷结构的外侧面上设有螺纹槽，在圆筒状陶瓷结构的端面内侧设有凹槽。

该装置还包括螺钉，螺钉与螺纹连接孔相连接，将吸气剂固定在圆筒状陶瓷结构的端面外侧上。

所述热子组件包括金属加热丝、和两个热子电极，所述金属加热丝缠绕在螺纹槽上，其两端分别与两个热子电极连接；两个热子电极作为热子组件的两个引线。

所述热子电极为含弹片接口的金属电极。

所述测温装置包括热偶、和两个测温电极，所述热偶插入凹槽内，所述热偶的两个接线端分别与两个测温电极连接；两个测温电极作为测温装置的两个引线。

所述测温电极为含弹片接口的金属电极。

因此，通过第一属角阀和第二全金属角阀连接，将带有吸气剂的取样室机构连接到被分析室上。在与被测空间联通之前，先利用外置的真空系统将取样室机构内部抽成真空，为保证测量精度，取样室机构的本底真空要比被测空间的压强低1-2个数量级；且在抽成真空的过程中通过加温实现取样腔体的除气以及吸气剂的激活过程；然后关闭与真空系统连接的第二金属角阀，打开与被分析室连接的第一金属角阀，在一定的时间内利用吸气剂对气体的吸附作用将被分析的气体吸附下来，关闭与被分析室连接的第一金属角阀，形成取样后的密封样品装置；然后通过与质谱系统的连接，通过对吸气剂加温使吸附下来的气体重新释放出来进行成分分析。

有益效果：本实用新型提供的一种用于气体取样的吸气剂装置，与现有技术相比具有如下优点：1、基于吸气剂对气体的吸附和在温度作用下的解吸附过程，对分析气体进行采样，并在独立的质谱系统上通过气体的再释放过程，对分析气体进行成分分析，避免了在分析装置上添加质谱在线系统或者特殊的开孔装置，使分析装置简单化；2、采用金属角阀和金属角阀接口的设计，使装置的连接与分离尤为便捷，且不相干扰；3、该装置使用的零件少，因而能够将其内部的体积做到很小；所使用的金属材料使其易于高温烘烤；通过角阀，可易于连接外部真空抽气机组；通过烘烤除气，易于获得高于被分析真空装置内部的真空度，且对被分析真空装置内部气氛不产生影响；4、金属角阀结构的设计，使得在吸气剂取气之后保持真空环境，进行异地分析。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为陶瓷平台和热子组件的结构示意图；

图3吸气剂平台装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1、2、3所示为一种用于气体取样的吸气剂装置，包括与被分析室连接的第一全金属角阀1、取样室机构2、和与真空系统连接的第二全金属角阀3，所述第一全金属角阀1和第二全金属角阀3通过各自的法兰接口分别与取样室机构2上相对应的法兰接口对接；所述取样室机构2包括一端开口的取样套筒2-1、可控温的吸气剂平台装置2-2、和带四个电极引线的端盖法兰2-3，所述与第一全金属角阀1和第二全金属角阀3的法兰接口相对应的两个法兰接口设置在取样套筒2-1上，所述端盖法兰2-3固定在取样套筒2-1的开口端上；所述吸气剂平台装置2-2包括可加温的陶瓷平台2-2-1、对陶瓷平台2-2-1进行测温的测温装置2-2-2、吸气剂2-2-3、和对陶瓷平台2-2-1进行加温的热子组件2-2-4，所述吸气剂2-2-3固定在陶瓷平台2-2-1上，测温装置2-2-2和热子组件2-2-4连接在陶瓷平台2-2-1上，所述测温装置2-2-2的两个引线和热子组件2-2-4的两个引线分别与端盖法兰3的四个电极引线相连接。

所述陶瓷平台2-2-1为一端开口的圆筒状陶瓷结构，在该圆筒状陶瓷结构的端面上设有螺纹连接孔2-2-1-2，在圆筒状陶瓷结构的外侧面上设有螺纹槽2-2-1-1，在圆筒状陶瓷结构的端面内侧设有凹槽2-2-1-3；螺钉2-2-1-4与螺纹连接孔2-2-1-2相连接，将吸气剂2-2-3固定在圆筒状陶瓷结构的端面外侧上。

所述热子组件2-2-4包括金属加热丝2-2-4-1、和两个热子电极2-2-4-2，所述金属加热丝2-2-4-1缠绕在螺纹槽2-2-1-1上，其两端分别与两个热子电极2-2-4-2连接；两个热子电极2-2-4-2作为热子组件2-2-4的两个引线；所述热子电极2-2-4-2为含弹片接口的金属电极。

所述测温装置2-2-2包括热偶2-2-2-1、和两个测温电极2-2-2-2，所述热偶2-2-2-1插入凹槽2-2-1-3内，所述热偶2-2-2-1的两个接线端分别与两个测温电极2-2-2-2连接；两个测温电极2-2-2-2作为测温装置2-2-2的两个引线；所述测温电极2-2-2-2为含弹片接口的金属电极。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种用于气体取样的吸气剂装置，其特征在于：该装置包括与被分析室连接的第一全金属角阀(1)、取样室机构(2)、和与真空系统连接的第二全金属角阀(3)，所述第一全金属角阀(1)和第二全金属角阀(3)通过各自的法兰接口分别与取样室机构(2)上相对应的法兰接口对接；所述取样室机构(2)包括一端开口的取样套筒(2-1)、可控温的吸气剂平台装置(2-2)、和带四个电极引线的端盖法兰(2-3)，所述与第一全金属角阀(1)和第二全金属角阀(3)的法兰接口相对应的两个法兰接口设置在取样套筒(2-1)上，所述端盖法兰(2-3)固定在取样套筒(2-1)的开口端上；所述吸气剂平台装置(2-2)包括可加温的陶瓷平台(2-2-1)、对陶瓷平台(2-2-1)进行测温的测温装置(2-2-2)、吸气剂(2-2-3)、和对陶瓷平台(2-2-1)进行加温的热子组件(2-2-4)，所述吸气剂(2-2-3)固定在陶瓷平台(2-2-1)上，测温装置(2-2-2)和热子组件(2-2-4)连接在陶瓷平台(2-2-1)上，所述测温装置(2-2-2)的两个引线和热子组件(2-2-4)的两个引线分别与端盖法兰(3)的四个电极引线相连接。

2.根据权利要求1所述的用于气体取样的吸气剂装置，其特征在于：所述陶瓷平台(2-2-1)为一端开口的圆筒状陶瓷结构，在该圆筒状陶瓷结构的端面上设有螺纹连接孔(2-2-1-2)，在圆筒状陶瓷结构的外侧面上设有螺纹槽(2-2-1-1)，在圆筒状陶瓷结构的端面内侧设有凹槽(2-2-1-3)。

3.根据权利要求2所述的用于气体取样的吸气剂装置，其特征在于：该装置还包括螺钉(2-2-1-4)，螺钉(2-2-1-4)与螺纹连接孔(2-2-1-2)相连接，将吸气剂(2-2-3)固定在圆筒状陶瓷结构的端面外侧上。

4.根据权利要求2所述的用于气体取样的吸气剂装置，其特征在于：所述热子组件(2-2-4)包括金属加热丝(2-2-4-1)、和两个热子电极(2-2-4-2)，所述金属加热丝(2-2-4-1)缠绕在螺纹槽(2-2-1-1)上，其两端分别与两个热子电极(2-2-4-2)连接；两个热子电极(2-2-4-2)作为热子组件(2-2-4)的两个引线。

5.根据权利要求4所述的用于气体取样的吸气剂装置，其特征在于：所述热子电极(2-2-4-2)为含弹片接口的金属电极。

6.根据权利要求2所述的用于气体取样的吸气剂装置，其特征在于：所述测温装置(2-2-2)包括热偶(2-2-2-1)、和两个测温电极(2-2-2-2)，所述热偶(2-2-2-1)插入凹槽(2-2-1-3)内，所述热偶(2-2-2-1)的两个接线端分别与两个测温电极(2-2-2-2)连接；两个测温电极(2-2-2-2)作为测温装置(2-2-2)的两个引线。

7.根据权利要求6所述的用于气体取样的吸气剂装置，其特征在于：所述测温电极(2-2-2-2)为含弹片接口的金属电极。