CN203155053U - 一种气体纯化器 - Google Patents

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刘祥林
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Abstract

本实用新型公开了一种气体纯化器。该纯化器包含一种钾钠合金，该材料放在一个不锈钢容器中。不锈钢容器上含有气体入口和气体出口，气体入口插入钾钠合金中，气体出口在钾钠合金上面。当气体通过钾钠合金中，气体中的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳等含有氧元素的气体都被钾钠合金吸收。在通过该纯化器后气体中，氧含量通常在ppb(十亿分之一)量级。在气体入口上含有一个防钾钠合金逆流装置，防止钾钠合金逆流从气体入口反向喷出。该纯化器可以纯化氢气、氮气、惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙)、还原性气体(砷化氢、磷化氢、氨气等)，适合半导体工业中气体使用。

Description

一种气体纯化器
技术领域
本发明涉及一种气体纯化器，特别是纯化氢气、氮气、惰性气体、还原性气体等中含有氧元素的杂质。 
背景技术
半导体工业中，经常需要氢气、氮气、惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙)、还原性气体(砷化氢、磷化氢、氨气、硅化氢等)，并且需要这些气体具有“超高纯度”，尤其是需要具有极低级含量的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳等杂质。 
市场上的气体纯化器，通常是用铝、镁、锆等“活泼金属”担当吸气剂。当氢气、氮气、惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙)、还原性气体(砷化氢、磷化氢、氨气、硅化氢等)通过这些活泼金属时，其中的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳被这些活泼金属吸收，气体得到纯化。然而这些活泼金属都是固体，当固体的表面吸收含氧元素后，变成金属氧化物，在金属表面结成一层“壳”，这一层“壳”阻碍了固体内部的金属进一步吸收。 
金属钠的熔点为98℃，金属钾的熔点为64℃，当两者按照1∶1配比形成钾钠合金，其熔点大致为25℃(配比的比例不一样合金的熔点也不一样)。钾钠合金在室温下是一种液体。当需要纯化的气体通过钾钠合金时，气体中含氧杂质被钾钠合金吸收，生成氧化物浮在钾钠合金表面，不会象固体材料那样在表面结成一层“壳”。 
发明内容
一种气体纯化器，该纯化器包含一种钾钠合金(1)，该材料放在一个不锈钢容器(2)中。不锈钢容器(2)上含有气体入口(3)和气体出口(4)，气体入口(3)插入钾钠合金(1)中，气体出口(4)在钾钠合金(1)上面。当气体通过钾钠合金中，气体中的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳等含有氧元素的气体都被钾钠合金(1)吸收，生成氧化物(或者氢氧化物)浮在钾钠合金(1)的表面。在气体入口(3)上含有一个防钾钠合金逆流装置(5)，防止钾钠合金逆流从气体入口(3)喷出。该纯化器可以纯化氢气、氮气、惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙)、还原性气体(砷化氢、磷化氢、氨气、硅化氢等)。 
钾钠合金(1)，是由高纯金属钾和钠，按照一定的比例，放在一起融化后生成。其中钾/钠比例范围为0～100％。一般情况下，钾/钠比例为1∶1，其熔点～25℃，室温下为液体。 
钾钠合金(1)放置在不锈钢容器(2)内。不锈钢容器(2)的外壳可以是室温，也可以用加热器(6)加热恒温(一般情况下控制在50℃)。 
不锈钢容器(2)上含有气体入口(3)和气体出口(4)，其中气体出口(4)可以直接向外送气，也可以通过一个活性炭吸收装置(7)后再向外送气，以吸收气体中含有微量的钾、钠蒸汽。为了尽可能降低钾、钠蒸汽，活性炭吸收装置放置在一个冷冻箱(8)内，冷冻箱控制温度在-10℃～-20℃。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图。其中：1是钾钠合金。2是不锈钢容器。3是气体入口。4是气体出口。5是防钾钠合金逆流装置。当气体反流时所有液体流向该装置内，不会从气体入口喷出。6是加热器(含恒温控制器)。7是活性炭 吸收装置。8是冷冻箱。 
具体实施方式
图1是本发明的具体实施方式示意图。该纯化器中钾钠合金(1)(钾钠比例按1∶1配置)，放在一个不锈钢容器(2)中。不锈钢容器(2)上含有气体入口(3)和气体出口(4)，气体入口(3)插入钾钠合金(1)中，气体出口(4)在钾钠合金(1)上面。当气体通过钾钠合金(1)中，气体中的氧气、水、二氧化碳、一氧化碳等含氧元素的杂质气体都被钾钠合金(1)吸收，生成氧化物(或者氢氧化物)浮在钾钠合金(1)的表面。在气体入口(3)上含有一个防钾钠合金逆流装置(5)，防止钾钠合金(1)逆流从气体入口(3)反向喷出。该纯化器可以纯化氢气、氮气、惰性气体(氦、氖、氩、氪、氙)、还原性气体(砷化氢、磷化氢、氨气、硅化氢等)。不锈钢容器(2)的外壳用加热器(6)加热恒温至50℃。不锈钢容器上含有气体入口(3)和气体出口(4)，其中气体出口(4)通过一个活性炭吸收装置(7)后再向外送气，以吸收气体中含有微量的钾、钠蒸汽。为了尽可能降低钾、钠蒸汽，活性炭吸收装置(7)放置在一个冷冻箱(8)内，冷冻箱(8)控制温度在-10℃～-20℃。 

Claims (4)

1.一种气体纯化器，其特征在于：该纯化器包含一种钾钠合金(1)，该钾钠合金材料放在一个不锈钢容器(2)中，不锈钢容器上含有气体入口(3)和气体出口(4)，气体入口(3)插入钾钠合金(1)中，气体出口(4)在钾钠合金(1)上面；当气体通过钾钠合金(1)中，气体中的含氧元素的杂质气体都被所述钾钠合金(1)吸收；在气体入口(3)上含有一个防钾钠合金逆流装置(5)，防止钾钠合金(1)逆流从气体入口反向喷出。 
2.如权利要求1所述的气体纯化器，所述的不锈钢容器(2)的外壳是室温或是加热恒温。 
3.如权利要求1所述的气体纯化器，所述气体出口(4)直接向外送气，或通过一个活性炭吸收装置(7)后向外送气，以吸收气体中含有微量的钾、钠蒸汽。 
4.如权利要求1所述的气体纯化器，该纯化器用于纯化氢气、氮气、惰性气体、还原性气体；其中，所述的惰性气体包括：氦气、氖气、氩气、氪气、氙气；所述的还原性气体包括：砷化氢、磷化氢、氨气、硅化氢。 
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