CN206818664U - 一种电子级三氟化氮气体的水分分析系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电子级NF3气体的水分分析系统，包括四部分，第一，吹扫部分：包括高纯氮气钢瓶(1)、第一减压阀(2)、在高纯氮气的流动方向下游还接有纯化装置(3)和第一隔膜阀(4)及连接管路；第二，抽真空部分：包括第二隔膜阀(5)和真空系统(6)及连接管路；第三，水分仪部分：包括第三隔膜阀(7)、水分仪(8)和第四隔膜阀(9)及连接管路；第四，电子级NF3气体部分：包括电子级NF3气体钢瓶(10)、第二减压阀(11)和第五隔膜阀(12)及连接管路；其中第一隔膜阀、第二隔膜阀、第三隔膜阀和第五隔膜阀之间通过管路连接。该系统能快速实现水分含量的准确测定，提高分析效率，并避免NF3气体吹扫置换管路所造成的浪费和污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子级三氟化氮(NF3)气体的水分分析系统装置。
背景技术
电子级NF3是一种微电子工业中的原材料，在集成电路、化合物半导体器件、平面显示器件和太阳能电池等领域有着重要应用。气体纯度要求等于或高于99.99％，其中水分含量小于1ppm。
电子级NF3气体的水分含量通常利用水分仪进行分析。但是分析过程中存在的最主要问题是吸附在管路和阀门内壁的水分会脱附进入到NF3气流，影响水分含量的测定。通常，先采用NF3气体对管路进行直接吹扫置换，再进行水分分析，但是该方法不仅吹扫时间长，分析效率低，并且造成了NF3气体的浪费和空气污染。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电子级三氟化氮气体的水分分析系统。该系统能快速实现水分含量的准确测定，提高分析效率，并避免NF3气体吹扫置换管路所造成的浪费和污染。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种电子级NF3气体的水分分析系统，包括四部分，第一，吹扫部分：包括高纯氮气钢瓶1、第一减压阀2、在高纯氮气的流动方向下游还接有纯化装置3和第一隔膜阀4及连接管路；第二，抽真空部分：包括第二隔膜阀5和真空系统6及连接管路；第三，水分仪部分：包括第三隔膜阀7、水分仪8和第四隔膜阀9及连接管路；第四，电子级NF3气体部分：包括电子级NF3气体钢瓶10、第二减压阀11和第五隔膜阀12及连接管路；其中第一隔膜阀4、第二隔膜阀5、第三隔膜阀7和第五隔膜阀12之间通过管路连接。
所述纯化装置是指能够除去气体中水分的装置。
进一步的技术方案，第一减压阀2和第二减压阀11选择死体积小的单级减压阀。
进一步的技术方案，所用管路为内壁经电抛光处理(EP级)的不锈钢管线以减少水分吸附。
进一步的技术方案，尽可能选择内径小的管路，以减少系统内部水分的吸附量。
进一步的技术方案，吹扫部分的管路和电子级三氟化氮气体部分的管路与水分仪的连接距离要可能短。
进一步的技术方案，管路连接方式主要采用氩弧焊(AAW)焊接，不能焊接处采用真空耦合辐射密封(VCR)方式连接
本实用新型提供的分析系统，其使用方法包括以下步骤：
(1)关闭第一隔膜阀4、第三隔膜阀7和第五隔膜阀12，打开第二隔膜阀5，开启真空系统6，对管路中的气体进行抽空处理；当真空度达到要求，关闭第二隔膜阀5，停止真空系统6；
(2)关闭第二减压阀11，打开第一隔膜阀4和第五隔膜阀12，打开高纯氮气钢瓶1，调节第一减压阀2对连通的管路及第二减压阀11进行多次置换吹扫，置换吹扫的气体从第二减压阀11排出；
(3)将电子级NF3气体钢瓶10与第二减压阀11连接；关闭第一隔膜阀4，打开第二隔膜阀5，开启真空系统6对连通的管路进行抽空处理，当真空度达到要求，关闭第二隔膜阀5，停止真空系统6；
(4)打开电子级NF3气体钢瓶10，通过第二减压阀11调节出气压力，然后打开水分仪8前后的第三隔膜阀7和第四隔膜阀9直接开始进行水分分析。
本实用新型装置具有以下特点：
本实用新型提供了一种电子级NF3气体水分分析系统，相较于现有技术，利用经纯化装置纯化后的高纯氮气作为吹扫气源，通过吹扫管路、反吹扫连接电子级NF3气体钢瓶10的第二减压阀11，避免了NF3气体吹扫置换管路造成的浪费；利用真空系统抽真空，可以实现电子级NF3气体直接分析进样，避免了在水分分析初始阶段置换管路中氮气造成的样品气消耗。同时缩短了管路干燥时间，提高了分析效率，并且干燥效果可满足高纯气体样品的分析需要。
附图说明
图1是本实用新型提供的电子级NF3气体水分分析系统的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1：
高纯氮气的水分含量经测定为10ppb。
如图1所示：一种电子级NF3气体的水分分析系统，包括四部分管路，第一，吹扫部分：高纯氮气钢瓶1、第一减压阀2、在高纯氮气的流动方向下游还接有纯化装置3和第一隔膜阀4及连接管路；第二，抽真空部分：由第二隔膜阀5和真空系统6及连接管路组成；第三，水分仪部分：由第三隔膜阀7、水分仪8和第四隔膜阀9及连接管路组成；第四，电子级NF3气体部分：由电子级NF3气体钢瓶10、第二减压阀11和第五隔膜阀12及连接管路组成；其中第一隔膜阀4、第二隔膜阀5、第三隔膜阀7和第五隔膜阀12之间通过管路连接。纯化装置3采用先普半导体技术(上海)有限公司生产的型号为7NP020-I的纯化装置。
所用管路为内壁经电抛光处理(EP级)的不锈钢管线。管路连接方式为VCR连接。
利用该水分分析系统，对电子级NF3气体中水分含量进行检测，操作步骤为：
(1)关闭第一隔膜阀4、第三隔膜阀7和第五隔膜阀12，打开第二隔膜阀5，开启真空系统6，对管路中的气体进行抽空处理；当真空表显示压力为-0.1MPa时，关闭第二隔膜阀5，停止真空系统6；
(2)关闭第二减压阀11，打开第一隔膜阀4和第五隔膜阀12，打开高纯氮气钢瓶，调节第一减压阀2对连通的管路及减压阀11进行多次置换吹扫，置换吹扫的气体从第二减压阀11排出；
(3)将电子级NF3气体钢瓶10与第二减压阀11连接；关闭第一隔膜阀4，打开第二隔膜阀5，开启真空系统6对连通的管路进行抽空处理，真空表显示压力为-0.1MPa时，关闭第二隔膜阀5，停止真空系统6；
(4)打开电子级NF3气体钢瓶10，通过第二减压阀11调节出气压力，然后打开水分仪8前后的第三隔膜阀7和第四隔膜阀9直接开始进行水分分析。
该装置干燥时间4min，样品分析时间8分钟，电子级NF3样品气吹扫消耗体积为零，水分分析过程中样品气置换管路消耗体积为零，样品气测试的水分值小于200ppb。
本实用新型装置不仅缩短干燥时间，并且不存在样品气体吹扫置换管路造成的浪费。
综上所述，通过结合高纯氮气的吹扫、反吹扫和真空系统抽真空，缩短了管路干燥时间，避免了NF3气体吹扫置换管路造成的浪费，可以实现电子级NF3气体直接分析进样。
Claims (5)
1.一种电子级三氟化氮气体的水分分析系统，包括四部分，第一，吹扫部分：包括高纯氮气钢瓶(1)、第一减压阀(2)、在高纯氮气的流动方向下游还接有纯化装置(3)和第一隔膜阀(4)及连接管路；第二，抽真空部分：包括第二隔膜阀(5)和真空系统(6)及连接管路；第三，水分仪部分：包括第三隔膜阀(7)、水分仪(8)和第四隔膜阀(9)及连接管路；第四，电子级三氟化氮气体部分：包括电子级三氟化氮气体钢瓶(10)、第二减压阀(11)和第五隔膜阀(12)及连接管路；其中第一隔膜阀(4)、第二隔膜阀(5)、第三隔膜阀(7)和第五隔膜阀(12)之间通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的水分分析系统，其特征是：第一减压阀(2)和第二减压阀(11)选自单级减压阀。
3.根据权利要求1所述的水分分析系统，其特征是：管路为内壁经电抛光处理的不锈钢管线。
4.根据权利要求1所述的水分分析系统，其特征是：管路连接方式采用焊接氩弧焊(AAW)。
5.根据权利要求1所述的水分分析系统，其特征是：管路连接方式采用真空耦合辐射密封(VCR)方式连接。
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