CN210442344U - 一种水氧颗粒自动分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水氧颗粒自动分析系统，包括分析检测柜、待测设备和用以放置待测设备的设备放置架，所述分析检测柜包括柜体、测试盘面、纯化器、测试仪器、真空罐和控制器，所述测试盘面、纯化器、测试仪器、真空罐和控制器均设置在柜体内。本实用新型能够提高整套系统测试的通过率，缩短测试时间，降低测试成本。

Description

一种水氧颗粒自动分析系统

技术领域

本实用新型涉及特气设备安全性检测技术领域，尤其涉及一种水氧颗粒自动分析系统。

背景技术

随着半导体集成电路、光伏等行业国内外市场需求的不断扩大，特气的用量也不断增大，因此对特气设备的需求量也越来越大，对特气设备的品质要求也越来越高。为了保证特气设备安全、稳定、可靠地贮存和输送特种气体，除了在特气输送系统设计时，全面考虑安全问题外，还需在特气设备生产过程中对设备进行安全性测试。

目前特气设备的主要安全性测试项目有：保压测试、氦检测试、水分测试、氧分测试、颗粒测试。

保压测试的目的是确保管路系统没有明显的泄漏，以便对管路系统进行氦测漏。测试工具：压力表。

氦检测试的目的是利用氦质谱仪感测漏入系统中的微量氦气，并根据检测到的氦气的量来确定漏率的大小。

水分检测的目的主要是为了避免管道内水含量过高时，会发生化学反应，对制程造成影响。测试仪器：水分仪。

氧分检测的目的主要是为了避免管道内氧含量过高时，会发生化学反应，对制程造成影响。测试仪器：氧分仪

颗粒检测主要是检测管道内微粒子的粒径大小和数量多少。如果管道内微粒子过多会对Wafer(晶片)良率影响很大。测试仪器：颗粒仪

目前对特气设备进行安全性测试时，直接将吹扫气源连接到管路系统的进气端，所有阀门处于开启状态，连续吹扫2H后，将管路系统的出气端与三个测试仪器(水分仪、氧分析仪、颗粒仪)中的一个相连接，使气体通入测试仪器，10分钟后打开电源，设置测试仪器各项参数后开始测试，待测试数据达到标准要求后，记录测试数据，关闭进气端和出气端阀门，使管道内保持正压，然后将测试仪器断电，使测试仪器与系统分离。然后重复上述步骤，将管路系统的出气端依次连接至另外两个测试仪器，进行测试。

目前的测试方式，通过率低，时间需求长，无法满足大规模的设备需求，主要有以下几点：

1、测试设备本身的管线洁净度，校验偏差。

测试设备每天开启后都需要自检，达到合格值之后才能进行特气设备的测试，由于连接管路部分的洁净度无法时刻保持在合格值，需要耗费一定时间来进行仪器自检。每次测试仪器与特气设备的连接和分离，都对连接管路造成了一定程度的污染，需要时间进行清洁与校验。

2、目前的测试过程只对设备进行吹扫，不能有效快速的去除设备里面原有的水氧颗粒，同时受人为因素干扰太大，如因人为操作不当导致测试未通过，需要耗费更多的时间来达到合格的测试结果。

3、水分、氧分、颗粒检测都是直接将气体输入特气设备，通过测试仪器检测设备内的气体数值是否合格，如果气源本身都不达标，那通过特气设备时的气体最终到达测试仪器时的结果必然是不合格的。

4、系统吹扫—如纯度提升方式不正确，未大量吹扫。

系统吹扫是整个水分、氧分、颗粒检测过程中的关键点，特气设备在整个生产过程中会有各种的污染来源，在进行测试前需要接入吹扫气体对设备进行系统吹扫，人为吹扫过程中很难快速的让设备达到测试条件，其中包括对吹扫次数的控制，对吹扫时间的控制等等。是整个测试过程中耗时最长，通过率低的主要因素。

5、目前整套测试系统通过率低，时间需求长，测试成本太高。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种水氧颗粒自动分析系统，用以解决现有测试系统通过率低，时间需求长，测试成本太高的问题。

一种水氧颗粒自动分析系统，包括

分析检测柜；

待测设备；

以及用以放置待测设备的设备放置架；

其中，所述分析检测柜包括柜体、测试盘面、纯化器、测试仪器、真空罐和控制器，所述测试盘面、纯化器、测试仪器、真空罐和控制器均设置在柜体内，

所述测试盘面包括进气管路、保养管路、测试管路、吹扫管路和抽真空管路，进气管路的一个进气支路与气源相连、另一进气支路连接至纯化器的出气端,进气管路的出气端与待测设备的进气口相连，待测设备的出气口分别与吹扫管路、抽真空管路和测试管路相连，测试管路与测试仪器的进气端相连，测试仪器的出气端连接有排气管路；

所述纯化器的进气端与气源相连接、出气端与保管管路的进气端相连，保养管路的出气端连接至测试仪器的进气端。

优选地，所述抽真空管路由真空主管、以及并联设置的真空主管上的多路真空支管构成，每路真空支管分别连接一个待测设备；

每路真空支管上均设有第一压力控制阀，真空主管上依次设置有第二压力控制阀、真空罐、第三压力控制阀和真空泵，所述真空罐上安装有用于检测真空罐罐体内压力的第一压力传感器，所述第一压力控制阀、第三压力控制阀、第一压力传感器均与控制器电连接。

优选地，所述测试仪器包括水分仪、氧分析仪和颗粒仪，水分仪的进气端、氧分析仪的进气端、颗粒仪的进气端均与测试管路相连。

优选地，所述进气管路、测试管路均设置有多路，进气管路和测试管路的数量均与待测设备的数量相等，每个待测设备上均连接有一路进气管路、一路测试管路。

优选地，所述测试管路由一路测试主管、以及并联设置在测试主管出气端的三路测试支管构成，三路测试支管依次连接至水分仪、氧分析仪和颗粒仪的进气端；

所述测试主管上设置有第一测试控制阀，所述测试支管上依次串联连接有第二测试控制阀和第三测试控制阀，第二测试控制阀和第三测试控制阀的连接点处依次连接有第一单向阀和排气阀，所述第一测试控制阀、第二测试控制阀、第三测试控制阀、排气阀均与控制器电连接。

优选地，所述吹扫管路由吹扫主管、以及并联设置在吹扫主管进气端的多路吹扫支管构成，每路吹扫支管分别连接一个待测设备；

所述吹扫主管上设置有第二单向阀，每路吹扫支管上均设置有吹扫控制阀，所述吹扫控制阀与控制器电连接。

优选地，所述保养管路由保养主管、以及并联设置在保养主管出气端的三路保养支管构成，三路保养支管依次连接至水分仪、氧分析仪和颗粒仪的进气端；

所述保养主管上设有微漏阀，每路保养支管上均设有保养控制阀，所述保养控制阀与控制器电连接。

优选地，所述纯化器的出气端管路上设置有用以检测气源压力的第二压力传感器，所述第二压力传感器与控制器电连接。

本实用新型的有益效果是：

本申请提高了整套系统测试的通过率，缩短测试时间，降低测试成本。通过在系统中设置纯化器，能够有效保证吹扫气源的洁净等级，大大提高测试的合格率，且通过吹扫管路和抽真空管路的配合，对待测设备进行盘面脉冲吹扫，能够解决原有系统吹扫不足的问题，提高了系统吹扫的有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型水氧颗粒自动分析系统的管路图。

图2是分析检测柜的立体结构示意图。

图3是分析检测柜的内部视图之一。

图4是分析检测柜的内部视图之二。

图5是设备放置架的立体结构示意图。

图中标号的含义为：

1为分析检测柜，2为设备放置架，3为柜体，4为测试盘面，5为纯化器，6为测试仪器，7为真空罐，8为进气管路，9为进气支路，10为排气管路，11为真空主管，12为真空支管，13为测试主管，14为测试支管，15为吹扫主管，16为吹扫支管，17为保养主管，18为保养支管,19为控制器；

G_i为第一进气阀，P_i为第二进气阀；

V_i为吹扫控制阀；

B_i为第一压力控制阀，TIN为第二压力控制阀，TOUT为第三压力控制阀；

T_i为第一测试控制阀，H_i、o_i和r_i均为第二测试控制阀，HA、oA和rA均为第三测试控制阀，CV_i为第一单向阀，HV、oV和rV均为排气阀，HB、oB和rB均为保养控制阀；

PT1为第一压力传感器，PT2为第二压力传感器，PT3-PT7均为第三压力传感器。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

本实用新型实施例给出一种水氧颗粒自动分析系统，包括分析检测柜1、待测设备、以及用以放置待测设备的设备放置架2。

具体地，所述待测设备放置在设备放置架2内，设备放置架2的架体内放置有多个隔板，待测设备可放置在隔板上，每层隔板上均固定有三个状态指示灯：黄灯、红灯和绿灯，这三个状态指示灯分别与控制器电连接。若黄灯亮，则表示对应待测设备正在测试中；红灯亮，则表示对应待测设备测试不合格；绿灯亮，则表示对应待测设备测试合格。这样，根据各层隔板上不同状态指示灯的亮灭，即可实时了解对应待测设备的当前测试状态，保证测试工作合理有序的进行。

所述分析检测柜1包括柜体3、测试盘面4、纯化器5、测试仪器6、真空罐7和控制器，所述测试盘面4、纯化器5、测试仪器6、真空罐7和控制器均设置在柜体1内。

所述测试盘面4包括进气管路、保养管路、测试管路、吹扫管路和抽真空管路。

所述纯化器5的进气端与气源相连接、出气端与保管管路的进气端相连，保养管路的出气端连接至测试仪器6的进气端。测试仪器6包括水分仪、氧分析仪和颗粒仪。纯化器5的出气端管路上设置有用以检测气源压力的第二压力传感器PT2，所述第二压力传感器PT2与控制器电连接。纯化器5的进气端安装有阀门PIN、出气端安装有阀门POUT。

所述保养管路由保养主管17、以及并联设置在保养主管17出气端的三路保养支管18构成，三路保养支管18依次连接至水分仪、氧分析仪和颗粒仪的进气端。所述保养主管18上设有微漏阀PNBV，每路保养支管18上均设有保养控制阀(三个保养支路上的保养控制阀分别为rB、oB、HB)，所述保养控制阀与控制器电连接。

所述进气管路8有两个进气支路9和一个出气端，其中一个进气支路与气源相连、另一进气支路连接至纯化器的出气端,进气管路的出气端与待测设备的进气口相连。进气管路的一个进气支路上安装有第一进气阀G_i，i＝1,2,3,4或5，另一进气支路上安装有第二进气阀P_i，i＝1,2,3,4或5，进气管路的设置数量与待测设备的数量相等，每个待测设备上均连接有一路进气管路。

待测设备的出气口分别与吹扫管路、抽真空管路和测试管路相连。

所述吹扫管路由吹扫主管15、以及并联设置在吹扫主管15进气端的多路吹扫支管16构成，每路吹扫支管16分别连接一个待测设备。所述吹扫主管15上设置有第二单向阀CV9，每路吹扫支管16上均设置有一个吹扫控制阀(V_i,i＝1,2,3,4或5)，所述吹扫控制阀与控制器电连接。

所述抽真空管路由真空主管11、以及并联设置的真空主管11上的多路真空支管12构成，每路真空支管12分别连接一个待测设备，每路真空支管12上均设有一个第一压力控制阀(B_i，i＝1,2,3,4或5)。所述真空主管11上依次设置有第二压力控制阀TIN、真空罐7、第三压力控制阀TOUT和真空泵PUMP，所述真空罐7上安装有用于检测真空罐7罐体内压力的第一压力传感器PT1，所述第一压力控制阀B_i、第三压力控制阀TOUT、第一压力传感器PT1均与控制器电连接。

所述测试管路的进气端与待测设备相连、出气端与测试仪器的进气端相连。测试管路的设置数量与待测设备的数量相等，每个待测设备上均连接有一路测试管路。

所述测试管路由一路测试主管13、以及并联设置在测试主管13出气端的三路测试支管14构成，三路测试支管14依次连接至水分仪、氧分析仪和颗粒仪的进气端。所述测试主管13上设置有第一测试控制阀(T_i,i＝1,2,3,4或5)，所述测试支管14上依次串联连接有第二测试控制阀(H_i、o_i或r_i,i＝1,2,3,4或5)和第三测试控制阀(HA、oA或rA)，第三测试控制阀(HA、oA或rA)与测试仪器相连，第二测试控制阀(H_i、o_i或r_i,i＝1,2,3,4或5)和第三测试控制阀(HA、oA或rA)的连接点处依次连接有第一单向阀(CV_i,i＝1,2或3)和排气阀(HV、oV或rV)，所述第一测试控制阀(T_i,i＝1,2,3,4或5)、第二测试控制阀(H_i、o_i或r_i,i＝1,2,3,4或5)、第三测试控制阀(HA、oA或rA)、排气阀(HV、oV或rV)均与控制器电连接。

所述测试仪器的出气端连接有排气管路10，排气管路10上设有手动阀(RMV、OMV、HMV)。

本申请的水氧颗粒自动分析系统可同时测试多个待测设备，如图1所示，本实施例的水氧颗粒自动分析系统中设置有五个待测设备(设备S1、S2、S3、S4、S5)，这五个待测设备可同时进行安全性检测，但同一时间内，不同待测设备检测的介质不同，例如若待测设备S1当前正在进行水分检测，则设备S2或其他几个设备只能进行氧分或颗粒检测，其水分检测需要进行排队等待。图1中GN2为普通氮气，PN2为经纯化器纯化后的氮气。

下面通过举例具体说明采用本申请系统对待测设备进行安全性分析的具体分析步骤：

步骤1：将第1台待测设备连接至水氧颗粒自动分析系统，该待测设备的进气端连接有一路进气管路，出气端与一路测试管路、吹扫管路的一路吹扫支管、抽真空管路的一路真空支管连接。

步骤2：第二压力传感器PT2实时检测气源压力，当气源压力满足设定要求时，打开保养管路(手动打开阀门MIV、PIN和POUT，控制器控制打开保养控制阀RB、OB和HB，手动开启阀门RMV、OMV、HMV)，将经纯化器纯化后的PN2气体通入水分仪、氧分析仪和颗粒仪，对水分仪、氧分析仪和颗粒仪进行保养。

步骤3：通过吹扫管路，并配合抽真空管路对新连入系统的待测设备进行吹扫；

对第i台待测设备进行吹扫的具体步骤为：

首先，打开进气管路上的第一进气阀G_i、吹扫管路上的吹扫控制阀V_i，对待测设备进行初次吹扫，吹扫设定时间后，关闭第一进气阀G_i；

其次，待测设备出气端的第三压力传感器PT3实时检测待测设备内部压力，当待测设备内部压力小于第一设定值，则关闭吹扫控制阀V_i，打开第一压力控制阀B_i；当待测设备内部压力小于第二设定值，则关闭第一压力控制阀B_i；

然后，打开进气管路的第二进气阀P_i，第三压力传感器PT3实时检测待测设备内部压力，当待测设备内部压力大于第三设定值，则关闭第二进气阀P_i、打开吹扫控制阀V_i，吹扫设定时间后，交替循环“打开第二进气阀P_i、关闭吹扫控制阀V_i，关闭第二进气阀P_i、打开吹扫控制阀V_i”，对待测设备进行盘面脉冲吹扫；

盘面脉冲吹扫次数达到设定值后，关闭第二进气阀P_i、打开吹扫控制阀V_i，第三压力传感器PT3实时检测待测设备内部压力，当待测设备内部压力小于第四设定值后，关闭吹扫控制阀V_i，打开第一压力控制阀B_i；当待测设备内部压力小于第五设定值后，关闭第一压力控制阀B_i，打开第二进气阀P_i；当待测设备内部压力大于第六设定值后，关闭第二进气阀P_i，对待测设备进行深度吹扫；

当待测设备深度吹扫次数达到设定次数后，吹扫完成。吹扫完成后，打开第二进气阀P_i，打开吹扫控制阀V_i，进入测试等待阶段，对第i台待测设备进行水分、氧分和颗粒检测。

按照上述步骤可对第1台待测设备进行吹扫和检测，第1台待测设备进行水分、氧分和颗粒检测的同时，将第2台待测设备连接至水氧颗粒自动分析系统，重复上述吹扫和检测过程，使第2台待测设备排队进行水分、氧分或颗粒检测。假设第1台待测设备的水分、氧分均已测试完毕，颗粒检测未完成检测，则可对第2台待测设备进行水分、氧分检测，第2台待测设备的颗粒检测排队等待，等到第1台待测设备的颗粒检测完成后，第2台待测设备再开始颗粒检测。

第二台待测设备进行吹扫和检测操作的同时，将第三台待测设备连接至水氧颗粒自动分析系统，重复上述吹扫和检测过程，使第三台待测设备排队进行水分、氧分或颗粒检测。

按照上述步骤依次类推，对所有的待测进行水分、氧分或颗粒检测。

对待测设备S1进行水分检测的具体步骤为：首先，关闭与待测设备S1相连的吹扫支管(关闭吹扫控制阀V₁)，同时打开与该待测设备相连的测试管路上的测试主管(打开第一测试控制阀T₁)、其中一个测试支管上的第二测试控制阀H1和排气阀HV，通过PN2气体排出测试管路内的废气，PN2气体通入设定时间后，关闭该测试支管上的排气阀HV，关闭保养控制阀HB，打开该测试支管上的第三测试控制阀HA，使PN2气体通入水分仪，进行水分检测，水分仪将检测结果传输至控制器，控制器对接收到的数据进行分析处理，若测试结果满足设定要求，则该待测设备测试合格，否则，重新执行步骤2；

对待测设备S1进行氧分检测的具体步骤为：首先，关闭与待测设备S1相连的吹扫支管(关闭吹扫控制阀V₁)，同时打开与该待测设备相连的测试管路上的测试主管(打开第一测试控制阀T₁)、其中一个测试支管上的第二测试控制阀o1和排气阀oV，通过PN2气体排出测试管路内的废气，PN2气体通入设定时间后，关闭该测试支管上的排气阀oV，关闭保养控制阀oB，打开该测试支管上的第三测试控制阀oA，使PN2气体通入氧分仪，进行氧分检测，氧分仪将检测结果传输至控制器，控制器对接收到的数据进行分析处理，若测试结果满足设定要求，则该待测设备测试合格，否则，重新执行步骤2。

步骤4：所有待测设备全部测试完成后，重复步骤2对水分仪、氧分析仪和颗粒仪进行保养。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，包括

分析检测柜；

待测设备；

以及用以放置待测设备的设备放置架；

其中，所述分析检测柜包括柜体、测试盘面、纯化器、测试仪器、真空罐和控制器，所述测试盘面、纯化器、测试仪器、真空罐和控制器均设置在柜体内，

所述测试盘面包括进气管路、保养管路、测试管路、吹扫管路和抽真空管路，进气管路的一个进气支路与气源相连、另一进气支路连接至纯化器的出气端,进气管路的出气端与待测设备的进气口相连，待测设备的出气口分别与吹扫管路、抽真空管路和测试管路相连，测试管路与测试仪器的进气端相连，测试仪器的出气端连接有排气管路；

所述纯化器的进气端与气源相连接、出气端与保养管路的进气端相连，保养管路的出气端连接至测试仪器的进气端。

2.根据权利要求1所述的水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，所述抽真空管路由真空主管、以及并联设置的真空主管上的多路真空支管构成，每路真空支管分别连接一个待测设备；

每路真空支管上均设有第一压力控制阀，真空主管上依次设置有第二压力控制阀、真空罐、第三压力控制阀和真空泵，所述真空罐上安装有用于检测真空罐罐体内压力的第一压力传感器，所述第一压力控制阀、第三压力控制阀、第一压力传感器均与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，所述测试仪器包括水分仪、氧分析仪和颗粒仪，水分仪的进气端、氧分析仪的进气端、颗粒仪的进气端均与测试管路相连。

4.根据权利要求1所述的水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，所述进气管路、测试管路均设置有多路，进气管路和测试管路的数量均与待测设备的数量相等，每个待测设备上均连接有一路进气管路、一路测试管路。

5.根据权利要求4所述的水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，所述测试管路由一路测试主管、以及并联设置在测试主管出气端的三路测试支管构成，三路测试支管依次连接至水分仪、氧分析仪和颗粒仪的进气端；

所述测试主管上设置有第一测试控制阀，所述测试支管上依次串联连接有第二测试控制阀和第三测试控制阀，第二测试控制阀和第三测试控制阀的连接点处依次连接有第一单向阀和排气阀，所述第一测试控制阀、第二测试控制阀、第三测试控制阀、排气阀均与控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，所述吹扫管路由吹扫主管、以及并联设置在吹扫主管进气端的多路吹扫支管构成，每路吹扫支管分别连接一个待测设备；

所述吹扫主管上设置有第二单向阀，每路吹扫支管上均设置有吹扫控制阀，所述吹扫控制阀与控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，所述保养管路由保养主管、以及并联设置在保养主管出气端的三路保养支管构成，三路保养支管依次连接至水分仪、氧分析仪和颗粒仪的进气端；

所述保养主管上设有微漏阀，每路保养支管上均设有保养控制阀，所述保养控制阀与控制器电连接。

8.根据权利要求1所述的水氧颗粒自动分析系统，其特征在于，所述纯化器的出气端管路上设置有用以检测气源压力的第二压力传感器，所述第二压力传感器与控制器电连接。

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