CN213517012U - 一种气体分析的进气装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种气体分析的进气装置，属于化工技术领域。包括待分析气源容器、汇流排管路、进气管路、分析仪器、进气管吹扫支路、抽真空支路、分析仪器吹扫支路和真空泵，每个待分析气源容器连接的汇流排管路上均依次设有气源阀、减压阀、单向阀和支路阀门，所述进气管路上靠近分析仪器的一端设有进气阀；多个待分析气源容器通过汇流排管路与进气管路的一端连接，进气管路的另一端与分析仪器连接，所述进气管吹扫支路的一端接入靠近汇流排一侧的进气管路上，另一端与管路吹扫气连接；所述分析仪器吹扫支路的一端接入分析仪器，另一端与仪器吹扫气连接。提高了分析残气的置换效率，同时减少了待分析气源的使用量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气体分析的进气装置，属于化工技术领域。
背景技术
过程检测和产品检测是质量控制的重要手段。对于半导体生产工艺，气体纯度或组分含量不达标可能造成器件性能退化、寿命缩短等，甚至导致整个芯片报废。
通常，在分析仪器外部的取样管路上安装待测气源，对取样管路直接进行吹扫，然而，在取样管路的管壁上以及死角中残留的杂质气体非常顽固，只有对仪器内部和外部取样管路进行长时间的吹扫，才能将杂质气体完全排出，保持管道清洁。这种吹扫方法不仅时间长，检测速度慢，而且消耗大量待测气源，大大增加分析成本。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种气体分析的进气装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种气体分析的进气装置，所述装置包括待分析气源容器、汇流排管路、进气管路、分析仪器、进气吹扫支路、抽真空支路、分析仪器吹扫支路和真空泵，多个待分析气源容器通过汇流排管路与进气管路的一端连接，进气管路的另一端与分析仪器连接，每个待分析气源容器连接的汇流排管路上均依次设有气源阀、减压阀、单向阀和支路阀门，所述减压阀用于将待分析气源压力减至所述分析仪器的进气压力；所述减压阀两侧设有旁路，所述旁路上设有旁通阀；所述进气管路上靠近分析仪器的一端设有进气阀；所述进气吹扫支路的一端接入靠近汇流排一侧的进气管路上，另一端与管路吹扫气连接；所述管路吹扫气用于对进气管路进行吹扫；所述抽真空支路的一端接入靠近进气阀一侧的进气管路上，另一端接真空泵；所述分析仪器吹扫支路的一端接入分析仪器，另一端与仪器吹扫气连接；所述仪器吹扫气用于对分析仪器进行吹扫；所述进气吹扫支路、抽真空支路、分析仪器吹扫支路上分别设有第一阀门、第二阀门和第二阀门，所述进气管路上设有压力传感器，用于检测进气管路中的压力。
进一步的，所述装置还包括控制器，所述控制器用于接收压力传感器的压力信号，并控制各个阀门的开闭。
进一步的，所述进气管路上可通过多条支路连接多个分析仪器，且所述支路上均设有阀门。可用于对待分析气源的不同分析检测。
进一步的，所述管路吹扫气与仪器吹扫气的纯度高于待分析气源纯度。
进一步的，所述管路吹扫气和仪器吹扫气采用比待分析气源成本低且不影响分析结果的气源。
进一步的，所述单向阀、进气阀、支路阀门、第一阀门、第二阀门和第三阀门均为高压阀。
进一步的，所述气源阀、旁通阀、进气阀、支路阀门、第一阀门、第二阀门和第三阀门均为气动阀。
有益效果
本实用新型在分析汇流排中引入进气吹扫气支路和抽真空支路，对汇流排上支路阀门与进气阀之间的管路进行交替的抽真空和吹扫，将进气管路中的残余气体置换干净，提高了分析残气的置换效率，同时减少了待分析气源的用量，尤其适用于价值较高气体的分析。
本实用新型在减压阀前后增加旁路并设置旁通阀，依次对减压阀高低压端管路抽真空，提高了抽空效率，减少分析气源用量，加快检测速度。
本实用新型采用仪器吹扫气对分析仪器持续吹扫，使分析仪器随时处于待分析状态，提高分析效率。
本实用新型采用控制器对阀门进行控制，可实现自动化处理，减少人为误差。
附图说明
图1为本实用新型所述装置结构示意图；
其中，1-待分析气源容器，2-气源阀，3-减压阀，4-旁通阀，5-单向阀，6- 支路阀门，7-第一阀门，8-压力传感器，9-第二阀门，10-真空泵，11-进气阀， 12-第三阀门，13-分析仪器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1
如图1所示，一种气体分析的进气装置，所述装置包括待分析气源容器1、汇流排、进气管路、分析仪器13、进气吹扫支路、抽真空支路、分析仪器吹扫支路和真空泵10，多个待分析气源容器1通过汇流排的管路与进气管路的一端连接，进气管路的另一端与分析仪器13连接，每个待分析气源容器连接的汇流排管路上均依次设有气源阀2、减压阀3、单向阀5和支路阀门6，所述减压阀 3用于将待分析气源压力减至所述分析仪器13的进气压力；所述减压阀3两侧设有旁路，所述旁路上设有旁通阀4；所述进气管路上靠近分析仪器13的一端设有进气阀11；所述进气吹扫支路的一端接入靠近汇流排一侧的进气管路上，另一端与管路吹扫气连接；所述管路吹扫气用于对进气管路进行吹扫；所述抽真空支路的一端接入靠近进气阀11一侧的进气管路上，另一端接真空泵10；所述真空泵10用于对管路进行抽真空；所述分析仪器吹扫支路的一端接入分析仪器13，另一端与仪器吹扫气连接；所述仪器吹扫气用于对分析仪器13进行吹扫；所述进气吹扫支路、抽真空支路、分析仪器吹扫支路上分别设有第一阀门7、第二阀门9和第二阀门12，所述进气管路上设有压力传感器8，用于检测进气管路中的压力。
所述装置还包括控制器，所述控制器用于接收压力传感器的压力信号，并控制各个阀门的开闭。
所述进气管路上可通过多条支路连接多个分析仪器，且所述支路上均设有阀门。可用于对待分析气源的不同分析检测。
所述管路吹扫气与仪器吹扫气的纯度高于待分析气源纯度。
所述管路吹扫气和仪器吹扫气采用比待分析气源成本低且不影响分析结果的气源。
所述单向阀5、进气阀11、支路阀门6、第一阀门7、第二阀门9和第三阀门12均为高压阀。
所述气源阀2、旁通阀4、进气阀11、支路阀门6、第一阀门7、第二阀门 9和第三阀门12均为气动阀。
一种基于所述装置的气体分析方法，所述方法步骤包括：
(1)关闭进气阀11，开启第三阀门12，仪器吹扫气沿所述分析仪器吹扫支路进入进气管路，对所述分析仪器13进行持续吹扫；
(2)关闭支路阀门6和第一阀门7，打开第二阀门9，使用真空泵10对进气管路抽真空至5～10Pa，保持2～5min后，关闭第二阀门9，打开第一阀门7，管路吹扫气沿所述进气吹扫支路进入进气管路，对支路阀门6和进气阀11之间的管路进行吹扫至压力为0.1～0.2MPa；抽真空和吹扫交替进行数次，将进气管路内的残余气体置换干净；
(3)开启待分析气源所在汇流排管路上的气源阀2至有待分析气源通过后关闭，关闭旁通阀4，开启第二阀门9和支路阀门6，对减压阀3低压端抽真空至2～5Pa后，保持0.5～2min，开启旁通阀4，对减压阀3高压端抽真空至2～5Pa 后，保持0.5～2min，关闭第二阀门9；
(4)关闭待分析气源所在汇流排管路上的旁通阀4，依次开启待分析气源所在汇流排管路上的气源阀2和支路阀门6，关闭第三阀门12后立即开启进气阀11，将待分析气源引入分析仪器中进行分析。
所述各个阀门的开闭通过控制器控制。
所述控制器接收压力传感器8的压力信号并各个阀门的开闭进行控制。
实施例2
采用光腔震荡水分析仪对待分析容器内氖气中的H2O进行分析。
采用纯度99.9999％的氮气做仪器吹扫气和管路吹扫气。水分析仪进气压力要求为0.17MPa，采用减压阀3将待分析气源由15MPa降低至0.17MPa。为减少减压阀3失控时对阀门管件的损坏，单向阀5，支路阀门6，第一阀门7，第二阀门9，进气阀11，第三阀门12的设计压力选用20MPa，真空压力表的量程上限选用20MPa。本次分析的前一次曾用于对氦气中的H2O进行过分析，上一次分析时，氦气中的H2O为0.48ppm。
分析的具体步骤如下：
(1)吹扫分析仪器：进气阀11关闭，第三阀门12持续开启，99.9999％的氮气持续吹扫水分析仪内部管路，水分析仪示数保持＜10ppb。
(2)对进气抽真空吹扫置换：由于上一次分析氦气的H2O为0.48ppm，而氖气中H2O要求<0.20ppm，因此需要对分析汇流排进行充分置换。关闭支路阀门6、进气阀11和第一阀门7，开启第二阀门9使用真空泵10抽真空至5Pa，保持2min；关闭第二阀门9，开启第一阀门7，充入99.9999％氮气至压力0.2MPa，关闭第一阀门7；重复上述抽真空置换3次，最后将管路抽真空至5Pa。
(3)对待分析气源所在汇流排管路抽真空：开启气源阀2有待分析气源通过后关闭。关闭旁通阀4，开启第二阀门9、支路阀门6，对减压阀3低压端抽真空至2～5Pa，保持2min，然后开启旁通阀4对减压阀3高压端抽真空至2～5Pa，保持0.5min，最后关闭第二阀门9。
(4)气样分析：关闭旁通阀4，依次打开气源阀2、支路阀门6，关闭第三阀门12，立即开启进气阀11，将待分析氖气引入分析仪器13进行分析，分析结果为0.12ppm。
引入纯度99.9999％氮气对分析汇流排抽真空置换，并先后对减压阀高低端抽真空，提高了置换效率，减少了价格较高氖气的用量。
实施例3
采用氦离子化色谱对待分析容器内Xe中杂质含量进行分析，待分析杂质为 H2、O2+Ar、N2、CH4、CO和CO2进行分析。氦离子化色谱进气压力要求为 <0.5MPa，采用减压阀3将待分析气源由10MPa降低至0.3MPa。
由于氦离子化色谱对氦气不响应，因此采用纯度99.9999％的氦气做仪器吹扫气和管路吹扫气。氙气价格昂贵，每立方米十万元，采用管路吹扫气氦气的氦离子化色谱结果来判断分析汇流排的置换效果，以此减少氙气的分析用量。
分析的具体步骤如下：
(1)吹扫分析仪器：进气阀11关闭，第三阀门12持续开启，99.9999％的氦气持续氦离子色谱色谱柱，电信号保持1×105以下。
(2)对进气管路抽真空置换：关闭支路阀门6，进气阀11和第一阀门7，开启第二阀门9将汇流排抽真空至-0.1MPa，保持2min；关闭第二阀门9，开启第一阀门7，充入99.9999％氦气至压力0.2MPa，关闭第一阀门7；重复上述抽真空置换3次，最后将管路抽真空至-0.1MPa。打开管路吹扫气阀7，关闭第三阀门12，然后打开进气阀11，对管路吹扫气进行分析，至氦气中H2、O2+Ar、 N2、CH4、CO和CO2满足Xe的杂质含量要求，停止对分析汇流排抽真空置换。
(3)对待分析气源所在汇流排管路抽真空：开启气源阀2有待分析气源通过后关闭。关闭旁通阀4，开启第二阀门9、支路阀门6，对减压阀3低压端抽真空至2～5Pa，保持1min，然后开启旁通阀4对减压阀3高压端抽真空至2～5Pa，保持0.5min，最后关闭第二阀门9。
(4)气样分析：关闭旁通阀4，依次打开气源阀2、支路阀门6，关闭第三阀门12，立即开启进气阀11，将待分析氖气引入分析仪器13进行分析。
氙气指标以及氦气和氙气的氦离子化色谱分析结果，详见表1。
表1氦离子化色谱分析结果
实施例4
在实施例1所述装置的基础上，本实施例中还设置有控制器，各个阀门气动控制，真空压力表远传，进行自动控制。每次只对一种待分析气源进行分析，支路阀门6和第一阀门7互锁，不能同时开启。进气阀11和第三阀门12互锁，不能同时开启。
对进气管路抽真空吹扫置换进行自动控制：控制器控制支路阀门6、进气阀11和第一阀门7关闭，控制第二阀门9开启，真空泵10抽真空，当压力传感器检测到管路内压力达到5～10Pa时，控制器接收压力传感器的压力信号并控制上述阀门的状态保持2～5min；随后，控制器控制第二阀门9关闭、第一阀门7开启，管路吹扫气充入吹扫至压力为0.1～0.2MPa时压力传感器将压力信号传输至控制器，控制器控制第一阀门7关闭；
对待分析气源所在汇流排管路抽真空进行自动控制：控制器控制气源阀2 开启，有待分析气源通过后关闭；并控制旁通阀4关闭，第二阀门9和支路阀门6开启，真空泵10对减压阀3低压端抽真空，当压力传感器检测到管路内压力达到2～5Pa时，控制器接收压力传感器的压力信号并控制上述阀门的状态保持0.5～2min，随后，控制旁通阀4开启，对减压阀3高压端抽真空，当压力传感器检测到管路内压力达到2～5Pa时，控制器接收压力传感器的压力信号并控制上述阀门的状态保持0.5～2min，最后控制第二阀门9关闭。
综上所述，实用新型包括但不限于以上实施例，凡是在本实用新型的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种气体分析的进气装置，其特征在于：所述装置包括待分析气源容器(1)、汇流排、进气管路、分析仪器(13)、进气吹扫支路、抽真空支路、分析仪器吹扫支路和真空泵(10)，多个待分析气源容器(1)通过汇流排的管路与进气管路的一端连接，进气管路的另一端与分析仪器(13)连接，每个待分析气源容器连接的汇流排管路上均依次设有气源阀(2)、减压阀(3)、单向阀(5)和支路阀门(6)，所述减压阀(3)用于将待分析气源压力减至所述分析仪器(13)的进气压力；所述减压阀(3)两侧设有旁路，所述旁路上设有旁通阀(4)；所述进气管路上靠近分析仪器(13)的一端设有进气阀(11)；所述进气吹扫支路的一端接入靠近汇流排一侧的进气管路上，另一端与管路吹扫气连接；所述抽真空支路的一端接入靠近进气阀(11)一侧的进气管路上，另一端接真空泵(10)；所述分析仪器吹扫支路的一端接入分析仪器(13)，另一端与仪器吹扫气连接；所述进气吹扫支路、抽真空支路、分析仪器吹扫支路上分别设有第一阀门(7)、第二阀门(9)和第三阀门(12)，所述进气管路上设有压力传感器(8)，用于检测进气管路中的压力。
2.如权利要求1所述的一种气体分析的进气装置，其特征在于：所述装置还包括控制器，所述控制器用于接收压力传感器的压力信号，并控制各个阀门的开闭。
3.如权利要求1所述的一种气体分析的进气装置，其特征在于：所述进气管路上可通过多条支路连接多个分析仪器，且所述支路上均设有阀门。
4.如权利要求1所述的一种气体分析的进气装置，其特征在于：所述管路吹扫气与仪器吹扫气的纯度高于待分析气源纯度。
5.如权利要求1所述的一种气体分析的进气装置，其特征在于：所述管路吹扫气和仪器吹扫气采用比待分析气源成本低且不影响分析结果的气源。
6.如权利要求1所述的一种气体分析的进气装置，其特征在于：所述单向阀(5)、进气阀(11)、支路阀门(6)、第一阀门(7)、第二阀门(9)和第三阀门(12)均为高压阀。
7.如权利要求1所述的一种气体分析的进气装置，其特征在于：所述气源阀(2)、旁通阀(4)、进气阀(11)、支路阀门(6)、第一阀门(7)、第二阀门(9)和第三阀门(12)均为气动阀。
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| CN202022242667.6U CN213517012U (zh) | 2020-10-10 | 2020-10-10 | 一种气体分析的进气装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114487206A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-13 | 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 | 一种高纯气在线自动化检测装置及其使用方法 |
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2020
- 2020-10-10 CN CN202022242667.6U patent/CN213517012U/zh active Active
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