一种基于毛细管结构的气体定量定比稀释装置

技术领域

本发明涉及电子气体处理技术领域，具体为一种基于毛细管结构的气体定量定比稀释装置。

背景技术

电子气体是指半导体行业所使用的特殊气体，是电子工业的粮食与血液。常见的电子气体有WF6，DCS，BCl3，C5F8，ClF3等，特气在进行输出时，常常需要进行稀释，而常用的稀释气体有氮气、氩气等。

传统的稀释都是从改变流量比例入手，这其中涉及到流路上阀门开度的调整，所以，混合气比例灵敏度一直是个难题，阀门的开度轻微调整，也会对该处流动的气体流动特性产生较大影响，所以，流量的误差很难进一步减小，由此造成稀释比例无法进一步提高的问题；

还有就是，几乎所有的稀释都是增加稀释气的量，从而让功能气的浓度降低，稀释气的使用存在较大的浪费，一套特气瓶组中，常常配备多于理论比例值的稀释气体，因为为了调节时的余量考虑，由此造成使用上的浪费以及气瓶占用的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于毛细管结构的气体定量定比稀释装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于毛细管结构的气体定量定比稀释装置，稀释装置包括第一气管、第二气管、出气管、分流稀释组件、回流管、回收泵，第一气管和第二气管分别连接待混合的两路气体所在容器，也就是功能气所在的第一气瓶和稀释气所在的第二气瓶，在本文后续，以常用的CLF3(三氟化氯)作为电子气体代表，以N2(氮气)作为稀释用气体代表，两路气体分别从气瓶中取用并汇总，送往分流稀释组件，第一气管和第二气管合流通入分流稀释组件内，分流稀释组件还连接出气管和回流管，分流稀释组件将混合气体定比分流后分别排往出气管和回流管，出气管上设置浓度计。三氟化氯和氮气在第一气管和第二气管中通过调整阀门开度而实现粗略的混合，在分流稀释组件中，将通往出气管的气体部分中三氟化氯的浓度降低，而另一部分通往回流管的气体则全部为三氟化氯，相当于以抽取三氟化氯的形式，将高于预期的三氟化氯抽取出来进行回流回收，实现制取气体的三氟化氯浓度的降低，从降低组分自身量的方面入手，而不是增加稀释用的氮气的量而完成稀释目的，如此而言的好处在于，避开调整管路流量的阀门开度误差位置，提升气体浓度精确性，浓度计用于检测排出气是否符合需求，第一气管、第二气管、出气管上常见设置的用于手动控制与自动控制的手阀、电磁阀均进行配置，避免气体在单管内反流的止回阀也每条管路进行配置。

进一步的，分流稀释组件包括器壳、进气腔、出气腔、分流管，器壳设置封闭的进气腔、出气腔，器壳中间位置作为壳程，分流管穿过壳程且两头分别连接进气腔、出气腔，进气腔连接第一气管和第二气管，出气腔连接出气管，回流管连接器壳壳程侧壁；

分流管包括棉管层，棉管层浸润非极性溶剂。

整个分流稀释组件与管壳式换热器相似，但是，分流管是允许气体条件性通过的，当一比一的三氟化氯和氮气进入到分流管内后，三氟化氯在非极性溶剂中的溶解度远大于氮气，常见的非极性溶剂有苯、四氯化碳、环己烷、煤油等，三氟化氯从棉管层内壁上溶解进入溶剂内后，在棉管层外壁外部，只要通过回收泵将器壳壳程内的三氟化氯抽走，保持壳程内三氟化氯的低分压状态，就可以使得三氟化氯源源不断的从分流管内壁融入而外壁析出，从而允许三氟化氯的“条件性穿透”分流管，而氮气则不进行此过程，回收泵控制抽吸压力，以及控制所有分流管汇总起来的穿透面积，可以达到调配初始混合气中三氟化氯的抽取率，明确地将排往出气管的气体稀释的特定程度，此过程中，没有阀门开度的调整，而且，分流管有很多根，穿透面积很方便控制，也就是比例调整的灵敏度高，回收泵将纯粹的三氟化氯重新输送回第一气瓶内，从而整个过程没有任何气体损失。分流管为细长管状，有很多根，以毛细管形式分布，其比表面积很大，通过遮挡分流管外壁表面的形式，可以阻止该处分流管的抽取三氟化氯的效果，所以，装置整体排出气的浓度比例通过改变分流管用于分流部分的面积进行控制时，灵敏度极高，调整范围很大。

进一步的，棉管层所浸润的非极性溶剂为四氯化碳或环己烷。这两者沸点相对较高，不容易分身自身成分的气化作用。

进一步的，分流稀释组件还包括液槽和端片，液槽设置在器壳下方，液槽盛有四氯化碳或环己烷，端片一端位于进气腔或出气腔内并于棉管层端部接触，端片底部浸入液槽内，端片与棉管层材质相同。端片作为棉管层的吸水中介，因为棉絮的吸水性，液槽内的溶剂被向上吸提，但是，由于水源的起始位置在低处，所以，棉管层上的液体不会滴落，防止溶剂进入到分流管内以及器壳壳程底部。

进一步的，分流管还包括丝网保持套，丝网保持套为同心夹层管，棉管层设置在丝网保持套的夹层内，丝网保持套用于保持棉管层的管形状。

进一步的，分流稀释组件还包括折流板，折流板设置在进气腔内，折流板将进入进气腔内的气体折流通往分流管端部。折流后的混合气以较高可靠的均匀程度进入分流管内，继而进行后续的分流剥离稀释过程。

进一步的，第一气管上也设置有浓度计。第一气管上设置的浓度计，用于检测第一气瓶内刚刚出流的三氟化氯的浓度，体现为装置所能输出的最高浓度是多少。

进一步的，回流管上以支管形式设置旁出接口。旁出接口用于输出高纯的三氟化氯，使用过程中的稀释装置出气管处，即使将第二气管处氮气关闭，出气管处或多或少也总会带上一些氮气，除非长时间用第一气瓶内的高纯三氟化氯去吹扫整套管路，而吹扫的这一过程，不仅花费时间，也花费第一气瓶内高纯的三氟化氯，而回流管处，则能够保证有接近第一气瓶内浓度左右的三氟化氯，该处的气体用于输出，完全不需要对分流稀释组件进行吹扫。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明使用管状的棉层，在棉层内浸润溶剂，条件性的允许混合气中的三氟化氯通过而阻止氮气通过，以抽取目标气体的形式完成降低气体中目标气含量的目的，这一过程通过若干根细长管状结构完成，控制穿过面积可以控制分流比例，从而在浓度调节的灵敏度上大大提高，避开通过阀门调整两路气体流量的大误差作用，调节过程完毕后，回收的功能气体回流第一气瓶，并不会造成纯度降低。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体流程示意图；

图2是本发明分流稀释组件的结构示意图；

图3是图2中的视图A；

图4是本发明分流稀释组件的分流示意图；

图5是本发明端片的正面图；

图中：11-第一气瓶、12-第二气瓶、21-第一气管、22-第二气管、23-出气管、3-分流稀释组件、31-器壳、32-进气腔、33-出气腔、34-分流管、341-棉管层、342-丝网保持套、35-液槽、36-折流板、37-端片、41-回流管、411-旁出接口、42-回收泵、91-电磁阀、92-手阀、93-浓度计、94-止回阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1～5，本发明提供技术方案：

一种基于毛细管结构的气体定量定比稀释装置，稀释装置包括第一气管21、第二气管22、出气管23、分流稀释组件3、回流管41、回收泵42，第一气管21和第二气管22分别连接待混合的两路气体所在容器，也就是图1中的第一气瓶11和第二气瓶12，两路气体分别从气瓶中取用并汇总，送往分流稀释组件3，第一气管21和第二气管22合流通入分流稀释组件3内，分流稀释组件3还连接出气管23和回流管41，分流稀释组件3将混合气体定比分流后分别排往出气管23和回流管41，出气管23上设置浓度计93。如图1所示，三氟化氯和氮气在第一气管21和第二气管22中通过调整阀门开度而实现粗略的混合，在分流稀释组件3中，将通往出气管23的气体部分中三氟化氯的浓度降低，而另一部分通往回流管41的气体则全部为三氟化氯，相当于以抽取三氟化氯的形式，将高于预期的三氟化氯抽取出来进行回流回收，实现制取气体的三氟化氯浓度的降低，从降低组分自身量的方面入手，而不是增加稀释用的氮气的量而完成稀释目的，如此而言的好处在于，避开调整管路流量的阀门开度误差位置，提升气体浓度精确性，浓度计93用于检测排出气是否符合需求，第一气管21、第二气管22、出气管23上常见设置的用于手动控制与自动控制的手阀92、电磁阀91均进行配置，避免气体在单管内反流的止回阀94也每条管路进行配置。

分流稀释组件3包括器壳31、进气腔32、出气腔33、分流管34，器壳31设置封闭的进气腔32、出气腔33，器壳31中间位置作为壳程，分流管34穿过壳程且两头分别连接进气腔32、出气腔33，进气腔32连接第一气管21和第二气管22，出气腔33连接出气管23，回流管41连接器壳31壳程侧壁；

分流管34包括棉管层341，棉管层341浸润非极性溶剂。

如图2、3所示，整个分流稀释组件3与管壳式换热器相似，但是，分流管34是允许气体条件性通过的，当一比一的三氟化氯和氮气进入到分流管34内后，三氟化氯在非极性溶剂中的溶解度远大于氮气，常见的非极性溶剂有苯、四氯化碳、环己烷、煤油等，三氟化氯从棉管层341内壁上溶解进入溶剂内后，在棉管层341外壁外部，只要通过回收泵42将器壳31壳程内的三氟化氯抽走，保持壳程内三氟化氯的低分压状态，就可以使得三氟化氯源源不断的从分流管34内壁融入而外壁析出，从而允许三氟化氯的“条件性穿透”分流管，而氮气则不进行此过程，回收泵42控制抽吸压力，以及控制所有分流管34汇总起来的穿透面积，可以达到调配初始混合气中三氟化氯的抽取率，明确地将排往出气管23的气体稀释的特定程度，此过程中，没有阀门开度的调整，而且，分流管有很多根，穿透面积很方便控制，也就是比例调整的灵敏度高，回收泵42将纯粹的三氟化氯重新输送回第一气瓶11内，从而整个过程没有任何气体损失。分流管34为细长管状，有很多根，以毛细管形式分布，其比表面积很大，通过遮挡分流管外壁表面的形式，可以阻止该处分流管的抽取三氟化氯的效果，所以，装置整体排出气的浓度比例通过改变分流管34用于分流部分的面积进行控制时，灵敏度极高，调整范围很大。

棉管层341所浸润的非极性溶剂为四氯化碳或环己烷。这两者沸点相对较高，不容易分身自身成分的气化作用。

分流稀释组件3还包括液槽35和端片37，液槽35设置在器壳31下方，液槽35盛有四氯化碳或环己烷，端片37一端位于进气腔32或出气腔33内并于棉管层341端部接触，端片37底部浸入液槽35内，端片37与棉管层341材质相同。端片37作为棉管层341的吸水中介，因为棉絮的吸水性，液槽35内的溶剂被向上吸提，但是，由于水源的起始位置在低处，所以，棉管层341上的液体不会滴落，防止溶剂进入到分流管34内以及器壳31壳程底部。

分流管34还包括丝网保持套342，丝网保持套342为同心夹层管，棉管层341设置在丝网保持套342的夹层内，丝网保持套342用于保持棉管层341的管形状。

分流稀释组件3还包括折流板36，折流板36设置在进气腔32内，折流板36将进入进气腔32内的气体折流通往分流管34端部。折流后的混合气以较高可靠的均匀程度进入分流管34内，继而进行后续的分流剥离稀释过程。

第一气管21上也设置有浓度计93。第一气管21上设置的浓度计93，用于检测第一气瓶11内刚刚出流的三氟化氯的浓度，体现为装置所能输出的最高浓度是多少。

回流管41上以支管形式设置旁出接口411。旁出接口411用于输出高纯的三氟化氯，使用过程中的稀释装置出气管23处，即使将第二气管22处氮气关闭，出气管23处或多或少也总会带上一些氮气，除非长时间用第一气瓶11内的高纯三氟化氯去吹扫整套管路，而吹扫的这一过程，不仅花费时间，也花费第一气瓶11内高纯的三氟化氯，而回流管41处，则能够保证有接近第一气瓶11内浓度左右的三氟化氯，该处的气体用于输出，完全不需要对分流稀释组件3进行吹扫。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。