一种含氟气体的分析装置

技术领域

本方案属于气体分析技术领域，具体涉及一种含氟气体的分析装置。

背景技术

含氟电子气体主要用途是在电子、半导体工业和光伏产业中化学气相沉积的清洗剂和等离子蚀刻剂。随着近几年TFT-LCD面板业、半导体业和太阳能面板业等相关领域的迅猛发展，含氟电子气体的用量也在不断增加。

含氟的混合气体广泛用于眼科准分子手术、LED、电子芯片行业，为严格控制操作、生产过程，对混合气体中氟气的浓度的准确度要求极高；由于氟气的氧化性强且与水反应生成的氢氟酸腐蚀性很强，这两种物质会与所有装填在色谱柱中的有机或无机载体都会发生反应，破坏色谱柱及分析仪器管路，一直以来，含氟混合气体中氟气的浓度定量分析一直是气体行业和分析仪器厂家的难易攻克的难关之一。

公开号为CN108287157A的专利公开了一种氟气分析转化装置，包括反应罐、指示器、进气总管、排气总管、标准气体罐、吹扫气体罐、待测气体罐、真空泵和GC-TCD装置，所述反应罐底部设有进气口、顶部设有排气口，反应罐内设有固定床，固定床上方填充有细小颗粒状的活泼金属氧化物，固定床上开有气孔，所述指示器中装有金属溴化物溶液，指示器的上端通过管道与反应罐的上部连通，指示器的下端通过管道与反应罐内填充有活泼金属氧化物的位置连通，指示器下端的管道上设有单向阀，所述进气总管与反应罐的进气口连通，所述排气总管与反应罐的排气口连通。

该方案在分析之前先开启吹扫气体罐进行吹扫，排出管道内的水气及氧气，然后再启动标准气体罐，在GC-TCD中测定排出后的气体含量，依次排查整个装置是否出现吸附、产生氧气的情况，避免影响测定结果，使得测定结果更为准确。但是该方案操作过程繁琐，吹扫时间长，分析效率低，而且只能排出管道内的水分及氧气，但是空气中含有多种气体，只排出空气中的氧气，而空气中其他剩余的气体对分析结果有一定的影响，导致分析结果不真实准确。

发明内容

本方案提供一种分析结果真实准确的含氟气体的分析装置。

为了达到上述目的，本方案提供一种含氟气体的分析装置，包括第一通路、第二通路、第三通路和第四通路；

第一通路上依次设置有普通氮气进气管道、第一减压阀、第一压力表、第一阀门、单向阀和文丘里管，所述普通氮气进气管道、第一减压阀、第一压力表、第一阀门、单向阀和文丘里管的入口之间均通过管道连通，

第二通路包括依次设置的氟气进气管道、第六阀门、第四阀门、第二减压阀、第二压力表、第七阀门和分析仪，所述氟气进气管道、第六阀门、第四阀门、第二减压阀、第二压力表、第七阀门和分析仪之间均通过管道连通，所述第四阀门还通过管道连通有第三压力表，所述第六阀门和文丘里管的引射口之间通过管道连通有第二阀门，所述分析仪的排气端通过管道连通有第五阀门，所述第五阀门分别与文丘里管的引射口和第二阀门连通，

第三通路包括依次设置的第三减压阀、第四压力表和第三阀门，所述第三减压阀、第四压力表和第三阀门之间均通过管道连通，所述第三阀门两端分别通过管道与第二阀门和第四阀门连通，

第四通路，包括含氟混合气体瓶体和第八阀门，所述含氟混合气体瓶体与第八阀门通过管道连通，所述第八阀门通过管道分别与第二阀门和第六阀门连通。

本方案的原理：

在进行气体分析前，新分析仪管道中可能有空气，需要对管道内的空气进行置换，所有阀处于关闭状态，第一减压阀调至5-8barg，打开第一阀门、第五阀门和第七阀门， 第二压力表降至负压，1-2min第二压力表指针不变化时，关闭第五阀门和第七阀门，第三减压阀调至2-5barg，依次打开第三阀门、第四阀门和第七阀门，第二减压阀调至1-5psig，让高纯氮气进入分析仪至指定压力；然后进行以下步骤：

步骤S1:关闭第三阀门，打开第五阀门，第二压力表降至负压；

步骤S2:打开第二阀门，1-2min第二压力表指针不变化时，关闭第五阀门和第二阀门；

步骤S3:打开阀第三阀门，第二压力表至指定压力。

重复操作步骤S1-S3步共60次完成置换。置换后，分析仪中至指定压力，可进样分析看是否置换彻底。如不彻底，重复以上全部步骤继续置换至合格。

当需要进行纯氟气体分析时，关闭第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第八阀门，打开第一减压阀、第二减压阀和第三减压阀，然后再依次缓慢打开第六阀门和第二阀门，放空10min后关闭第六阀门和第二阀门，依次打开第一阀门、第五阀门和第七阀门，第二压力表降至负压；打开第二阀门和第四阀门，1-2min第二压力表指针不变化时，依次关闭第五阀门、第二阀门、第四阀门和第一阀门；再依次缓慢打开第六阀门和第四阀门，当第二压力表至指定压力时，关闭第六阀门，依次打开第一阀门和第五阀门，第二压力表降低至负压，打开第二阀门，1-2min第二压力表指针不变化时，依次关闭第五阀门、第二阀门、第四阀门和第一阀门，先后缓慢打开第六阀门和第四阀门，第二压力表至指定压力时，关闭第四阀门和第六阀门，分析仪对纯氟气体进行分析，分析结束后，依次打开第一阀门、第五阀门、第二阀门和第四阀门，第二压力表降至负压，1-2min第二压力表指针不变化时，依次关闭第五阀门、第二阀门、第四阀门和第一阀门。

当需要进行含氟混合气体分析时：

关闭第五阀门、第二阀门、第八阀门、第六阀门、第三阀门、第四阀门和第一阀门，开启第一减压阀、第二减压阀、第三减压阀和第七阀门，依次打开第三阀门和第八阀门，关闭第三阀门至气流变弱，打开第三阀门，连续关闭打开第三阀门至少30次，调节第八阀门至气流变小，带气接上含氟混合气体瓶阀接头拧紧；打开第八阀门，确认气瓶接头处无泄露；关闭第三阀门，打开第一阀门和第二阀门至无气流声，关闭第二阀门、第八阀门和第一阀门；缓慢打开含氟混合气体瓶阀后关闭，依次打开第八阀门和第四阀门，第三压力表有压力，确保瓶阀连接处无泄露；再缓慢打开含氟混合气体瓶阀；第二压力表至指定压力，关闭第四阀门和第八阀门；依次打开第一阀门、第五阀门、第二阀门、第四阀门，第二压力表降至负压，1-2min第二压力表指针不变化时，依次关闭第五阀门、第二阀门和第一阀门；打开第八阀门，第二压力表II至指定压力，关闭第四阀门、第八阀门及氟混合气体瓶阀；分析仪含氟混合气体分析，分析结束。依次打开第一阀门、第五阀门、第二阀门、第八阀门、第四阀门，第二压力表降至负压，1-2min第二压力表指针不变化时，依次关闭第五阀门、第二阀门、第八阀门、第四阀门和第一阀门。若分析仪长时间不用，可依次打开第三阀门、第四阀门、第五阀门流动吹扫。

本方案的有益效果：本装置设备结构合理、操作简单方便、可操控性和安全性能高，通过文丘里管的引射口将管道内的空气吸入，然后空气从文丘里管的出口排出，实现了对管道内空气高效彻底置换，进而能够在后面的分析工作中高效准确稳定安全分析含氟混合气体中杂质组分的含量，在实际应用上具有重大意义，此外还能分析纯氟气体中的浓度，分析结果更加精准真实。

进一步，还包括操作面板，所述第一减压阀、第一压力表、第一阀门、单向阀、第六阀门、第四阀门、第二减压阀、第二压力表、第七阀门、分析仪、第三减压阀、第四压力表、第三阀门和第八阀门均与操作面板通讯连接或电连接。工作人员可直接在操作面板上进行分析工作，操作简单方便，效率高。

进一步，所述第一减压阀、第二减压阀和第三减压阀用于将高压气体转换成低压，所述减压阀由阀体、膜片、阀座、阀杆、阀帽和手柄组成，阀体材质为316L。

进一步，所述第一压力表、第二压力表、第三压力表和第四压力表以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力，所述第一压力表、第二压力表、第三压力表和第四压力表均由溢流孔、指针、玻璃面板组成。

进一步，所述单向阀由阀体、阀芯、弹簧和密封圈组成，阀体材质为316L。

进一步，所述文丘里管的材质为316L。

第一步，所述第一阀门至第八阀门的阀体均由阀体、膜片、阀座、阀杆、阀帽、手柄组成，阀体材质为316L。

进一步，所述管道的形状为中空的长条圆形钢材，材质为316L。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例2的管塞位于通气管内的结构示意图。

图4为本发明实施例2的管塞位于限位槽内的结构示意图。

图5为本发明实施例2的管塞的出气口的右侧结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：101、第一阀门；102、第二阀门；103、第三阀门；104、第四阀门；105、第五阀门；106、第六阀门；107、第七阀门；108、第八阀门；109、第一减压阀；110、第二减压阀；111、第三减压阀；112、第一压力表；113、第二压力表；114、第三压力表；115、第四压力表；1、瓶体；2、气阀；3、瓶口；4、通气管；5、永磁铁；6、底座；7、电磁铁；8、线圈；9、支撑板；10、支撑杆；11、推杆；12、管塞；13、限位槽；14、扇叶。

实施例1基本如附图1所示：

一种含氟气体的分析装置，包括第一通路、第二通路、第三通路和第四通路；

第一通路上依次设置有普通氮气进气管道、第一减压阀109、第一压力表112、第一阀门101、单向阀和文丘里管，普通氮气进气管道、第一减压阀109、第一压力表112、第一阀门101、单向阀和文丘里管的入口之间均通过管道连通，单向阀由阀体、阀芯、弹簧和密封圈组成，阀体材质为316L。

第二通路包括依次设置的氟气进气管道、第六阀门106、第四阀门104、第二减压阀110、第二压力表113、第七阀门107和分析仪，氟气进气管道、第六阀门106、第四阀门104、第二减压阀110、第二压力表113、第七阀门107和分析仪之间均通过管道连通，第四阀门104还通过管道连通有第三压力表114，第六阀门106和文丘里管的引射口之间通过管道连通有第二阀门102，分析仪的排气端通过管道连通有第五阀门105，第五阀门105分别与文丘里管的引射口和第二阀门102连通，

第三通路包括依次设置的第三减压阀111、第四压力表115和第三阀门103，第三减压阀111、第四压力表115和第三阀门103之间均通过管道连通，第三阀门103两端分别通过管道与第二阀门102和第四阀门104连通，

第四通路，包括含氟混合气体瓶体和第八阀门108，含氟混合气体瓶体与第八阀门108通过管道连通，第八阀门108通过管道分别与第二阀门102和第六阀门106连通。

第一减压阀109、第二减压阀110和第三减压阀111用于将高压气体转换成低压，减压阀由阀体、膜片、阀座、阀杆、阀帽和手柄组成，阀体材质为316L。第一压力表112、第二压力表113、第三压力表114和第四压力表115以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力，第一压力表112、第二压力表113、第三压力表114和第四压力表115均由溢流孔、指针、玻璃面板组成。

第一阀门101至第八阀门108的阀体均由阀体、膜片、阀座、阀杆、阀帽、手柄组成，阀体材质为316L。管道的形状为中空的长条圆形钢材，材质为316L。

具体操作：

在进行气体分析前，新分析仪管道中可能有空气，需要对管道内的空气进行置换，所有阀处于关闭状态，第一减压阀109调至5-8barg，打开第一阀门101、第五阀门105和第七阀门107， 第二压力表113降至负压，1-2min第二压力表113指针不变化时，关闭第五阀门105和第七阀门107，第三减压阀111调至2-5barg，依次打开第三阀门103、第四阀门104和第七阀门107，第二减压阀110调至1-5psig，让高纯氮气进入分析仪至指定压力；

重复操作以下步骤共60次：关闭第三阀门103，打开第五阀门105，第二压力表113降至负压；打开第二阀门102，1-2min第二压力表113指针不变化时，关闭第五阀门105和第二阀门102；打开阀第三，第二压力表113至指定压力。

置换后，分析仪中至指定压力，可进样分析看是否置换彻底。如不彻底，重复以上步骤继续置换至合格。

当需要进行纯氟气体分析时，关闭第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103、第四阀门104、第五阀门105和第八阀门108，打开第一减压阀109、第二减压阀110和第三减压阀111，然后再依次缓慢打开第六阀门106和第二阀门102，放空10min后关闭第六阀门106和第四阀门104，依次打开第一阀门101、第五阀门105和第七阀门107，第二压力表113降至负压；打开第二阀门102和第四阀门104，1-2min第二压力表113指针不变化时，依次关闭第五阀门105、第二阀门102、第四阀门104和第一阀门101；再依次缓慢打开第六阀门106和第四阀门104，当第二压力表113至指定压力时，关闭第六阀门106，依次打开第一阀门101和第五阀门105，第二压力表113降低至负压，打开第二阀门102，1-2min第二压力表113指针不变化时，依次关闭第五阀门105、第二阀门102、第四阀门104和第一阀门101，先后缓慢打开第六阀门106和第四阀门104，第二压力表113至指定压力时，关闭第四阀门104和第六阀门106，分析仪对纯氟气体进行分析，分析结束后，依次打开第一阀门101、第五阀门105、第二阀门102和第四阀门104，第二压力表113降至负压，1-2min第二压力表113指针不变化时，依次关闭第五阀门105、第二阀门102、第四阀门104和第一阀门101。

当需要进行含氟混合气体分析时：

关闭第五阀门105、第二阀门102、第八阀门108、第六阀门106、第三阀门103、第四阀门104和第一阀门101，开启第一减压阀109、第二减压阀110、第三减压阀111和第七阀门107，依次打开第三阀门103和第八阀门108，关闭第三阀门103至气流变弱，打开第三阀门103，连续关闭打开第三阀门103至少30次，调节第八阀门108至气流变小，带气接上含氟混合气体瓶阀接头拧紧；打开第八阀门108，确认气瓶接头处无泄露；关闭第三阀门103，打开第一阀门101和第二阀门102至无气流声，关闭第二阀门102、第八阀门108和第一阀门101；缓慢打开含氟混合气体瓶阀后关闭，依次打开第八阀门108、第四阀门104，第三压力表114有压力，确保瓶阀连接处无泄露；再缓慢打开含氟混合气体瓶阀；第二压力表113至指定压力，关闭第四阀门104和第八阀门108；依次打开第一阀门101、第五阀门105、第二阀门102、第四阀门104，第二压力表113降至负压，1-2min第二压力表113指针不变化时，依次关闭第五阀门105、第二阀门102和第一阀门101；打开第八阀门108，第二压力表113II至指定压力，关闭第四阀门104、第八阀门108及氟混合气体瓶阀；分析仪含氟混合气体分析，分析结束。依次打开第一阀门101、第五阀门105、第二阀门102、第八、第四阀门104，第二压力表113降至负压，1-2min第二压力表113指针不变化时，依次关闭第五阀门105、第二阀门102、第八阀门108、第四阀门104和第一阀门101。若分析仪长时间不用，可依次打开第三阀门103、第四阀门104、第五阀门105流动吹扫。

实施例2，

本实施例与实施例1不同之处在于：如附图2-5所示：

含氟混合气体瓶包括瓶体1，瓶体1为中空圆柱状，在瓶体1顶部设置有气阀2，瓶体1顶部设有瓶口3，气阀2用于关闭瓶口3，气阀2与瓶体1可拆卸连接，在瓶体1内部设置有通气管4，通气管4与瓶口3连通，通气管4为弹簧，通气管4为空心设置，通气管4上设有永磁铁5，瓶体1底部设有底座6，底座6上设有与永磁铁5相对应的电磁铁7，永磁铁5与电磁铁7同性相斥，瓶体1四周缠绕有线圈8，线圈8上连接有输入电线和输出电线，输出电线和输入电线之间组成闭合回路，电磁铁7位于闭合回路上，通气管4的底端设有封闭机构，封闭机构包括支撑板9、支撑杆10、吸盘和管塞12，管塞12用于将通气管4塞住，支撑板9与通气管4上端固定连接，支撑杆10上端铰接在支撑板9上，支撑杆10下端与管塞12固定连接，支撑板9上设有用于支撑杆10旋转的滑槽，支撑板9上设有与支撑杆10相匹配的限位槽13，限位槽13用于防止支撑杆10往下移动，瓶体1内的顶部设有用于将瓶塞往下推的推杆11。

由于含氟混合气体中不同的气体在密度上存在较大的差异，刚从气阀2填充至瓶体1内的混合气体至少需要一个小时的摇匀处理后，混合气体的各组分才能在短时间内混合，如不经过摇匀处理，则至少需要一周的时间才能自然摇匀，这种情况下就使得在给混合气体瓶填充混含氟合气体时浪费大量的人力、物力和时间，混合气体瓶的使用效率较低。

当需要将含氟混合气体充入瓶体1内时，将气阀2打开，通过瓶口3将含氟混合气体冲入通气管4内，持续的通气使得通气管4从初始状态开始拉伸，当通气管4拉伸完成后，通气管4的出气口接近垂直与坪地，持续通入的含氟混合气体将管塞12推开，进而使得通气管4内的气流从通气管4内冲出，进而通气管4受到气流的反作用力往上移动，因为通气管4为弹簧，因此，通气管4受到气流的反作用力后上下往复运动，进而带动永磁铁5上下移动，进而永磁铁5切割磁感线，产生电流，进而电磁铁7带电排斥永磁铁5，进而永磁铁5受到排斥力往上移动，而外界持续的输入气体使得通气管4底部往下移动，进而通气管4持续上下往复移动，进而通气管4对通入瓶体1内的气体进行搅拌，使得混合气体混合得更加均匀，混合效果好。

此外，通气管4上远离瓶塞的一侧设有扇叶14，在通气管4上下移动过程中，扇叶14对瓶中的气体起搅拌混合作用，提高了含氟混合气体瓶的气体混合效率。

当通气管4内的气体将瓶塞冲开后，瓶塞顺时针旋转，然后与支撑杆10位于限位槽13内，避免瓶塞往回旋转将通气管4出气口堵住。

然后，当需要将含氟混合气体瓶内的气体取出使用时，打开气阀2通过通气管4将瓶内的混合气体排出，随着瓶内的气体慢慢消失，通气管4收缩往上移动，进而瓶体1内顶部的撑杆将管塞12推出限位槽13，进而管塞12因为自身重力的缘故往下移动，以及受到撑杆给与的作用力，进而管塞12逆时针运动至通气管4内，进而将通气管4出气口堵住，便于下一次使用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。