[发明专利]用于气体杂质含量分析的吹扫取样系统和吹扫取样方法

说明书

技术领域

本发明属于气体取样和分析技术领域，具体涉及一种用于气体杂质含量分析的吹扫取样系统和吹扫取样方法，尤其适用于检测高纯气和超高纯气微量和痕量杂质组分的分析。

背景技术

随着我国光电产业的高速发展，高纯和超高纯气体作为原材料供应于半导体、光伏、光纤、LED及LCD技术等各个领域。在半导体生产工艺中，高纯和超高纯气体的纯度对半导体器件性能的好坏有着很大的影响，因此需要对高纯和超高纯气体的杂质含量进行分析。

当分析高纯和超高纯气体时，需要令待测气体通过取样管路进入诸如微量氧分析仪、微量水分析仪和氦离子化气相色谱仪等分析仪器中进行检测。但是，分析仪器内部和取样管路均充满空气，空气中的氧、水、一氧化碳、二氧化碳等气体会渗入待测气体中，对待测气体微量杂质含量的检测结果造成较大影响，所以要用吹扫气源对仪器内部和取样管路进行吹扫，将空气排出，保证检测结果的准确。其中，吹扫气源选用价格低廉，杂质含量低于或者接近待测气体的气体，比如氮气。

传统的吹扫取样系统是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。

而且，目前通常采用带有减压阀的待测气源连入取样管路，减压阀的缺点有两个：一是死体积较大，难以吹扫；二是闭合不严，易产生内漏，在更换气源的过程中空气容易渗入，从而进一步增加了吹扫时间。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于气体杂质含量分析的吹扫取样系统，能够缩短吹扫时间，加快检测速度，减少吹扫气源的用量。

该用于气体杂质含量分析的吹扫取样系统，包括：

取样气路、待测气源、待测气源开关阀、吹扫气源、吹扫气源开关阀和分析仪器，取样气路连接分析仪器，待测气源和吹扫气源分别通过各自的开关阀接入取样气路；在待测气源和吹扫气源之间的取样气路上设置气路开关阀，在分析仪器的进气端设置可调流量阀，在气路开关阀连接待测气源一侧的取样气路上连接真空泵，真空泵通过真空泵开关阀接入取样气路，且真空泵开关阀和气路开关阀之间的取样气路上设置真空压力表。

优选地，所述真空泵为无油真空泵。

优选地，所述待测气源开关阀、吹扫气源开关阀、气路开关阀、真空泵开关阀均采用隔膜阀，可调流量阀采用波纹管阀。

优选地，当待测气源中待测微量杂质含量为ppb级时，在吹扫气源出口处进一步设置纯化器；吹扫气源选用纯度为5N的气体，或选用纯度为5N的低温液化气气化获得的气体。

优选地，所述取样气路上连接多个待测气源，每个待测气源通过各自的待测气源开关阀接入取样气路。

优选地，所述分析仪器包括多个分析仪，每个分析仪通过一个分析仪开关阀接入取样气路。

本发明还提供了一种用于气体杂质含量分析的吹扫取样方法，能够缩短吹扫时间，加快检测速度，减少吹扫气源的用量。

在待测气源与分析仪器之间的取样管路上加入真空泵和吹扫气源，通过开关阀的控制使得在吹扫气源持续吹扫分析仪器内部管路的同时，采用吹扫和抽真空交替进行的方式吹扫分析仪器外部的取样管路，最后，关闭真空泵和吹扫气源，将待测气源通入分析仪器进行检测。

优选地，该方法采用的吹扫取样系统包括：取样气路、待测气源、待测气源开关阀、吹扫气源、吹扫气源开关阀和分析仪器，取样气路连接分析仪器，待测气源和吹扫气源分别通过各自的开关阀接入取样气路；在待测气源和吹扫气源之间的取样气路上设置气路开关阀，在分析仪器的进气端设置可调流量阀，在气路开关阀连接待测气源一侧的取样气路上连接真空泵，真空泵通过真空泵开关阀接入取样气路，且真空泵开关阀和气路开关阀之间的取样气路上设置真空压力表；该方法的具体实现步骤如下：

步骤一、吹扫分析仪器：关闭气路开关阀，打开吹扫气源开关阀；调节调节气流开关阀，使得通过分析仪器的流量为允许通入分析仪器的规定流量，持续吹扫分析仪器。

步骤二、吹扫气路：打开真空泵开关阀，抽真空至真空度低于预设的真空度阈值；关闭真空泵开关阀，打开气路开关阀，听到气路开关阀处的气流声，即此时吹扫气进入气路开关阀连接真空泵一侧气路时，关闭气路开关阀，打开真空泵开关阀，抽真空至真空度低于所述真空度下限值；重复上述吹扫操作两次，抽真空操作三次，完成气路开关阀连接真空泵一侧气路的吹扫；