[发明专利]一种营造低露点和低二氧化碳环境的方法及其装置

权利要求书

1.基于营造低露点和低二氧化碳环境的装置营造低露点和低二氧化碳环境的方法，所述的营造低露点和低二氧化碳环境的装置，包括实验舱，汽化模块和实验舱左部进口连接，实验舱左下部连接有高纯氮气气源，气体管路上依次设置减压阀、气体过滤器、电磁阀、质量流量计、单向截止阀；露点仪设置在实验舱顶部，二氧化碳分析仪(11)设置在实验舱左部并靠近汽化模块(10)，实验舱右上部安装PLC压力控制系统(3)并设有电磁泄压阀，过渡舱(5)安装在实验舱右下部，过渡舱还与真空泵(7)相连接；实验舱中部安装密封性手套；实验舱下部安装有气体净化循环系统；

汽化模块左端接通两路气路，其中一路是二氧化碳气源，其与汽化模块之间依次设置减压阀、气体过滤器、电磁阀、质量流量计、单向截止阀；另一路是精密注射泵；

所述的气体净化循环系统，包括气体过滤器(14)、电磁阀(13)、净化柱(9)、循环风机(8)，气体过滤器(14)设置在净化柱前端的管路上，管路上还设置了电磁阀控制内部循环的启停，净化柱后部连接循环风机，开启循环风机、电磁阀、净化柱和气体过滤器完成实验舱内部气体净化循环；净化柱数量是两组，相互之间并联，开启任一净化柱的阀门及其气体管路，完成净化循环工作，当其吸附饱和后，开启另一备用净化柱继续完成净化吸附；

过渡舱上部连接真空表(4)，下端连接一气体管路并与实验舱相通，此气体管路由电磁阀控制启停；

PLC压力控制系统可自动控制箱体压力，当压力大于设定上限值，PLC自动开启其下端的安全泄压阀，保护箱体内的设备、材料；

其特征在于，步骤如下：

步骤一、预先向实验舱(1)内持续不断的通入高纯氮气源，高纯氮气依次通过减压阀、气体过滤器、电磁阀、质量流量计、单向截止阀输入实验舱内，通过PLC压力控制系统设定好实验舱体内工作压力范围-10mbar～10mbar，同时打开电磁排气阀向外排气，采用惰性气体置换实验舱内原有的水蒸气及二氧化碳，其置换效率η通过式(1)确定：

其中：C_ppm为所述实验舱内原有的水蒸气浓度；C'_ppm为所述实验舱置换后的水蒸气浓度；

通过露点仪(2)和二氧化碳分析仪(11)测出的浓度数据与初始值浓度比较，其置换率达到90％，开始进行下一步骤；

步骤二、实验舱内部气体的净化吸附：关闭电磁排气阀，开启净化循环系统，完成对实验舱内部气体的净化吸附；

通过二氧化碳分析仪和露点仪测出的浓度值看是否净化吸附完成，若达到目标需求值，则进行下一步骤；

步骤三：按比例配比所需水蒸气和二氧化碳浓度，其配比所需水蒸气和二氧化碳理论浓度可通过以下式(2)、(3)计算确定

其中：为营造环境所需理论水蒸气浓度；T为实验舱内的温度；M为水蒸气相对分子质量；m为所需加入水蒸气的理论质量；P为实验舱内的气压值；为营造环境所需理论二氧化碳浓度；V₁为所需二氧化碳的理论进气量，b％为二氧化碳气源浓度比；V为实验舱的体积；

水蒸气通过精密注射泵(17)确定质量流量，输送到汽化模块(10)进行汽化，二氧化碳依次通过减压阀(12-2)、气体过滤器(14-4)、电磁阀(13-7)、质量流量计(16-2)、单向截止阀(15-2)，直接送入到汽化模块和已经汽化好的水蒸气进行二元气体混合，其误差保持在合理范围内，完成配比需求，本实验步骤成功，进行下一实验步骤；

步骤四：通过露点仪和二氧化碳分析仪测得实验舱环境中的露点值和二氧化碳值小于1ppm值后，关闭净化柱前的电磁阀，开启旁通电磁阀，开始气体内部循环，同时向实验舱内输入配比好的水蒸气和二氧化碳，使得水蒸气和二氧化碳充分混合，露点仪和二氧化碳分析仪显示实验舱内的水蒸气和二氧化碳浓度含量；根据水蒸气、二氧化碳的实际浓度与初始理论浓度比较，返回步骤三调整水蒸气和二氧化碳浓度比例向实验舱继续添加适量的水蒸气和二氧化碳浓度，直至水蒸气和二氧化碳浓度达到要求。

2.根据权利要求1所述的营造低露点和低二氧化碳环境的方法，其特征在于，步骤二中，如若其中一个净化柱吸附饱和，则开启第二个净化柱的电磁阀、第二个净化柱继续完成吸附，直至达到目标需求值，而饱和的净化柱采用高纯氮气再生，恢复其吸附能力。