[發明專利]用于產生一級標準氣體混合物的系統

有效

• 申請號: 200680020896.3
• 申請日: 2006-05-11
• 公開（公告）號: CN101218014A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: M·L·馬爾切夫斯基;D·C·海德曼
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: B01F3/02
• 分類號: B01F3/02;G05D11/13;G05D7/01;F17C5/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;范赤

發明背景

技術領域

本發明涉及用于制備低濃度一級標準混合物(primary?standard?mixes)的系統和設備。本發明的標準混合物用于校準分析檢測器如質譜儀，以及用于燃燒室和加工工具的排放分析。

背景技術

在許多工業中，對于濃度在100-1000ppb(十億分之一份)的低濃度一級標準氣體混合物的需求不斷增長。隨著環境規范越來越嚴格，環境釋放測試中最受關注的是氮氧化物在氮氣中的混合物。

對具有UHP純度級的供應氣的需求，促使工業上開發用于檢測氣體雜志的分析技術。在與可于常規氣體分析設備中發現的相同的雜質范圍內，氣體分析設備的進步導致對用做校準氣體的低濃度一級標準混合物的需求上升。

目前，通過如G.O.Nelson，Gas?Mixtures?Preparation?and?Control，Lewis?Publishers，Ann?Arbor，Michigan(1992)中所述的兩種方法來制備低濃度一級混合物。一種是靜態混合物，其中產生一定體積的所需混合物，然后將其以低壓或高壓容納在容器中。然后將該混合物用于特定應用中。另一種是動態混合物，其中將目標組分引入基本處于常壓的提純的稀釋氣體流中，得到所需濃度。然后，將該混合物作為校準氣體用于分析設備。

近年來，開發了諸多方法來控制目標組分向稀釋氣體中的動態添加。在這方面，Leggett等的美國專利第5,214,952號中公開了一種校準裝置，其采用一系列高精度質量流量控制器來向高溫下的氣體分析器快速地輸送超高純校準氣體混合物和樣品氣。

Ridgeway等的美國專利第5,661,225號公開了一種用于含高濃度分析物的氣體的動態稀釋以校準分析檢測器的系統。Leggett等和Ridgeway等描述的校準系統包括用于目標組分向稀釋氣體中的動態添加的滲透管和質量流量控制器。

與靜態混合物有關技術相聯系的一些缺點包括為得到標準氣體混合物，每種所加組分所需的連續稀釋次數。例如，隨著稀釋次數的增加，最終濃度的不確定性增加。因此，在相關技術中，需要具有至少三次稀釋來產生濃度低于百萬分之一份的一級標準物。并且，由于暴露于環境氣氛的次數增多，多次稀釋會不利地增多過程中的污染物。此外，多次稀釋方法需要非常大的固定支出，且在過程中需要熟練的操作者來監測和干預。

為了克服相關技術的缺陷，本發明的目的是提供用于產生低濃度(即10ppb-1000ppb)一級標準混合物的靜態混合物的系統和設備。

本發明的另一目的是利用滲透裝置作為精確計量裝置來向容器中直接分配次要組分，持續一段預定的事件，從而使得重量可達到國家標準技術協會(NIST)的標準。

通過閱讀說明書和本文所附權利要求，本領域所屬技術人員可以顯而易見地得知本發明的其它目的和方面。

發明內容

通過本發明的用于產生一級標準混合物的系統和設備實現了前述目的。

根據本發明的第一方面，提供了用于產生一級標準氣體混合物的系統。

所述系統包括：在溫度受控的外殼(enclosure)中提供具有恒定擴散速率的氣體滲透裝置；將組分供應源連接至所述滲透裝置；將所述組分從所述氣體滲透裝置引導至產物容器，直至在所述產物容器中達到所需量的所述組分；以及將平衡量的純凈氣體供應給所述產物容器，以在一級標準氣體混合物中獲得已知的組分濃度。

根據本發明的第二方面，提供了用于產生標準氣體混合物的系統。該系統包括：為氣態組分提供超高純源；將該氣態組分通過導管輸送至安置在溫度受控的外殼內的滲透裝置；使氣態組分透過所述滲透裝置擴散，并從該裝置中移出擴散的組分；將該擴散的組分通過導管輸送至產物氣缸(cylinder)，并持續一段預定的時間；以及當達到設定的點時，從高壓源向產物容器輸送平衡量的純凈氣體，以在標準氣體混合物中得到已知的組分濃度。

根據本發明的另一方面，提供了用于產生一級標準氣體混合物的設備。該設備包括安置在溫度受控的外殼中的具有恒定擴散速率的氣體滲透裝置；與該氣體滲透裝置連通以提供組分的供應源；用于接收來自氣體滲透裝置的液態或氣態組分的產物容器；以及純凈氣體供應源，其與產物容器連通以供應平衡量的氣體并在標準氣體中得到已知的組分濃度。

附圖說明

參照以下附圖可以更好地理解本發明，其中：

圖1顯示了滲透裝置的立體圖；以及

圖2顯示了用于校準標準氣體混合物的系統的示意圖。

具體實施方式