[發明專利]一種微量腐蝕性氣體環境試驗箱

有效

• 申請號: 201210009830.1
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102539311A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 肖葵;李曉剛;董超芳;鄒士文
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

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技術領域

本發明屬于環保、材料腐蝕研究技術領域，特別是提供了一種可原位觀測試樣表面狀態的控溫、控濕、控制氣體濃度的微量腐蝕性氣體環境試驗箱。

技術背景

隨著科技的進步，電子元器件的集成化和微型化進一步提升，極微量的吸附液膜或腐蝕產物都會對電子元器件的性能產生嚴重的影響。電子元器件環境損傷的性質是其金屬表面上一旦形成薄液膜則開始發生腐蝕電化學反應，特別當存在SO₂、H₂S、NO_x等污染氣體時，電子元器件會快速腐蝕，導致器件功能喪失殆盡，使整體系統崩潰。即使在大氣環境中存在很少一點ppb級濃度的SO₂、H₂S、NO_x等有害氣體，也會對電子設備造成嚴重腐蝕，導致電子設備故障。例如，某金融企業價值2億元的計算機主機房電路板中的鍍銀電子元器件在含硫空氣中多次快速發生腐蝕故障，致使金融數據系統多次崩潰，后果十分嚴重。

目前關于微量（ppb量級）腐蝕性氣體環境的腐蝕研究剛剛起步，這在很大程度上受制于環境試驗設備的發展水平。傳統的氣瓶配氣——多級稀釋方式產生的污染氣體濃度只能精確到ppm量級，遠達不到ppb量級的精度，而且占地面積大，操作過程復雜；而少數利用滲透管載帶并稀釋方式產生腐蝕性氣體的裝置能達到ppb量級要求，但只能提供單一氣源，并且不能控制溫度和濕度，不能原位觀測試樣表面狀態，這遠不能滿足微量腐蝕性氣體環境試驗的需要。

發明內容

????本發明的目的在于提供一種微量腐蝕性氣體環境試驗箱，解決了以往設備使用過程中費用昂貴占地面積大、裝置精度低、氣源單一、溫濕度不可控、不能原位觀測的問題，實現一種結構簡單、輕巧方便、多路氣源、控溫控濕、原位觀測的高精度ppb量級（10-10000ppb）的微量腐蝕性氣體環境試驗箱。

本發明包括潔凈空氣給氣模塊、微量腐蝕性氣體發生模塊、樣品腐蝕試驗反應模塊、氣體回收模塊和原位圖像采集系統。

1.?潔凈空氣給氣模塊由空氣壓縮機、穩壓閥、和由氫氧化鈉、變色硅膠、堿石棉、分子篩、穩壓閥和壓力表組成的干燥凈化管，用以形成穩壓空氣源，并將空氣中的粉塵顆粒物和水汽過濾去除，為環境試驗箱提供潔凈空氣。

2.?微量腐蝕性氣體發生模塊由一個或多個腐蝕性氣體發生系統和潔凈空氣系統組成；所述的腐蝕性氣體發生系統由第二針閥、第二質量流量計、第一自適應控溫儀、第一恒溫槽和滲透管組成；第一針閥、第二質量流量計與滲透管通過管線順次連接，滲透管位于第一恒溫槽中，第一自適應控溫儀與第一恒溫槽相連接，用以控制第一恒溫槽中的溫度；滲透管在恒定溫度下，提供穩定的腐蝕性氣體源，第二質量流量計用來控制載帶氣體的流速，可以將載帶出的氣體濃度控制在1-1000ppb；?

所述的潔凈空氣系統由第一針閥、第一質量流量計、配氣室組成；第二針閥、第一質量流量計與配氣室順次連接；

所述的壓力表通過管線與腐蝕性氣體發生系統和潔凈空氣系統中的針閥相連接；

滲透管原理是由內裝液態的污染氣體及與之緊密配合的滲透帽組成，可用于氣體標準發生源。其濃度計算可按下式計算：

???????????????（mg/m³）????????????????????????????????

??????（ppm）?????????????????????????????

式中，

C：微量腐蝕氣體濃度（mg/m³或ppm）；

M：腐蝕氣體的摩爾質量（g/mol）；

P₀：標準大氣壓強（Pa）；

V₀：腐蝕氣體的摩爾體積（L/mol）；

T₀：標準溫度（K）；

P：環境大氣壓強（Pa）；

T：恒溫槽溫度（K）；

R：滲透管的滲透率（μg/min）；

Q：載帶氣體流量（mL/min）。