[發明專利]一種在線式氣體分析裝置及方法

有效

• 申請號: 201610168958.0
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105784941B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 王魁波;劉斌;丁金濱;吳曉斌;陳進新;齊威;沙鵬飛;周翊;王宇;趙江山
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N35/00
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司11619
• 代理人: 張斯盾

1.一種在線式氣體分析裝置，用于分析各種過程氣體的成分和濃度，所述在線式氣體分析裝置包括高壓氣源(1)、采樣模塊(2)、安全閥(3)、分流模塊(4)、第一閥門(5)、限流器(6)、第二閥門(7)、分析模塊(8)、止回閥(9)、吸收器(10)、第一減壓閥(11)、標準氣源(12)和加熱器，其中，所述高壓氣源(1)與所述采樣模塊(2)相連接，所述采樣模塊(2)另一端連接所述分流模塊(4)，所述分流模塊(4)的另一端通過所述第二閥門(7)或者通過所述第一閥門(5)和所述限流器(6)與所述分析模塊(8)相連接，其特征在于，

其中所述分流模塊(4)包括分流室(401)、第一真空計(402)、第一電磁閥(403)、第一機械泵(404)，所述第一真空計(402)與所述分流室(401)連接，用于監控所述分流室(401)的真空度，所述第一機械泵(404)通過所述第一電磁閥(403)與所述分流室(401)連接，所述第一機械泵(404)用于對所述分流室(401)抽真空，當所述第一機械泵(404)對所述分流室(401)抽真空時，所述第一機械泵(404)與所述第一電磁閥(403)設置為聯鎖控制，使兩者保持“同開同關”的狀態；

其中所述采樣模塊(2)依次包括第二減壓閥(201)、過濾器(202)、調節閥(203)和截止閥(204)，所述第二減壓閥(201)將高壓氣體減壓到常壓，所述過濾器(202)用于過濾氣體中的顆粒雜質，所述調節閥(203)用于調節氣體流量，所述截止閥(204)起到通斷氣流作用。

2.如權利要求1所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其中所述分析模塊(8)包括分析室(801)、第二真空計(802)、氣體分析器(803)、插板閥(804)、分子泵(805)、第二電磁閥(806)、第二機械泵(807)，所述第二真空計(802)連接在所述分析室(801)上，所述氣體分析器(803)連接在所述分析室(801)上，用于對引入所述分析室(801)內的采樣氣體進行分析測試，所述分子泵(805)作為主抽泵，通過所述插板閥(804)與所述分析室(801)連接，所述第二機械泵(807)作為前級泵，通過所述第二電磁閥(806)與所述分子泵(805)的另一端連接，所述第二機械泵(807)與所述第二電磁閥(806)設置為聯鎖控制，使兩者保持“同開同關”的狀態，所述分子泵(805)和所述第二機械泵(807)構成所述分析室(801)的抽氣泵組。

3.如權利要求2所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其中在所述分子泵(805)與所述分析室(801)之間，設置包括第三閥門(808)和限流孔(809)的真空抽氣支路。

4.如權利要求3所述的在線式氣體分析裝置，其特征在于，其中所述安全閥(3)連接在所述第二減壓閥(201)與所述過濾器(202)之間的氣體管道上，所述分析模塊(8)通過所述第二閥門(7)與所述分流模塊(4)連接，也通過所述第一閥門(5)、所述限流器(6)與所述分流模塊(4)連接，所述限流器(6)是小孔、毛細管或者微調閥，所述第二閥門(7)是插板閥、擋板閥或蝶閥，所述第一機械泵(404)和所述第二機械泵(807)的排氣管道上設置所述止回閥(9)，所述吸收器(10)設置在排氣管道末端，所述分流室(401)和所述分析室(801)上設置所述加熱器，所述標準氣源(12)通過所述第一減壓閥(11)連接在所述第二減壓閥(201)與所述過濾器(202)之間的氣體管道上，所述標準氣源(12)用于為氣體分析裝置提供高純度的標準氣體。

5.一種使用權利要求2-4中任意一項所述的在線式氣體分析裝置來分析過程氣體成分和濃度的在線式氣體分析方法，其特征在于，所述在線式氣體分析方法包括以下步驟：A系統抽本底；B調節采樣氣體流量；C氣體分析測試；D采樣氣體抽除；E關閉氣體分析裝置。

6.如權利要求5所述的在線式氣體分析方法，其特征在于，系統抽本底步驟包括：關閉第二減壓閥(201)，全開調節閥(203)，打開截止閥(204)、開啟第一真空計(402)，關閉第一電磁閥(403)和第一機械泵(404)，打開第二閥門(7)，開啟第二真空計(802)，氣體分析器(803)關閉，打開插板閥(804)，分子泵(805)關閉，開啟第二電磁閥(806)和第二機械泵(807)對氣體分析裝置抽真空，當分析室(801)內真空度小于200Pa時，開啟分子泵(805)，當分析室(801)內真空度滿足要求后，開啟氣體分析器(803)，以實時監測系統本底，如果氣體分析器(803)監測到系統本底沒有污染性氣體，則連續抽真空直至獲得良好的系統本底，否則即開啟加熱器對真空室進行烘烤除氣，以消除或減輕污染，直至獲得良好的系統本底；

調節采樣氣體流量步驟包括：當獲得良好的系統本底后，關閉氣體分析器(803)，關閉第二閥門(7)和第一閥門(5)，打開第一電磁閥(403)和第一機械泵(404)，調節閥(203)關至最小流量，開啟第二減壓閥(201)至合適壓力，確認系統工作正常后，將調節閥(203)的開度緩慢地逐漸調大，直至分流室(401)獲得合適真空度；

氣體分析測試步驟包括：打開第一閥門(5)，通過限流器(6)將采樣氣流引入分析室(801)，當分析室(801)內獲得合適真空度后，開啟氣體分析器(803)，對采樣氣體進行分析測試；

采樣氣體抽除步驟包括：測試完畢后，關閉第二減壓閥(201)，全開調節閥(203)，關閉第一電磁閥(403)和第一機械泵(404)，打開第二閥門(7)，繼續對氣體分析裝置抽真空；如果氣體分析器(803)監測到系統沒有污染性氣體，則連續抽真空直至獲得良好的系統本底，否則即開啟加熱器對真空室進行烘烤除氣，以消除或減輕污染，直至獲得良好的系統本底；

關閉氣體分析裝置步驟包括：采樣氣體排除完畢后，關閉氣體分析裝置，使其保持真空狀態，以利于下一次測試時獲得良好的系統本底。