一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器的制作方法

本发明涉及的是一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，属于气体纯化领域。

背景技术：

惰性气体纯化器主要用于需要高纯惰性气体(氦气、氩气、氖气、氪气等)的场合。该器件利用惰性气体化学性质极稳定不易发生化学反应的原理，通过有效成分与惰性气体中混入的少量杂质气体发生反应，从而清除杂质气体，达到对惰性气体进行纯化的目的。惰性气体纯化器常用于手套箱、陀螺仪、特种光源、镀膜机等设备或器件。

蒸散型吸气剂：将钡、锶、钙等活性金属的合金与还原剂(如铁粉、镍粉、钛粉等)组成的混合物压制成型制成吸气剂。使用时将蒸散型吸气剂在真空中或惰性气体中加热激活，使其中的活性金属蒸散出来并蒸镀在器件的内壁形成吸气薄膜。活性金属蒸汽及其形成的吸气薄膜与非惰性气体分子相互碰撞，发生化学反应生成相应的固态化合物，以此可以吸收消除非惰性气体。最常见的蒸散型吸气材料为钡铝合金与镍粉的混合物。

目前市场上常见的惰性气体纯化器主要分为两个类型。

一类是以铁、铜等金属粉末为纯化剂，使用时让惰性气体通过高温的金属粉末，利用金属粉末在高温下与非惰性气体发生反应的原理，吸收杂质气体，达到纯化惰性气体的目的。金属粉末长期使用失效后，可在高温下用氢气对金属粉末进行还原再生。该类型惰性气体纯化器的优点是价格低廉，寿命较长，可以再生循环使用，缺点是高温下氢气还原再生具有一定的危险性；纯化能力较弱，最佳情况下只能达到1ppm量级的杂质含量。

另类是利用非蒸散型吸气剂(泵) 作为纯化剂。非蒸散型吸气剂(泵)的主要成分一般是锆、钛的多孔烧结合金。这类纯化器在高温激活后与惰性气体接触，可将非惰性气体吸入内部，从而达到消除杂质气体纯化惰性气体的目的。非蒸散型吸气剂(泵)长期使用失效后，可在真空环境下再次高温激活，使纯化能力得到一定程度的恢复。这种纯化器的优点是可获得极高的惰性气体纯度(杂质含量可低于10E-5 ppm)；可以反复激活使用。缺点是价格昂贵，能够吸收杂质气体尤其是氮氧等气体的量非常小。

技术实现要素：

本发明提出的是一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，采用蒸散型吸气剂作为纯化剂，配以玻璃管道和法兰，使用时将蒸散型吸气剂蒸散在玻璃管道上，使惰性气体通过附有吸气剂膜的玻璃管道，使吸气剂膜吸收惰性气体中的杂质气体，达到纯化惰性气体的目的。

本发明的技术解决方案：一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，其特征是包括蒸散型吸气剂1、吸气剂支架2、玻璃管道3、法兰4、过滤网6，其中吸气剂支架2在玻璃管道3的内部，蒸散型吸气剂1固定在支架2上，法兰4封接在玻璃管道3上，玻璃管道3两端内置过滤网6。

本发明的优点在于：

1）与传统的非蒸散型吸气剂(泵)纯化器相比，成本大幅降低，而吸收杂质气体量增加很多；

2）与传统铜、铁金属粉纯化器相比，惰性气体纯度可提升几个数量级，且不需要危险的再生过程；

3）本发明适用于对惰性气体纯度要求较高，而成本控制相对严格的惰性气体纯化领域，也可与传统的纯化器件联用，作为金属粉纯化器的后级或作为非蒸散型吸气剂(泵)纯化器的前级，以提高纯化效果和纯化器寿命；

4）采用了蒸散型吸气剂作为纯化剂，配以玻璃管道和法兰，使用时将蒸散型吸气剂蒸散在玻璃管道上，使惰性气体通过附有吸气剂膜的玻璃管道，使吸气剂膜吸收惰性气体中的杂质气体，达到纯化惰性气体的目的；

5）本发明纯化能力强：可使惰性气体杂质含量达到1E-3ppm量级；

6）价格低廉，器件玻璃管道可以重复使用，器件需要更换时，可以用稀酸清洗玻璃管道，更换其中的蒸散型吸气剂即可；

7）对杂质气体的吸收量较大。

附图说明

图1是采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器实施例1的结构示意图。

图2是采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器实施例2的结构示意图。

图中的1是蒸散型吸气剂、2是吸气剂支架、3是玻璃管道、4是法兰、5是法兰管道过渡、6是过滤网。

具体实施方式

一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，其特征是包括蒸散型吸气剂1、吸气剂支架2、玻璃管道3、法兰4、过滤网6，其中吸气剂支架2在玻璃管道3的内部，蒸散型吸气剂1固定在支架2上，法兰4封接在玻璃管道3上，玻璃管道3两端内置过滤网6。

所述的一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，其特征是所述蒸散型吸气剂1：采用外径大于5mm，高度大于0.8mm的蒸散型吸气剂。

所述的一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，其特征是所述的吸气剂支架2是耐热陶瓷片或玻璃片，吸气剂与支架固定在一起；吸气剂支架2：长度大于15mm，宽度大于5mm，高度大于5mm。

所述的一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，其特征是所述的玻璃管道3：采用外径（16-200）mm，长度大于100mm的耐高温石英玻璃作为管道，管道内表面同时作为吸气剂蒸散后释出钡膜的载体，纯化过程中惰性气体中的杂质气体在管道内表面与钡膜发生反应而被消除。

所述的一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，其特征是所述法兰4采用不锈钢标准法兰，便于与被纯化系统管道的连接。

所述的一种采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器，其特征是所述过滤网6采用目数大于60目不锈钢过滤网，过滤气体中的固体杂质。防止固体杂质进入被纯化的系统。

使用采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化器的方法，包括

（1）通过两端法兰与需纯化的器件相连接，通过三通将纯化器中的空气排出，采用惰性气体冲洗或直接抽真空；

（2）使用高频机从玻璃管道外部对蒸散型吸气剂进行加热激活直至吸气剂将吸气膜蒸散至玻璃管壁上，使惰性气体通过玻璃管道，即可产生纯化作用；

（3）更换吸气剂时，

1）将纯化器本从法兰处断开，取出支架和蒸散型吸气剂；

2）使用稀盐酸快速清洗玻璃管道；

3）用去离子水冲洗干净晾干，在支架上更换新的蒸散型吸气剂；

4）放回玻璃管道重新接入纯化器。

可两级或多级纯化器串联。

蒸散型吸气剂主要是钡、钙等活性金属的化合物，一般采用高频激活，激活后可释放出活性金属附着在器壁上形成薄膜成为有效纯化材料。蒸散型吸气剂可附带支架放置在玻璃管道内。

玻璃管道，作为活性金属附着的器壁，并可作为惰性气体流经的管道，在稀有气体流经的过程中消除杂质气体。

连接法兰，主要为了便于与被纯化系统的连接，可采用CF/KF/ISO等多种标准法兰，形式灵活多样。连接法兰与玻璃管道之间通过玻璃金属封接或橡胶密封等方式进行密封连接。

过滤网，主要用于阻止气流中附带的其他固态粉尘，也可防止活性金属膜意外脱落跟随气流进入被纯化的系统。

实施例1

如图1所示，采用蒸散型吸气剂的惰性气体纯化系统，其结构是玻璃管道3的内部有2吸气剂支架，支架上固定1蒸散型吸气剂，玻璃管道两端内置有过滤网，玻璃管道两端有连接法兰密封在玻璃官道上，便于与被纯化的系统连接。

本实例在纯化系统中应用较为方便。

所述蒸散型吸气剂1：采用外径10mm，高度5mm碟状蒸散型钡，内装合金粉，压制成型。本实例的金属粉采用钡铝合金粉与镍粉按1：1混合。压制成型后做400℃除气处理。

所述吸气剂支架2：采用总长度40mm，宽度20mm高度5mm的耐热陶瓷片作为吸气剂支架，吸气剂与支架使用金属丝捆绑固定在一起。

所述玻璃管道3：采用Φ100mm，长400mm耐高温石英玻璃作为管道，管道内表面同时作为吸气剂蒸散后释出钡膜的载体，纯化过程中惰性气体中的杂质气体在管道内表面与钡膜发生反应而被消除。

所述法兰4：本实例采用不锈钢标准流体法兰，便于与被纯化系统管道的连接。

所述法兰管道过渡5：本实例采用可伐金属玻璃过渡，过渡一端焊接在法兰上，另一端烧制在玻璃上。

所述过滤网6：本实例采用100目不锈钢过滤网，可过滤气体中的固体杂质。防止固体杂质进入被纯化的系统。

使用时，本器件通过两端法兰与需纯化的器件相连接，通过三通将本器件中的空气排出(可采用惰性气体冲洗或直接抽真空)，然后使用高频机从玻璃管道外部对蒸散型吸气剂进行加热激活直至吸气剂将吸气膜蒸散至玻璃管壁上。之后可以使惰性气体通过玻璃管道，即可产生纯化作用。

更换吸气剂时，将本器件从法兰处断开，取出支架和蒸散型吸气剂。使用稀盐酸快速清洗玻璃管道(注：两端金属部分不可长时间接触酸性溶液)，并用去离子水冲洗干净晾干，在支架上更换新的蒸散型吸气剂，然后放回玻璃管道重新接入纯化系统。

实施例2

将实施例1中的玻璃管道改由直管改为S型管，管径100mm调整至50mm，其中放入两只带有蒸散型吸气剂的支架，支架长度从40mm缩短至30mm，其他同实例1。本实例净实际为两级纯化器串联，所以化效果更佳，但因口径小于实例1，因此气体流量相对较小。