一种超高纯气体稀释系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气体稀释相关技术领域，尤其涉及一种超高纯气体稀释系统。
【背景技术】
[0002] 在电子半导体等电子行业，对其使用的超高纯气体的品质要求极高。例如，用于保 护气的氮气、氩气和氦气等要求其杂质含量在1X10 9m〇l/m〇l以下，因此在使用前需要对 上述气体的杂质含量加以检测，以使其符合要求。由于常规的气体分析仪器的检测限一般 在10X10 9mol/mol以上，其不能?两足超尚纯气体的杂质含量检测，因此，检测超尚纯气体 杂质含量需使用灵敏度更高的大气压离子质谱仪，然而大气压离子质谱仪进行检测时只能 给出检测信号，如需要对高纯气体中的杂质含量进行定量，则需要相应的气体标准。常规的 静态法制备的气体标准物质的浓度一般在1X10 6mol/mol以上，更低的浓度的气体标准物 质则需要通过动态法发生稀释才能得到。
[0003] 最常见的动态法稀释装置是由两个或多个质量流量控制器组成，由于其原理简单 被广泛使用。上述稀释装置的优点在于可以连续发生稀释不同浓度的气体，缺点在于其出 口压力低，不适合用于对进口要求较高压力的情况。而大气压离子质谱仪，一般入口的压力 在（3-5)bar，所以上述稀释装置无法满足其要求。另外一种较为常见的稀释装置是由一组 不同口径音速喷嘴组合，通过不同流量混合达到稀释的目的。其优点在于稳定性好、出口压 力较高，缺点在于不能连续产生不同浓度的气体。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种超高纯气体稀释系统，以解决通过动态法进行气体稀 释时产生的上述问题。
[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种超高纯气体稀释系统，包括稀释气体 源以及待稀释气体源，所述稀释气体源连通有第一稀释气体管路以及第二稀释气体管路， 所述第二稀释气体管路连接有出口，第一稀释气体管路以及第二稀释气体管路上均设有音 速喷嘴，所述待稀释气体源通过待稀释气体管路连通于第一稀释气体管路，所述待稀释气 体管路上设有质量流量控制器，所述第一稀释气体管路连通有至少一个与第二稀释气体管 路连通的分流稀释装置，所述待稀释气体管路内的气体与第一稀释气体管路内的气体混合 后流入分流稀释装置，并通过分流稀释装置与第二稀释气体管路内的气体混合。
[0006] 作为优选，所述分流稀释装置包括连通于第一稀释气体管路的质量流量控制器， 以及与所述质量流量控制器连通的三通阀，所述三通阀的一个出口连通于第二稀释气体管 路。
[0007] 作为优选，所述第一稀释气体管路上设有第一分支管路，所述待稀释气体管路与 第一稀释气体管路的连通点位于第一分支管路与第一稀释气体管路的两个连通点之间。 [0008] 作为优选，所述第二稀释气体管路上设有至少一个第二分支管路，用于将第二稀 释气体管路内的气体分流，并与所述分流稀释装置内的气体混合。
[0009] 作为优选，所述分流稀释装置与第二稀释气体管路的连通点位于第二分支管路与 第二稀释气体管路的两个连通点之间。
[0010] 作为优选，所述待稀释气体管路与第一稀释气体管路的连通点位于音速喷嘴喷射 方向的一侧。
[0011] 作为优选，所述稀释气体源通过管路连通于第一稀释气体管路以及第二稀释气体 管路，所述管路上沿气体流向依次设置有双级减压阀、纯化器以及颗粒物过滤器；所述待稀 释气体源与质量流量控制器之间设有单级减压阀。
[0012] 作为优选，所述第一稀释气体管路和第二稀释气体管路上位于音速喷嘴喷射方向 相反的一侧设有稳压阀以及压力传感器。
[0013] 作为优选，所述第一分支管路出口与第一稀释气体管路的连通点与所述分流稀释 装置与第一稀释气体管路的连通点之间设有背压阀。
[0014] 作为优选，所述稀释气体源包括至少一个装有稀释气体的稀释气体储气罐，所述 稀释气体储气罐均连通于管路；所述待稀释气体源包括装有待稀释气体的待稀释气体储气 罐，所述待稀释气体储气罐连通于待稀释气体管路。
[0015] 本发明的有益效果：通过设置质量流量控制器以及音速喷嘴，并设置多个稀释管 路，既可以连续改变气体的稀释浓度又可以提高出口压力。通过分离稀释装置进行分流以 及多次稀释，降低了气体混合不均匀的风险，实现了在一定流量下，扩大稀释比例范围，既 节省了稀释气体的消耗，又可以达到大比例稀释的目的。本发明的稀释比范围为（50-10 5) 倍，输出流量范围（〇. 5-3. 5)L/min。利用本发明可以将浓度为10X106m〇l/m〇l的气体标 准，稀释为0. 1X10 9mol/mol的气体标准。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明实施例1的结构示意图；
[0017] 图2是本发明实施例2的结构示意图。
[0018] 图中：
[0019] 1、稀释气体源；2、待稀释气体源；3、第一稀释气体管路；4、第二稀释气体管路；5、 音速喷嘴；6、待稀释气体管路；7、质量流量控制器；8、三通阀；9、第一分支管路；10、第二分 支管路；11、管路；12、双级减压阀；13、纯化器；14、颗粒物过滤器；15、单级减压阀；16、稳 压阀；17、压力传感器；18、背压阀；19、稀释气体储气罐；20、待稀释气体储气罐；21、出口。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0021] 实施例1 :
[0022] 本实施例中提供一种超高纯气体稀释系统，用于将现有的浓度较高的气体标准稀 释为浓度较低的气体标准，如图1所示，其包括稀释气体源1以及待稀释气体源2,其中稀释 气体源1内装有稀释气体，待稀释气体源2内装有待稀释的气体。本实施例通过上述两种 气体的多次混合稀释，最终得到符合要求的气体标准。
[0023] 稀释气体源1连通有第一稀释气体管路3以及第二稀释气体管路4,将稀释气体源 1内的稀释气体分为两路输送，以用于后续的稀释；具体的是在稀释气体源1以及第一稀释 气体管路3和第二稀释气体管路4之间设置管路11，稀释气体源1内的稀释气体通过管路 11分别输送至第一稀释气体管路3和第二稀释气体管路4内。本实施例中，第二稀释气体 管路4连接有出口 21，用于排放达到稀释要求的气体。
[0024] 在第一稀释气体管路3以及第二稀释气体管路4上均设有音速喷嘴5,通过该音速 喷嘴5，能够使得第一稀释气体管路3以及第二稀释气体管路4内的气体具有足够的输送压 力，进而使出口 21处的压力足够高，以满足与出口 21相适配的其他装置（例如大气压离子 质谱仪等）的进口压力。音速喷嘴5的流量可设置为相同，也可以不同，本实施例中，优选 的将第一稀释气体管路3上的音速喷嘴5的流量设置为lL/min，第二稀释气体管路4上的 音速喷嘴5的流量设置为3L/min。
[0025] 待稀释气体源2通过待稀释气体管路6连通于第一稀释气体管路3,即待稀释气体 源2内的待稀释气体通过待稀释气体管路6流入第一稀释气体管路3,与第一稀释气体管路 3内的稀释气体相混合，进而使待稀释气体被稀释。
[0026] 在待稀释气体管路6上设有质量流量控制器7,该质量流量控制器7的满量程为 10ml/min。通过该质量流量控制器7控制流入第一稀释气体管路3的待稀释气体的流量， 进而能够调节待稀释气体与稀释气体的混合比例，以满足不同浓度的气体的调节。
[0027] 第一稀释气体管路3连通有至少一个分流稀释装置，该分流稀释装置与第二稀释 气体管路4相连通，当只设置一个分流稀释装置时，首先是待稀释气体管路6内的气体与第 一稀释气体管路3内的气体相混合，形成初级混合气体，使得待稀释气体被稀释，完成初次 稀释过程，随后该初级混合气体经第一稀释气体管路3流入分流稀释装置，经该分流稀释 装置与第二稀释气体管路4内的气体混合，形成第二级混合气体，完成二次稀释过程，最终 形成符合要求的气体，从出口 21流出。当分流稀释装置设置为多个时，第二稀释气体管路4 内的气体首先与第一个分流稀释装置内的初级混合气体相混合形成第二级混合气体，完成 二次稀释过程，随后第二级混合气体与第二个分流稀释装置内的初级混合气体相混合，形 成第三级混合气体，完成三次稀释过程，以此类推，设置有多少个分流稀释装置，则进行多 少次的次级稀释过程，最终形成符合要求的气体，从出口 21流出。本实施例中，优选的将分 流稀释装置设为两个。
[0028] 参照图1，分流稀释装置包括连通于第一稀释气体管路3的质量流量控制器7,以 及与该质量流量控制器7连通的三通阀8,上述三通阀8的一个出口连通于第二稀释气体管 路4,另一个出口处于放空状态（即阀芯将该出口堵住关闭）。即第一稀释气体管路3内的 初级混合气体进入分流稀释装置时，首先进入质量流量控制器7,由其控制实现对初级混合 气体的流量控制，随后通过三通阀8进入第二稀释气体管路4,与其内的稀释气体相混合。 本实施例中，通过三通阀8控制初级混合气体是否进入第二稀释气体管路4,即当待稀释气 体管路6内的气体与第一稀释气体管路3内的气体相混合形成的初级混合气体已经满足需 要的气体浓度时，将三通阀8与第二稀释气体管路4连通的出口关闭，直接从三通阀8的另 外一个出口流出。
[0029] 当本实施例分流稀释装置设置为多个时，也可根据需要选择每个分流稀释装置的 三通阀8与第二稀释气体管路4之间是否导通，具体根据最终稀释气体的浓度需要选择。
[0030] 本实施例中，当分流稀释装置设置为多个时，其质量流量控制器7可以选用不同 的满量程，以实现对不同浓度要求的气体的稀释调节。例如本实施例中，将分流稀释装置设 置为两个，其中一个的质量流量控制器7的满量程为50ml/min，另外一个的质量流量控制 器7的满量程为500ml/min。
[0031] 作为一个优选的技术方案，待稀释气体管路6与第一稀释气体管路3的连通点a 位于音速喷嘴5喷射方向的一侧，即稀释气体源1进入第一稀释气体管路3内的稀释气体 通过音速喷嘴5喷射后，才与待稀释气体管路6内的带稀释气体混合，这样有利于两种气体 混合的更充分。
[0032] 在管路11上沿气体流向依次设置有双级减压阀12、纯化器13以及颗粒物过滤器 14,其中双级减压阀12用于对稀释气体源1内输送的稀释气体减压，纯化器13用于对稀释 气体中的杂质的去除，颗粒物过滤器14用于去除稀释气体中的颗粒物质，以降低稀释气体 中杂质的浓度。
[0033] 在待稀释气体源2与待稀释气体管路6上的质量流量控制器7之间设有单级减压 阀15,其用于对待稀释气体源2内输送的待稀释气体减压。