用于检测气体中金属元素的取样系统的制作方法

本技术属于电子级气体检测，具体涉及用于检测气体中金属元素的取样系统。

背景技术：

1、作为电子工业的“血液”和“粮食”，是发展集成电路和半导体材料等器件不可缺少的基础性原料。随着电子产品的更新换代，对于电子级气体的纯度和洁净度要求也越来越苛刻，电子气体的纯度对于半导体器件的质量与成品率影响很大，尤其是气体中的金属杂质会造成半导体器件的缺陷，是使半导体器件产生漏电、电压不稳和晶格缺陷等问题的主要原因。因此，气体中的金属元素含量需要严格控制在到ppb(10-9)到ppt(10-12)级别。

2、然而，在现有技术中，多数电子级气体只进行了痕量气体杂质含量的检测，而对于气体中金属离子杂质的研究却很少，尤其是如何对低沸点的电子级气体中的金属离子进行取样的方法，如锗烷(-90℃)和乙硼烷(-92.5℃)等。除此之外，在目前相关技术中，往往通过手动的方式对样品气进行前处理，容易造成安全、污染以及流量控制不精确等的问题。因此，如何更安全更高效地对低沸点的电子级气体中的痕量金属元素取样成为一个研究热点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供用于检测气体中金属元素的取样系统，有效实现了对低沸点的电子级气体中的痕量金属离子进行取样。

2、为实现上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：用于检测气体中金属元素的取样系统，包括：

3、气体进入管路，用于提供样品气或吹扫气；

4、取样装置，包括气体容纳单元以及围绕在气体容纳单元外部的冷媒容纳单元，样品气或吹扫气由所述气体进入管路进入气体容纳单元，所述气体容纳单元设有延伸至外部的气体排空管路，所述气体容纳单元和冷媒容纳单元之间可分离；

5、冷媒提供单元，用于提供不同温度的冷媒进入所述冷媒容纳单元。

6、进一步地，所述气体进入管路设有用于控制吹扫气流量的第一控制阀、用于控制样品气流量的第二控制阀以及用于控制进入气体容纳单元气体流量的第三控制阀。

7、进一步地，所述气体进入管路上设有用于将气体进入管路内部气体排除的抽真空出口以及用于控制抽真空出口开启或关闭的第四控制阀。

8、进一步地，所述气体排空管路上设有用于控制排出空气流量的第五控制阀。

9、进一步地，所述冷媒容纳单元设有冷媒排放出口。

10、进一步地，所述冷媒提供单元包括与所述冷媒容纳单元连通的液氮提供管路和乙醇提供管路。

11、进一步地，所述液氮提供管路上设有控制液氮流量的第六控制阀。

12、进一步地，所述乙醇提供管路上设有控制乙醇流量的第七控制阀。

13、进一步地，所述气体容纳单元或冷媒容纳单元采用由上盖密封的容器。

14、进一步地，所述冷媒容纳单元内部设置温度传感器。

15、进一步地，所述气体排空管路上设置压力表，用于监测取样装置的出口压力，间接观测在一定流量下冷媒的制冷效果。

16、进一步地，所述气体进入管路上设置流量计。

17、进一步地，所述系统还包括控制单元，所述温度传感器、压力表及流量计采集的信号反馈给所述控制单元，用于控制单元控制第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀及第七控制阀的开启程度。

18、进一步地，所述样品气为低沸点气体，例如乙硼烷。

19、本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

20、本实用新型用于检测气体中金属元素的取样系统包括气体容纳单元以及围绕在气体容纳单元外部的冷媒容纳单元，样品气或吹扫气由气体进入管路进入气体容纳单元；还包括冷媒提供单元，用于提供不同温度的冷媒进入冷媒容纳单元，使气体容纳单元内部的气体(例如低沸点的电子级气体)被冷凝为液体，之后将气体容纳单元与冷媒分离，液体气化通过气体排空管路排出，将气体容纳单元内部剩下的液体制样，从而可以对其中的金属元素进行定量分析，因此本系统提高了对痕量金属杂质检测的有效性和准确性。

技术特征：

1.用于检测气体中金属元素的取样系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的取样系统，其特征在于，所述气体进入管路设有用于控制吹扫气流量的第一控制阀、用于控制样品气流量的第二控制阀以及用于控制进入气体容纳单元气体流量的第三控制阀。

3.根据权利要求1所述的取样系统，其特征在于，所述气体进入管路上设有用于将气体进入管路和气体容纳单元内存在的气体排除的抽真空出口以及用于控制抽真空出口开启或关闭的第四控制阀；所述气体排空管路上设有用于控制排出空气流量的第五控制阀。

4.根据权利要求1所述的取样系统，其特征在于，所述冷媒容纳单元设有冷媒排放出口。

5.根据权利要求1所述的取样系统，其特征在于，所述冷媒提供单元包括与所述冷媒容纳单元连通的液氮提供管路和乙醇提供管路。

6.根据权利要求5所述的取样系统，其特征在于，所述液氮提供管路上设有控制液氮流量的第六控制阀；所述乙醇提供管路上设有控制乙醇流量的第七控制阀。

7.根据权利要求1所述的取样系统，其特征在于，所述气体容纳单元或冷媒容纳单元采用由上盖密封的容器。

8.根据权利要求1所述的取样系统，其特征在于，所述冷媒容纳单元内部设置温度传感器；所述气体排空管路上设置压力表；所述气体进入管路上设置流量计。

9.根据权利要求8所述的取样系统，其特征在于，所述系统还包括控制单元，所述温度传感器、压力表及流量计采集的信号反馈给所述控制单元，用于控制单元控制第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀及第七控制阀的开启程度。

技术总结
本技术公开了用于检测气体中金属元素的取样系统，包括：气体进入管路，用于提供样品气或吹扫气；取样装置，包括气体容纳单元以及围绕在气体容纳单元外部的冷媒容纳单元，样品气或吹扫气由所述气体进入管路进入气体容纳单元，所述气体容纳单元设有延伸至外部的气体排空管路，所述气体容纳单元和冷媒容纳单元之间可分离；冷媒提供单元，用于提供不同温度的冷媒进入所述冷媒容纳单元。本技术有效实现了对低沸点的电子级气体中的痕量金属离子进行取样。

技术研发人员：陈刚军,葛玉英,韩雪,付乾坤
受保护的技术使用者：烟台万华电子材料有限公司
技术研发日：20230512
技术公布日：2024/1/15