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高純氣體的分析術語及其含義

2017-07-14 21:53:38    瀏覽次數:    

 1 氣體產品的分類
目前, 國內市場的氣體產品按其用途可
進行如下分類:
A 1 一般工業用氣。包括工業氫氣、工業
氮氣等。
B1 醫療用氣。包括醫用氧氣、麻醉氣等。
C1 食品工業用氣。如液體二氧化碳。
D1 民用燃氣。如天然氣, 液化石油氣等。
E1 電子工業用氣。如硅烷、磷烷等。
F1 儀器儀表用氣。如標準氣、色譜載氣
等。
G1 其它特殊用途用氣。
一般情況下, A~D 類氣體產品的市場
需求量很大, 而純度要求不是很高, 主體成
分含量通常在9915% 以下。
E~ G 類氣體即所謂的特種氣體, 其特
點是品種繁多, 市場需求量較小, 純度要求
高, 對其所含的雜質的種類和數量有著嚴格
的限定。
不同類別的同一種氣體, 質量要求差異
很大。表1~ 3 給出了氧氣在不同用途下的技
術指標。
表1 工業用氧技術要求
項 目
指 標
優等品一等品合格品
氧含量(體積分數) ö% ≥ 9917 9915 9912
水分
游離水mLö瓶≤ - 無游離水100
露點ö℃ ≤ - 43 - -
表2 醫用氧氣技術要求
指標名稱指 標
氧含量ö% (VöV ) ≥ 9915
水分含量ö gm - 3 (在20℃
和10113kPa 下) ≤ 0107
二氧化碳含量ö%
(VöV ) ≤ 0101
一氧化碳含量按GB8986 的第5 章檢驗應合格
氣態酸和堿含量按GB8986 的第6 章檢驗應合格
臭氧及其他
氣態氧化物含量按GB8986 的第7 章檢驗應合格
氣味無氣味
表3 電子工業用氧技術要求
項目
指 標
超大規模集
成電路級
半導體及集
成電路級
電子級和散
裝液態氧
氧純度ö% ≥ 9919853 9915 9915
氫含量ö1 0- 6 ≤ 1 1 1
氬含量ö1 0- 6 ≤ 100 - -
氮含量ö1 0- 6 ≤ 30 100 100
一氧化碳含量ö10- 6 ≤ 1 - -
二氧化碳含量ö10- 6 ≤ 1 - -
一氧化碳和二氧化碳含量ö10- 6 ≤ - 5 5
總烴含量(以甲烷計) ö10- 6 ≤ 1 5 25
氧化亞氮含量ö10- 6 ≤ 1 2 2
氪含量ö1 0- 6 ≤ 10 - -
水含量ö1 0- 6 ≤ 2 2 2
總雜質含量(包括稀有氣體) ö10- 6≤ 147 5000 5000
2 氣體產品的等級與純度
習慣上, 我們用普通氣(工業氣)、純氣、
高純氣、超純氣來表示氣體產品的等級, 但
目前尚無法對上述概念規定統一的量化標
準。
66 低溫與特氣  1998  Ä 3
 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
純度是用來說明氣體質量的數字化表達
方法。純度的定義是主體成分的量占樣品總
量的比例:
純度= 主成分量
樣品量
(1)
= 1- 2 雜質量
樣品量
(2)
氣體純度的獲得有以下兩種方式:
11 直接測定主體成分含量, 由(1) 式求
得。
21 測定各項雜質, 用(2) 式計算求得。
氣體純度的表示方法為: (1) 用百分數
表示, 如99% , 9915% , 99199% 等。(2) 用
英文“9”的字頭“N ”表示。如3N、4N、418N、
5N 等!癗 ”的數目與(1) 中“9”的個數相
對應, 小數點后的數表示不足“9”的數, 如
4N (99199% ) , 418N (991998% ) 等。
純度是確定氣體產品等級的指標之一。
在我國, 受氣體產品用途、生產能力等因素
的制約, 同一等級不同品種的氣體, 其純度
值是不一樣的。表4 給出了目前市售高壓鋼
瓶裝高純氣體的純度指標。
表4 不同種類高純氣體的純度指標
高純氣體名稱純度ö%
H2, He, N 2, A r, N e, CO 2 ≥991999
O 2, Kr, CO , C2H4, C3H4, SF6
CH4, C3H8, HCl, N 2O , NH3, SO 2
≥99199
C3H6, n- C4H10, iC4H10, NO
BCl3, Cl2, HF, CCl3F, CClF3
≥9919
CH3Cl, CH3Br, C2H2, CF4 ≥9915
C4F6, PH3, C2H2F2, CH3F ≥9910
3 高純氣體
高純氣體必須滿足2 個條件:
11 主體成分含量必須大于某一定值。
21 各雜質組分含量必須小于某一定值。
電子工業用氣、儀器儀表校準用的零點
氣、標準氣配制用氣、色譜載氣等均需滿足
以上要求, 可列為高純氣體。
理論上, 高純氣體的純度= 主體成分含
量= 1- 2 雜質含量。事實上, 用實驗方法直
接準確測定高純氣體中主體成分含量是非常
困難的。既使象二氧化碳這類產品, 可以通
過規定的方法, 直接測定得到“純度值”, 但
該值也包含有水分、酸性氣體及其它與強堿
作用的成分。所以說, 該“純度”也并非理
論意義上的氣體純度。
而另外一種通過測定氣體中所含有的所
有雜質成分, 計算求得氣體純度(理論純
度) 的方法, 同樣難以實現。
那么, 目前市場上高純氣體產品的“純
度”含義又是什么呢? 筆者認為, 所謂高純
氣體純度是通過規定方法直接測得或扣除規
定雜質計算求得的濃度值。這種規定是生產
者和用戶依據生產過程和使用目的共同協商
的結果。
評價高純氣體的質量, 除進行“純度”指
標評價外, 還需依據標準對規定雜質進行逐
一核對。任何一項超出規定的要求, 都不能
稱之為合格品。表5 給出了高純氦氣的“純
度”及雜質含量指標要求。
表5 高純氦氣產品的質量要求
項目
指 標
優等品一等品合格品
氦氣純度ö% ≥ 9919996 9919993 991999
氖含量ö1 0- 6 ≤ 1 2 4
氫含量ö1 0- 6 ≤ 011 015 1
氧(氬) 含量ö1 0- 6 ≤ 015 1 1
氮含量ö1 0- 6 ≤ 1 1 2
一氧化碳含量ö10- 6 ≤ 011 012 015
二氧化碳含量ö10- 6 ≤ 012 012 015
甲烷含量ö1 0- 6 ≤ 011 012 015
水分含量ö1 0- 6 ≤ 1 2 3
4 高純氣體的分析
高純氣體分析的核心是對其中的規定雜
質進行定性、定量測定。由于高純氣體中的
限定雜質數目多, 且含量極低, 通常在10- 6
~ 10- 7范圍, 因此對測試設備和分析人員均
有較高的要求。 


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