Фотоионизационный газоанализатор


H01J37/00 - Разрядные приборы с устройствами для ввода объектов или материалов, подлежащих воздействию разряда, например с целью их исследования или обработки (H01J 33/00,H01J 40/00,H01J 41/00,H01J 47/00,H01J 49/00 имеют преимущество; исследование или анализ поверхностных структур на атомном уровне с использованием техники сканирующего зонда G01N 13/10, например растровая туннельная микроскопия G01N 13/12; бесконтактные испытания электронных схем с использованием электронных пучков G01R 31/305; детали устройств, использующих метод сканирующего зонда вообще G12B 21/00)

Владельцы патента RU 2559824:

Общество с ограниченной ответственностью "Бюро аналитического приборостроения "Хромдет-Экология" (RU)

Изобретение относится к приборам для измерения содержания летучих веществ в воздухе, в частности к фотоионизационным газоанализаторам. Фотоионизационный газоанализатор содержит ионизационную камеру (1), лампу вакуумного ультрафиолетового излучения (4) с окном (5) для вывода излучения в ионизационную камеру, две газовые линии (8) и (9), одна из которых служит для подвода анализируемого газа, а вторая - для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры от загрязнений, и электронный блок (10), служащий для настройки газоанализатора, измерения сигнала ионизационной камеры и формирования управляющих воздействий. Во второй газовой линии (9) установлен источник паров фтористого водорода, на выходе которого установлен запорный клапан (12). Технический результат - повышение чувствительности фотоионизационного детектора газоанализатора путем исключения загрязнений на окне и электродах ионизационной камеры, связанных с отложением кислородсодержащих соединений кремния. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к приборам для измерения содержания летучих веществ в воздухе, в частности к фотоионизационным газоанализаторам.

Известен фотоионизационный газоанализатор, содержащий фотоионизационный детектор, включающий ионизационную камеру, имеющую штуцера для подвода и вывода анализируемого газа, лампу вакуумного ультрафиолетового излучения с окном для вывода излучения в ионизационную камеру, источник питания лампы, побудитель расхода, соединенный с ионизационной камерой, и электронный блок, служащий для настройки газоанализатора, измерения сигнала ионизационной камеры и формирования управляющих воздействий (см. Instruction Manual VX500 Photoionization detector).

Недостатком известного фотоионизационного газоанализатора является то, что содержащиеся в анализируемом воздухе частицы пыли, состоящие в основном из кислородсодержащих соединений кремния, попадают в ионизационную камеру, оседают на окне лампы вакуумного ультрафиолетового излучения и электродах, что приводит к уменьшению потока излучения, а также к увеличению шума и дрейфа детектора. Все это вызывает уменьшение чувствительности фотоионизационного детектора. Кроме того, частицы пыли, осевшие на окно, и электроды являются центрами сорбции более мелких частиц, а также аэрозолей, воды, молекул многих органических соединений, что также приводит к падению чувствительности газоанализатора и ухудшению других его характеристик, например стабильности. Для того чтобы не допустить выхода характеристик газоанализатора за допустимые пределы, необходимо периодически разбирать фотоионизационный детектор, извлекать лампу вакуумного ультрафиолета и ионизационную камеру и производить очистку элементов от загрязнений с помощью растворителей и механических чистящих средств, затем производить сборку в обратном порядке. Этот очевидный недостаток усугубляется еще тем, что после очистки и сборки газоанализатора его необходимо снова настраивать, в том числе производить калибровку.

Известен фотоионизационный газоанализатор, содержащий фотоионизационный детектор, включающий ионизационную камеру, имеющую штуцера для подвода и вывода анализируемого газа, лампу вакуумного ультрафиолетового излучения с окном для вывода излучения в ионизационную камеру, источник питания лампы, побудитель расхода, соединенный с ионизационной камерой, две газовые линии, одна из которых служит для подвода анализируемого газа, а вторая - для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры от загрязнения, и электронный блок, служащий для настройки газоанализатора, измерения сигнала ионизационной камеры и формирования управляющих воздействий (см. патент США №6734435, 5.12.2002 МПК H01j/080). В качестве вещества для получения агента для очистки ионизационной камеры в известном газоанализаторе, принятом за прототип, используется кислород. Кислород периодически подается в ионизационную камеру, где под действием вакуумного ультрафиолетового излучения превращается в озон, который и служит в качестве очищающего вещества. Озон, реагируя с органическими соединениями, окисляет их и препятствует полимеризации, что в некоторой степени уменьшает загрязнение элементов ионизационной камеры и окна лампы вакуумного ультрафиолетового излучения. Однако озон не устраняет загрязнения полностью, поскольку не взаимодействует с кислородсодержащими соединениями кремния и не может тем самым ликвидировать центры сорбции.

Задача изобретения состояла в том, чтобы обеспечить постоянство чувствительности фотоионизационного газоанализатора за счет периодической очистки окна лампы и электродов от кислородсодержащих соединений кремния.

Указанная задача решается тем, что предложен фотоионизационный газоанализатор, содержащий фотоионизационный детектор, включающий ионизационную камеру, имеющую штуцера для подвода и вывода анализируемого газа, лампу вакуумного ультрафиолетового излучения с окном для вывода излучения в ионизационную камеру, источник питания лампы, побудитель расхода, соединенный с ионизационной камерой, две газовые линии, одна из которых служит для подвода анализируемого газа, а вторая - для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры от загрязнения, и электронный блок, служащий для настройки газоанализатора, измерения сигнала ионизационной камеры и формирования управляющих воздействий, в котором согласно изобретению во второй газовой линии установлен источник паров фтористого водорода, на выходе которого установлен запорный клапан, а на входе - фильтр для поглощения примесей в анализируемом воздухе и паров фтористого водорода.

Указанная задача решается также тем, что в качестве источника паров фтористого водорода используется проницаемая для паров фтористого водорода ампула, выполненная из фторопласта, частично заполненная плавиковой кислотой.

Другим отличием предложенного газоанализатора является то, что в газовой линии для подвода анализируемого газа также установлен запорный клапан.

Еще одним отличием газоанализатора является то, что газовая линия для подвода анализируемого газа и газовая линия, в которой установлен источник паров фтористого водорода, через тройник подключены к линии ввода газа, соединенной со штуцером для подвода газа в ионизационную камеру.

В числе отличий газоанализатора следует отметить то, что в него введена третья газовая линия, соединенная с линией ввода газа между тройником и штуцером для подвода анализируемого газа в ионизационную камеру, причем в этой линии установлен дополнительный побудитель расхода, на входе в который установлен запорный клапан и фильтр для очистки анализируемого газа от примесей.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения газоанализатора обеспечивается достижение технического результата, который состоит в том, что полностью исключаются загрязнения на окне и электродах, ионизационной камеры, связанные с отложением кислородсодержащих соединений кремния, в результате чего чувствительность фотоионизационного детектора поддерживается постоянной.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема предлагаемого газоанализатора.

Предлагаемый фотоионизационный газоанализатор содержит ионизационную камеру 1, имеющую штуцера 2 и 3 для подвода и отвода анализируемого газа. Ионизационная камера 1 снабжена лампой 4 вакуумного ультрафиолетового излучения с окном 5 для вывода излучения в ионизационную камеру 1. Лампа 4 вакуумного ультрафиолетового излучения соединена источником 6 питания, который возбуждает и поддерживает в ней электрический разряд, генерирующий вакуумное ультрафиолетовое излучение. Газоанализатор содержит также побудитель 7 расхода, установленный на выходе штуцера 3 для отвода анализируемого газа. Газоанализатор содержит две газовые линии 8 и 9, одна (8) из которых служит для подвода анализируемого газа, а вторая (9) - для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры 1 от загрязнения. Газоанализатор имеет также электронный блок 10, служащий для настройки газоанализатора, измерения сигнала ионизационной камеры 1 (изображен в виде стрелки, соединяющей ионизационную камеру 1 и электронный блок 10) и формирования управляющих воздействий (изображены в виде стрелок, соединяющих электронный блок 10 и элементы управления). Во второй газовой линии 9 установлен источник паров фтористого водорода, выполненный в виде проницаемой для паров фтористого водорода ампулы 11, частично заполненной плавиковой кислотой 12 и установленной в контейнере 13, на выходе из которого установлен запорный кран 14 (например, электромеханического типа), управляемый от электронного блока 10. В первой газовой линии 8 также установлен запорный клапан 15 (электромеханического типа), управляемый от электронного блока 10. Газовая линия 8 для подвода анализируемого газа и газовая линия 9, в которой установлен источник 11 паров фтористого водорода, через тройник 16 подключены к линии 17 ввода газа, соединенной со штуцером 2 для подвода газа в ионизационную камеру 1. В газоанализатор введена третья газовая линия 18, соединенная с линией 17 ввода газа между тройником 16 и штуцером 2 для подвода газа в ионизационную камеру. В этой линии 18 установлены дополнительный побудитель 19 расхода, на входе которого установлен запорный клапан 20, управляемый от электронного блока 10, и фильтр 21 для очистки анализируемого газа. Перед побудителем 7 расхода на выходе из штуцера 3 установлен фильтр 22, назначение которого - очистка газа от паров фтористого водорода и продуктов реакции фтористого водорода с кислородсодержащими соединениями кремния. На входе в источник 11 паров фтористого водорода установлен фильтр 23 для поглощения примесей в анализируемом газе и паров фтористого водорода

Газоанализатор имеет три режима работы: "режим измерения", "режим очистки" и "режим отдувки".

Работа в режиме "измерения" - длительный режим и осуществляется большую часть времени эксплуатации прибора. Для стационарных приборов это может происходить в течение нескольких часов или нескольких десятков часов. При работе в режиме "измерения" открыт клапан 15 и включен побудитель 7 расхода газа. Клапаны 14 и 20 закрыты, а побудитель 19 расхода газа выключен. Анализируемый воздух, поступающий в газоанализатор по первой газовой линии 8 через штуцер 2, попадает в объем ионизационной камеры 1, где попадает под действие вакуумного ультрафиолетового излучения, испускаемого лампой 4. Часть примесных (анализируемых) веществ, содержащихся в объеме ионизационной камеры 1, ионизируется. Образовавшиеся ионы движутся между электродами, расположенными в ионизационной камене (не показаны), формируя электрический ток, величина которого пропорциональна концентрации анализируемых веществ. Электронный блок 10 измеряет этот сигнал, усиливает его и пересчитывает в концентрацию анализируемых веществ. Если величина концентрации превышает пороговые значения, имеющиеся в памяти электронного блока, электронный блок 10 формирует управляющие воздействия, которые приводят в действие световую и звуковую сигнализацию, а также вызывают срабатывание реле.

Работа в режиме "очистка" - кратковременный режим работы. Его продолжительность, как правило, составляет несколько десятков секунд. При работе в сильно загрязненных помещениях это время может быть увеличено. При переходе газоанализатора в режиме "очистка" клапан 15 закрывается, клапан 14 открывается. Остальные элементы схемы остаются в прежнем статусе. При этом анализируемый воздух под действием побудителя 7 расхода через фильтр 23 поступает в контейнер 13, где насыщается парами фтористого водорода, испускаемыми источником 11 паров фтористого водорода, и по второй линии 9 для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры 1 от загрязнения, линию 18 подвода газа, а затем через штуцер 2 попадает в ионизационную камеру 1. В ионизационной камере 1 пары фтористого водорода взаимодействуют с отложениями кислородсодержащих соединений кремния на окне 5 лампы 4 вакуумного ультрафиолетового излучения и электродах. Образующиеся в результате реакции летучие вещества выводятся через штуцер 3 и поглощаются вместе с парами фтористого водорода фильтром-поглотителем 22. По окончании работы в режиме "очистка" отложения кислородсодержащих соединений кремния удалены, а объем ионизационной камеры 1, вторая линия 9 для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры 1 от загрязнения, линия 18 ввода газа заполнены парами фтористого водорода.

Для удаления паров фтористого водорода из элементов газовой схемы используется режим "отдувки", который начинается непосредственно после режима "очистка". При работе в этом режиме клапаны 14 и 20 открыты, а клапан 15 закрыт. Побудитель 7 расхода газа отключен, а побудитель 19 расхода газа включен. Анализируемый газ под действием побудителя 19 расхода газа проходит через фильтр 21, запорный клапан 20 и по третьей газовой линии 18 поступает в линию 17 ввода газа, после чего часть потока поступает в ионизационную камеру 1 и освобождает ее от паров фтористого водорода, которые затем поглощаются фильтром 22, а другая часть потока через открытый запорный клапан 14, контейнер 13 и фильтр 23 для поглощения примесей и паров фтористого водорода выбрасывается в атмосферу. При этом происходит отдувка газовой линии 9 для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры 1 от загрязнения. После завершения этого процесса газоанализатор переводится в режим " измерение" и цикл повторяется.

Продолжительность отдельных фаз цикла можно регулировать с помощью электронного блока 10. При непрерывной работе газоанализатора режимы "очистка" и "отдувка" могут включаться каждые 24 часа. Этого достаточно в большинстве применений фотоионизационного газоанализатора. При большей загрязненности объекта, где производится измерение, это время может быть сокращено. Продолжительность режима "очистка" составляет от 10 до 100 с, а режима "отдувка" от 10 до 30 с.

Следует отметить, что запрограммированный (автоматизированный) режим работы является предпочтительным. Однако не исключается и режим ручного управления, в котором включение режимов "очистка" и "отдувка" производится оператором путем нажатия дополнительной пусковой кнопки (не показана), при нажатии которой электронный блок 10 запускает эти режимы.

Важно, что конструкция газоанализатора исключает поступление паров фтористого водорода в атмосферу и делает эксплуатацию прибора безопасной. Это достигается благодаря установке фильтров-поглотителей в качестве оконечных элементов на всех газовых линиях, соединенных с атмосферой.

1. Фотоионизационный газоанализатор, содержащий фотоионизационный детектор, включающий ионизационную камеру, имеющую штуцера для подвода и вывода анализируемого газа, лампу вакуумного ультрафиолетового излучения с окном для вывода излучения в ионизационную камеру, источник питания лампы, побудитель расхода, соединенный с ионизационной камерой, две газовые линии, одна из которых служит для подвода анализируемого газа, а вторая - для подвода агента, используемого для очистки ионизационной камеры от загрязнения, и электронный блок, служащий для настройки газоанализатора, измерения сигнала ионизационной камеры и формирования управляющих воздействий, отличающийся тем, что во второй газовой линии установлен источник паров фтористого водорода, на выходе которого установлен запорный клапан, а на входе - фильтр для поглощения примесей и паров фтористого водорода.

2. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника паров фтористого водорода используется проницаемая для паров фтористого водорода ампула, выполненная из фторопласта, частично заполненная плавиковой кислотой.

3. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что в газовой линии для подвода анализируемого газа установлен управляемый запорный клапан.

4. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что газовая линия для подвода анализируемого газа и газовая линия, в которой установлен источник паров фтористого водорода, через тройник подключены к линии ввода газа, соединенной со штуцером для подвода газа в ионизационную камеру.

5. Газоанализатор по п. 1, отличающийся тем, что в него введена третья газовая линия, соединенная с линией ввода газа между тройником и штуцером для подвода анализируемого газа в ионизационную камеру, причем в этой линии установлен дополнительный побудитель расхода, на входе в который установлен запорный клапан и фильтр для очистки анализируемого газа от примесей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам СВЧ плазменной обработки материалов и может быть использовано при создании твердотельных приборов микро- и наноэлектроники, мощных дискретных твердотельных электронных приборов, в производстве подложек для электронных приборов, работающих в экстремальных условиях.

Устройство для ионной обработки внутренних поверхностей изделий миллиметрового диапазона предназначено для нанесения внутреннего электропроводящего покрытия из дорогостоящих материалов с малым удельным сопротивлением, в котором толщина скин-слоя должна быть 3…4 мкм.

Изобретение относится к технике испытаний и может быть использовано при наземной экспериментальной отработке радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов в диапазоне давлений окружающей среды от атмосферного до соответствующего глубокому вакууму.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обработки материалов в среде низкотемпературной плазмы газового разряда, а именно к индукционным генераторам плазмы, размещаемым внутри технологического объема (рабочей камеры).

Изобретение относится к устройствам подачи порошкообразного материала в плазму и может быть использовано для подачи порошковых проб при спектральном анализе. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству подготовки поверхности образца и камеры для последующих воздействий и анализа, и может быть использовано в высоко- и сверхвысоковакуумных установках для анализа или исследования твердых тел.
Изобретение относится к металлургии высокочистых металлов, конкретно - к производству распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники. .
Изобретение относится к области производства распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники. .

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве распыляемых металлических мишеней для нанесения тонкопленочной металлизации СБИС различного назначения в микроэлектронике.

Изобретение относится к дефектоскопии и может быть использовано для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов, например пор, раковин, трещин, волосовин, закатов, непроплава и т.д. Технический результат - упрощение процесса дефектоскопии и повышение производительности за счет высокой скорости перемещения катодных пятен. В способе дефектоскопии металлических изделий при их поверхностной обработке, заключающемся в нагреве поверхности изделий высокоэнергетическим источником тепла и визуальном ее осмотре, нагрев поверхности производят в вакууме за счет энергии, локализованной в перемещающихся по поверхности изделия катодных пятнах вакуумно-дугового разряда, горящего между изделием, являющимся катодом, и анодом. Использование вакуумно-дугового разряда позволяет производить в вакууме обработку стальных изделий различной геометрической формы. 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения коэффициентов диффузии водорода в различных конструкционных материалах, используемых в космической и атомной технике, в изделиях, подвергаемых наводороживанию и облучению в процессе эксплуатации. Для управления электронным пучком в вакуумной камере расположены отклоняющие пластины, проходя которые, электронный пучок облучает с определенной частотой различные места поверхности металлической мембраны-образца. одна сторона которого, находящаяся в электролитической ячейке, насыщается водородом, диффундирующим к противоположной стороне образца-мембраны, встроенной герметично в торец вакуумной камеры и одновременно облучаемой отклоняемым пучком электронов от электронной пушки. Технический результат - повышение точности измерения. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ионно-плазменной технике и предназначено для нанесения покрытий металлов и их соединений на поверхности тел вращения, в частности изделий цилиндрической формы в вакууме. Магнетронная распылительная система содержит вакуумную камеру, анод, протяженные катод, выполненный в виде полого цилиндра с возможностью вращения, и магнитную систему, причем магнитная система состоит из внутренней части магнитной системы, неподвижно расположенной внутри катода вдоль его оси и состоящей из магнитопровода с тремя параллельными рядами постоянных магнитов, периферийные ряды магнитов замкнуты на концах концевыми магнитами и имеют полярность, обратную полярности центрального ряда магнитов, и внешней части магнитной системы, которая неподвижно расположена равноудаленно от внутренней части магнитной системы, охватывая катод со стороны, противоположной зоне распыления, и состоит из магнитопровода с двумя параллельными рядами постоянных магнитов, имеющих полярность, одинаковую с полярностью периферийных рядов магнитов внутренней части магнитной системы. Технический результат - экономия материала катода и повышение производительности процесса нанесения покрытий на внешние поверхности тел вращения. 2 ил.

Изобретение относится к диагностике профилей (распределения плотности тока по сечению пучка) пучков ионов и атомов в мегаваттных квазистационарных (десятки и сотни секунд) инжекторах, предназначенных для нагрева плазмы и поддержания тока в термоядерных установках типа токамак. Способ измерения профиля стационарных мегаваттных пучков ионов и атомов в инжекторах путем измерения относительной плотности тока по сечению пучка, направленного на калориметр, выполненный из двух параллельно расположенных слоев водоохлаждаемых трубок, которые в каждом слое расположены относительно друг друга с зазором, меньшим диаметра трубки, а трубки второго слоя смещены относительно трубок первого слоя на величину, равную половине расстояния между осями трубок, при этом относительную плотность тока по сечению пучка определяют по измерению коллекторами тока ионно-эмиссионных электронов, образующихся в результате бомбардировки пучком ионов и атомов трубок калориметра, при этом коллекторы, расположенные между трубками калориметра второго слоя, устанавливают так, что трубки калориметра первого слоя перекрывают падающий на них пучок. Технический результат - измерение полного профиля стационарных пучков ионов и атомов, плотность мощности которых составляет десятки МВт/м2. 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий в вакууме. Устройство содержит плоскую мишень, установленную на основании, первую магнитную систему, расположенную внутри корпуса с первым каналом водяного охлаждения, источник питания электрического разряда и источник ионов газа. Основание установлено на корпусе. Источник ионов газа содержит внутренний полюсный наконечник с первой стенкой, внешний полюсный наконечник со второй стенкой, кольцевой анод со вторым каналом водяного охлаждения, плиту с третьим каналом водяного охлаждения, вторую магнитную систему и высоковольтный источник питания. Первая стенка и вторая стенка расположены напротив друг друга и образуют выходную апертуру, расположенную со стороны плоской мишени, а внутренний полюсный наконечник и внешний полюсный наконечник охватывают корпус с внешней стороны и отделены от него изолятором. В результате снижается рабочее давление и повышается качество наносимых покрытий. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу и системе для нанесения покрытий на подложку. В системе узел нанесения покрытия расположен внутри вакуумной камеры. Узел нанесения покрытия включает источник паров, обеспечивающий наносимый на подложку материал, подложкодержатель, удерживающий подложку, на которую наносят покрытие, таким образом, чтобы они располагались перед источником паров, узел катодной камеры и удаленный анод. Узел катодной камеры включает катод, необязательный первичный анод и экран, изолирующий катод от вакуумной камеры. Указанный экран имеет отверстия для пропускания тока электронной эмиссии от катода в вакуумную камеру. Источник паров расположен между катодом и удаленным анодом, а удаленный анод соединен с катодом. Система включает первичный источник питания, присоединенный между катодом и первичным анодом, и вторичный источник питания, присоединенный между узлом катодной камеры и удаленным анодом. Способ включает генерирование первичной дуги в испускающем электроны катодном источнике между катодной мишенью и первичным анодом, генерирование удаленной дуги, удерживаемой в зоне нанесения покрытия между узлом катодной камеры и анодом, соединенным с катодной мишенью, и генерирование потока паров металла из источника паров металла по направлению к по меньшей мере одной подложке, предназначенной для нанесения покрытия. Получаемые покрытия имеют улучшенную адгезию, гладкость, сверхтонкую микроструктуру, высокую плотность, низкую концентрацию дефектов и пористость и, соответственно, высокие функциональные характеристики.2 н. и 34 з.п. ф-лы, 29 ил.

Изобретение относится к агрегату для переноса радикалов, например для удаления отложений загрязнения.. Агрегат включает генератор плазмы и направляющее тело. Генератор плазмы включает камеру (2), в которой может быть образована плазма. Камера имеет впуск (5) для приема вводимого газа и один или более выпусков (6) для удаления по меньшей мере одного из плазмы и радикалов, созданных в ней. Направляющее тело является полым и выполнено с возможностью направления радикалов, образованных в плазме, к области или объему, в котором отложение загрязнения подлежит удалению. Впуск камеры соединен с устройством (40) давления для обеспечения пульсирующего давления в камере так, чтобы создавать поток в направляющем теле. Технический результат - повышение эффективности удаления загрязнений. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх