專利名稱：氣體微水監(jiān)測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體所含微水量的測(cè)定技術(shù)，特別是一種能夠用于生產(chǎn)中在線監(jiān)測(cè)氣體中所含微水量監(jiān)測(cè)的方法及裝置。
背景技術(shù)：
提出氣體微水監(jiān)測(cè)方法的目的，主要是由于目前在工業(yè)生產(chǎn)中，特別是半導(dǎo)體工藝中，大量使用要求純度很高的氣體如氫氣、氮?dú)獾龋@類氣體中含水量要求在幾個(gè)ppm以下，而且希望能在線檢測(cè)。目前常用的微水測(cè)量技術(shù)之一，就是使用露點(diǎn)儀，它是利用光學(xué)方法測(cè)定氣體露點(diǎn)來(lái)測(cè)量氣體的含量。此法靠氣體降溫結(jié)露的原理，這個(gè)氣體降溫結(jié)露過(guò)程比較慢，即儀器響應(yīng)慢。另外每次測(cè)量后，需要消露再進(jìn)行下一次測(cè)量，不能進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
另一種方法是P205吸水后通電電解，由測(cè)定電解電流大小來(lái)測(cè)定含水量。這種方法也存在測(cè)量響應(yīng)速度慢和探測(cè)極限低等問(wèn)題。檢測(cè)精度往往不能滿足目前一些半導(dǎo)體生產(chǎn)要求，而且在線檢測(cè)困難。
本發(fā)明的內(nèi)容為了解決背景技術(shù)儀器響應(yīng)慢、測(cè)精度低、線檢測(cè)困難的問(wèn)題，本發(fā)明采用紅外光電傳感技術(shù)來(lái)測(cè)量高純氣體中的含水量，利用紅外激光照射被測(cè)的氣體，由光電探測(cè)器接收后將產(chǎn)生一電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大后顯示；當(dāng)在透紅外管道中被測(cè)氣體含水份時(shí)，部分紅外激光被水分子吸收使透射到光電探測(cè)器上的紅外激光光強(qiáng)度減弱，并由探測(cè)器輸出紅外激光光強(qiáng)度減弱的信號(hào)并顯示，當(dāng)在透紅外管道中被測(cè)氣體無(wú)水份時(shí)，透射到光電探測(cè)器上的紅外激光光強(qiáng)度不變，光電探測(cè)器輸出紅外激光光強(qiáng)度信號(hào)并顯示，從而完成了對(duì)被測(cè)氣體含微水的監(jiān)測(cè)。
本發(fā)明的裝置包括紅外激光二極管1、光電探測(cè)器2、透紅外管道3、信號(hào)放大器4、顯示器5、氣體流量控制器6、氣體泵7、閥門8、閥門9、閥門10，在紅外激光二極管1的輸出端與光電探測(cè)器2的輸入端之間安置有透紅外管道3，使紅外激光二極管1發(fā)出紅外光入射到透紅外管道3；在光電探測(cè)器2的輸出端與顯示器5的輸入端之間安置有信號(hào)放大器4，使透射光由光電探測(cè)器2接收并經(jīng)信號(hào)放大器4放大后輸入顯示器5；在透紅外管道3的輸入端與氣體流量控制器6之間安置有閥門8，使被測(cè)氣體經(jīng)氣體流量控制器6、閥門8進(jìn)入透紅外管道3；紅外管道3的輸出端分別與閥門9、10的輸入端連接；氣體泵7的進(jìn)氣端與閥門9出氣端連接，氣體泵7的出氣端閥門10輸出端連接，氣體經(jīng)過(guò)閥門10流出，或經(jīng)閥門9后由氣體泵7抽出。
各種氣體分子對(duì)紅外線的吸收都有特定吸收波長(zhǎng)，當(dāng)波長(zhǎng)為被測(cè)氣體吸收波長(zhǎng)的紅外光入射時(shí)，紅外光將被強(qiáng)烈的吸收。紅外光被吸收的程度與被測(cè)氣體種類和多少(即濃度)有關(guān)，因而測(cè)定通過(guò)被測(cè)氣體的紅外光的透射光強(qiáng)度，就可測(cè)定被測(cè)氣體分子濃度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用室溫工作，紅外激光二級(jí)管做光源，采用室溫工作紅外探測(cè)器作接收器，由于紅外激光二極管發(fā)射的紅外光具有波長(zhǎng)半寬極窄和光強(qiáng)很強(qiáng)的特點(diǎn)，測(cè)量精度與光源的波長(zhǎng)半寬度有關(guān)，半寬度愈窄精度愈高。而且響應(yīng)極快，解決了露點(diǎn)法等響應(yīng)慢的問(wèn)題，所以可實(shí)時(shí)在線測(cè)量。因而利用本發(fā)明方法制作的裝置檢測(cè)精度和靈敏度提高。氣體分子對(duì)光的吸收過(guò)程極快，所以本發(fā)明具有測(cè)量快捷方便，可在線監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的原理示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示利用本發(fā)明方法制作的裝置包括有紅外激光二極管1、光電探測(cè)器2、透紅外管道3、信號(hào)放大器4、顯示器5、氣體流量控制器6、氣體泵7、閥門8、9、10，被測(cè)氣體經(jīng)氣體流量控制器6、閥門8進(jìn)入透紅外管道3，經(jīng)過(guò)閥門10流出，或經(jīng)閥門9后由氣體泵7抽出。紅外激光二極管1發(fā)出紅外光入射到透紅外管道3，透射光由光電探測(cè)器2接收，經(jīng)信號(hào)放大器4放大后輸入顯示器。
紅外激光二極管1采用硅材料制成；光電探測(cè)器2采用GaInAs材料制成的光電探測(cè)器，光電探測(cè)器2與信號(hào)放大器4為一體其型號(hào)為DET410；透紅外管道3采用石英玻璃管；顯示器5采用8840A數(shù)字電壓表；氣體流量控制器6采用FC-2901V質(zhì)量流量控制器；氣體泵7采用2XL-1旋片式真空泵。閥門8、閥門9、閥門10采用SS-43S4-RD單向閥。氣體泵7和閥門8、閥門9、閥門10是校正和清洗系統(tǒng)時(shí)用來(lái)抽掉透紅外管道3中的雜質(zhì)氣體和控制氣體流向。上述各部件間用1/4英寸不銹鋼管連接。
權(quán)利要求
1.氣體微水監(jiān)測(cè)方法，其特征在于本發(fā)明采用紅外光電傳感技術(shù)來(lái)測(cè)量高純氣體中的含水量，利用紅外激光照射被測(cè)的氣體，由光電探測(cè)器接收后將產(chǎn)生一電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大后顯示；當(dāng)在透紅外管道中被測(cè)氣體含水份時(shí)，部分紅外激光被水分子吸收使透射到光電探測(cè)器上的紅外激光光強(qiáng)度減弱，并由探測(cè)器輸出紅外激光光強(qiáng)度減弱的信號(hào)并顯示，當(dāng)在透紅外管道中被測(cè)氣體無(wú)水份時(shí)，透射到光電探測(cè)器上的紅外激光光強(qiáng)度不變，光電探測(cè)器輸出紅外激光光強(qiáng)度信號(hào)并顯示，從而完成了對(duì)被測(cè)氣體含微水的監(jiān)測(cè)。
2.氣體微水監(jiān)測(cè)裝置其特征在于包括紅外激光二極管1、光電探測(cè)器2、透紅外管道3、信號(hào)放大器4、顯示器5、氣體流量控制器6、氣體泵7、閥門8、閥門9、閥門10，在紅外激光二極管1的輸出端與光電探測(cè)器2的輸入端之間安置有透紅外管道3，使紅外激光二極管1發(fā)出紅外光入射到透紅外管道3；在光電探測(cè)器2的輸出端與顯示器5的輸入端之間安置有信號(hào)放大器4，使透射光由光電探測(cè)器2接收并經(jīng)信號(hào)放大器4放大后輸入顯示器5；在透紅外管道3的輸入端與氣體流量控制器6之間安置有閥門8，使被測(cè)氣體經(jīng)氣體流量控制器6、閥門8進(jìn)入透紅外管道3；紅外管道3的輸出端分別與閥門9、10的輸入端連接；氣體泵7的進(jìn)氣端與閥門9出氣端連接，氣體泵7的出氣端閥門10輸出端連接，氣體經(jīng)過(guò)閥門10流出，或經(jīng)閥門9后由氣體泵7抽出。
全文摘要
本發(fā)明屬于氣體含微水量測(cè)定技術(shù)，其方法是利用紅外激光照射被測(cè)氣體，光電探測(cè)器接收產(chǎn)生電信號(hào)；當(dāng)被測(cè)氣體中含水份時(shí)，部分紅外激光被水分子吸收使透射到光電探測(cè)器上的紅外光強(qiáng)度減弱，光電探測(cè)器輸出減弱的信號(hào)并顯示，當(dāng)被測(cè)氣體中無(wú)水份時(shí)，透射到光電探測(cè)器上的紅外光強(qiáng)度不變，光電探測(cè)器輸出光強(qiáng)度不變的信號(hào)并顯示，從而完成了對(duì)被測(cè)氣體含微水的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)采用室溫工作，紅外激光二級(jí)管做光源，室溫工作紅外探測(cè)器作接收器，由于紅外激光二極管發(fā)射的紅外光具有波長(zhǎng)半寬極窄和光強(qiáng)很強(qiáng)的特點(diǎn)，因而利用本發(fā)明方法制作的裝置檢測(cè)精度和靈敏度高。氣體分子對(duì)光的吸收過(guò)程極快，所以本發(fā)明具有測(cè)量快捷方便，可在線監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/35GK1508533SQ0214499
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者周天明, 蔣紅, 繆國(guó)慶, 宋航, 金億鑫 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所, 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研