用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其結(jié)構(gòu)包括進(jìn)樣系統(tǒng)，切換閥，色譜柱，放空針閥和檢測器，其特征在于：所述進(jìn)樣系統(tǒng)包括樣品進(jìn)口、樣品出口、第一定量管、第二定量管、第三定量管；所述切換閥包括第一切換閥、第二切換閥、第三切換閥、第四切換閥、第五切換閥；所述色譜柱包括第一色譜柱、第二色譜柱、第三色譜柱、第四色譜柱、第五色譜柱、第六色譜柱；所述放空針閥包括第一針閥、第二針閥、第三針閥）、第四針閥、第五針閥、第六針閥；所述檢測器包括氦離子化第一檢測器PDD1和第二檢測器PDD2。本發(fā)明一次進(jìn)樣即完成電子級六氟乙烷中各個無機(jī)雜質(zhì)的色譜分析，且靈敏度高、重復(fù)性好，符合標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣相色譜儀，特別是公開一種專門針對電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的檢測設(shè)備，利用PDD檢測器的高靈敏度檢測六氟乙烷中PPb級別的雜質(zhì)，特別解決了六氟乙烷中三氟一氯甲烷(R13)分析的難點，實現(xiàn)了電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)的全分析。

【背景技術(shù)】
[0002]六氟乙烷又稱全氟乙烷，是乙烷中六個氫原子全部被氟原子取代后的產(chǎn)物，其又名氟碳116 (Rlie)0六氟乙烷為無色無嗅無味不可燃的無毒氣體，基本不溶于水，微溶于醇，其物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
[0003]六氟乙烷主要應(yīng)用在低溫制冷與電子清洗及蝕刻行業(yè)，另外少部分應(yīng)用在醫(yī)學(xué)手術(shù)中及其它新開發(fā)的領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，整個電子工業(yè)對電子氣體氣源純度的要求也越來越高，對于電子級六氟乙烷中的雜質(zhì)測量分析也越來越重要。然而我國目前尚未制定關(guān)于電子級六氟乙烷的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由于相關(guān)檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)的缺失，國內(nèi)廠商和用戶對于六氟乙烷的質(zhì)量存在盲點，對生產(chǎn)使用造成了很大影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)的問題，設(shè)計一種用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，利用中心切割方法解決了了六氟乙烷中R13的分析難點，實現(xiàn)一次進(jìn)樣操作可以完成六氟乙烷中無機(jī)雜質(zhì)(H2、02+Ar、N2、CO2、CO)和鹵代烴雜質(zhì)(R14、Rl3、Rl 15、R23、R143a、Rl 13等)的色譜分析雜質(zhì)的分析，并且利用氦離子化檢測器的高靈敏度檢測限達(dá)到PPb級別。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其結(jié)構(gòu)包括進(jìn)樣系統(tǒng)，切換閥，色譜柱，放空針閥和檢測器，其特征在于:所述氣相色譜儀的第一切換閥I上設(shè)有第一定量管8和第二定量管9，第二切換閥2上設(shè)有第一針閥24和第二針閥25，第三切換閥3上設(shè)有第三針閥26、第四針閥27和第一檢測器TODl 6，第四切換閥4上設(shè)有第四色譜柱14和第三定量管10，第五切換閥5上設(shè)有第五針閥28、第六針閥29和第二檢測器TOD2 7 ;第一切換閥I和第二切換閥2之間由所設(shè)的第一色譜柱11連接，第二切換閥2和第三切換閥3之間由所設(shè)的第二色譜柱12連接，第一切換閥I和第三切換閥3之間由所設(shè)的第三色譜柱13連接，第四切換閥4和第五切換閥5之間由所設(shè)的第五色譜柱15和第六色譜柱16連接。
[0006]作為優(yōu)選，所述氣相色譜儀的第一載氣19氣路與第一切換閥I的④號接口連接、第二載氣20的氣路與第一切換閥I的⑨號接口連接；樣品進(jìn)口 17與第一切換閥I的①號接口連接，第一切換閥I的②號接口和第四切換閥4的①號接口連接；第一切換閥I的⑦號接口與第一切換閥I的⑩號接口連接的管路上設(shè)有第一定量管8，第一切換閥I的③號接口與第一切換閥I的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第二定量管9 ;第一切換閥I的⑤號接口和第二切換閥2的⑤號接口連接的管路上設(shè)有第一色譜柱11 ;第一切換閥I的⑧號接口和第三切換閥3的④號接口連接的管路上設(shè)有第三色譜柱13。
[0007]作為優(yōu)選，所述氣相色譜儀的第三載氣21氣路與第二切換閥2的①號接口連接；第一針閥24與第二切換閥2的④號接口連接，第二針閥25與第二切換閥2的②號接口連接；第二切換閥2的⑥號接口與第三切換閥3的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第二色譜柱12。
[0008]作為優(yōu)選，所述的第三針閥26與第三切換閥3的③號接口連接，第四針閥27與第三切換閥3的①號接口連接；第一檢測器I3DDl 6與第三切換閥3的⑤號接口連接。
[0009]作為優(yōu)選，所述氣相色譜儀的第四載氣22氣路與第四切換閥4的④號接口連接、第五載氣(23)氣路與第四切換閥4的⑦號接口連接，樣品出口 18與第四切換閥4的②號接口連接；第四切換閥4的③號接口與第四切換閥4的⑩號接口連接的管路上設(shè)有第三定量管10 ;第四切換閥4的⑤號接口與第四切換閥4的⑨號接口連接的管路上設(shè)有第四色譜柱14 ;第四切換閥4的⑥號接口與第五切換閥5的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第五色譜柱15，第四切換閥4的⑧號接口與第五切換閥5的④號接口連接的管路上設(shè)有第六色譜柱16。
[0010]作為優(yōu)選，所述的第五針閥28與第五切換閥5的①號接口連接，第六針閥29與第五切換閥5的③號接口連接；第二檢測器TOD2 7與第五切換閥5的⑤號接口連接。
[0011]作為優(yōu)選，所述的第一切換閥I和第四切換閥4為十通吹掃氣動切換閥，第二切換閥2、第三切換閥3、第五切換閥5為六通吹掃氣動切換閥。
[0012]作為優(yōu)選，所述的第一色譜柱11和第二色譜柱12為30m的Al2O3毛細(xì)柱；第三色譜柱13為50m的Al2O3毛細(xì)柱；第四色譜柱14和第六色譜柱16為2m的Porapak Q填充柱；第五色譜柱15為2m的5A分子篩填充柱。所述的第一檢測器TODl 6和第二檢測器TOD27采用氦離子化檢測器。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用自主創(chuàng)新的色譜流程設(shè)計、色譜柱選擇和中心切割方法，實現(xiàn)六氟乙烷與其他雜質(zhì)的完全分離。本發(fā)明是一套適合我國國情、為用戶所接受、能一次進(jìn)樣操作即可完成分析所需的電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，并且能完成檢測六氟乙烷中PPb級別的雜質(zhì)，實現(xiàn)了電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)的全分析。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明氣相色譜儀的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的第一切換閥取樣并通過第一針閥放空六氟乙烷的流程示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的第一切換閥取樣結(jié)束并通過第一針閥放空六氟乙烷的流程示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明分析過程中R13進(jìn)入第二色譜柱中的流程示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明再次放空六氟乙烷及其他雜質(zhì)氣體和R13進(jìn)入第一檢測器TODl中的流程示意圖。
[0019]圖6是本發(fā)明通過第三色譜柱分析六氟乙烷中雜質(zhì)氣體的流程示意圖。
[0020]圖7是本發(fā)明第四切換閥取樣并通過第四色譜柱預(yù)分離六氟乙烷的流程示意圖。
[0021]圖8是本發(fā)明反吹第四色譜柱，使得R14、C02以及六氟乙烷等進(jìn)入第五色譜柱并通過第五色譜柱分析H2，02+Ar, N2, CO的流程示意圖。
[0022]圖9是本發(fā)明通過第六色譜柱分析R14和C02的流程示意圖。
[0023]圖10是本發(fā)明通過第六針閥放空六氟乙烷的流程示意圖。
[0024]圖中:1、第一切換閥；2、第二切換閥；3、第三切換閥；4、第四切換閥；5、第五切換閥；6、第一檢測器roDl; 7、第二檢測器TOD2 ； 8、第一定量管；9、第二定量管；10、第三定量管；11、第一色譜柱；12、第二色譜柱；13、第三色譜柱；14、第四色譜柱；15、第五色譜柱；16、第六色譜柱；17、樣品進(jìn)口； 18、樣品出口； 19、第一載氣；20、第二載氣；21、第三載氣；22、第四載氣；23、第五載氣；24、第一針閥；25、第二針閥；26、第三針閥；27、第四針閥；28、第五針閥；29、第六針閥。

【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0026]如附圖1所示，本發(fā)明用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其結(jié)構(gòu)包括進(jìn)樣系統(tǒng)，切換閥，色譜柱，放空針閥和檢測器。第一切換閥I上設(shè)有第一定量管8和第二定量管9，第二切換閥2上設(shè)有第一針閥24和第二針閥25，第三切換閥3上設(shè)有第三針閥26、第四針閥27和第一檢測器TODl 6，第四切換閥4上設(shè)有第四色譜柱14和第三定量管10，第五切換閥5上設(shè)有第五針閥28、第六針閥29和第二檢測器TOD2 7 ;第一切換閥I和第二切換閥2之間由所設(shè)的第一色譜柱11連接，第二切換閥2和第三切換閥3之間由所設(shè)的第二色譜柱12連接，第一切換閥I和第三切換閥3之間由所設(shè)的第三色譜柱13連接，第四切換閥4和第五切換閥5之間由所設(shè)的第五色譜柱15和第六色譜柱16連接。
[0027]氣相色譜儀的第一載氣19氣路與第一切換閥I的④號接口連接、第二載氣20的氣路與第一切換閥I的⑨號接口連接；樣品進(jìn)口 17與第一切換閥I的①號接口連接，第一切換閥I的②號接口和第四切換閥4的①號接口連接；第一切換閥I的⑦號接口與第一切換閥I的⑩號接口連接的管路上設(shè)有第一定量管8，第一切換閥I的③號接口與第一切換閥I的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第二定量管9 ;第一切換閥I的⑤號接口和第二切換閥2的⑤號接口連接的管路上設(shè)有第一色譜柱11 ;第一切換閥I的⑧號接口和第三切換閥3的④號接口連接的管路上設(shè)有第三色譜柱13。
[0028]氣相色譜儀的第三載氣21氣路與第二切換閥2的①號接口連接；第一針閥24與第二切換閥2的④號接口連接，第二針閥25與第二切換閥2的②號接口連接；第二切換閥2的⑥號接口與第三切換閥3的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第二色譜柱12。
[0029]第三針閥26與第三切換閥3的③號接口連接，第四針閥27與第三切換閥3的①號接口連接；第一檢測器I3DDl 6與第三切換閥3的⑤號接口連接。
[0030]氣相色譜儀的第四載氣22氣路與第四切換閥4的④號接口連接、第五載氣(23)氣路與第四切換閥4的⑦號接口連接，樣品出口 18與第四切換閥4的②號接口連接；第四切換閥4的③號接口與第四切換閥4的⑩號接口連接的管路上設(shè)有第三定量管10 ;第四切換閥4的⑤號接口與第四切換閥4的⑨號接口連接的管路上設(shè)有第四色譜柱14 ;第四切換閥4的⑥號接口與第五切換閥5的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第五色譜柱15，第四切換閥4的⑧號接口與第五切換閥5的④號接口連接的管路上設(shè)有第六色譜柱16。
[0031]第五針閥28與第五切換閥5的①號接口連接，第六針閥29與第五切換閥5的③號接口連接；第二檢測器roD2 7與第五切換閥5的⑤號接口連接。
[0032]第一切換閥I和第四切換閥4為十通吹掃氣動切換閥，第二切換閥2、第三切換閥3、第五切換閥5為六通吹掃氣動切換閥。
[0033]第一色譜柱11和第二色譜柱12為30m的Al2O3毛細(xì)柱；第三色譜柱13為50m的Al2O3毛細(xì)柱；第四色譜柱14和第六色譜柱16為2m的Porapak Q填充柱；第五色譜柱15為2m的5A分子篩填充柱。所述的第一檢測器PDDl 6和第二檢測器TOD2 7采用氦離子化檢測器。
[0034]本發(fā)明采用中心切割、反吹和放空六氟乙烷來實現(xiàn)六氟乙烷與其他雜質(zhì)的完全分離。具體操作步驟如下:
a、第一切換閥I采用雙進(jìn)樣方式，經(jīng)過第一定量管8的六氟乙烷利用第三色譜柱13來分離，經(jīng)過第二定量管8的六氟乙烷利用第一色譜柱11和第二色譜柱12來分離。如附圖2所示。
[0035]b、第二切換閥2為六氟乙烷的放空閥并且通過第一色譜柱11來實現(xiàn)R13與六氟乙烷的預(yù)分離。在通過2次放空六氟乙烷和第二色譜柱12完全實現(xiàn)R13和六氟乙烷的分離。如附圖3，4和5所示。
[0036]C、第三切換閥3為第二色譜柱12和第三色譜柱13上的組分出峰切換閥，利用第三針閥26控制第三色譜柱13上組分的出峰時間，準(zhǔn)確地切換第三切換閥3，使得各個組分出峰完全。如附圖6所示。
[0037]d、第四切換閥4采用正向進(jìn)樣和發(fā)吹六氟乙烷的方式，利用連接在第四切換閥4(十通閥)上的第四色譜柱14實現(xiàn)樣品的預(yù)分離，使得H2、02+Ar、N2, CO先進(jìn)入第五色譜柱15。然后第四切換閥4反吹CF4、CO2，六氟乙烷和其他雜質(zhì)進(jìn)入第六色譜柱16分析。如附圖7和附圖8所示。
[0038]e、第五切換閥5為第五色譜柱15和第六色譜柱16上的組分出峰切換閥，利用第六針閥29控制第六色譜柱16上組分的出峰時間，準(zhǔn)確地切換第五切換閥5，使得各個組分出峰完全，如附圖9所示。
[0039]f、第五切換閥5還起到放空六氟乙烷和其他雜質(zhì)作用，通過第六針閥29放空不需要的物質(zhì)。如附圖10所示。
[0040]本發(fā)明具體進(jìn)樣步驟如下:
1、切換第一切換閥I和第二切換閥2，第一載氣19帶著第二定量管9中樣品進(jìn)入第一色譜柱11，其中R13之前的物質(zhì)全部通過第一針閥24放空(主要放空R116);第二載氣20帶著第一定量管8中樣品進(jìn)入第三色譜柱13，進(jìn)樣結(jié)束，第一切換閥I切換回初始狀態(tài)，如附圖1、2和3所示。
[0041]2、當(dāng)?shù)谝惠d氣19帶著R13將要從第一色譜柱11流出時切換第二切換閥2，使得R13進(jìn)入第二色譜柱12，當(dāng)R13完全進(jìn)入第二色譜柱12后，再次切換第二切換閥2，通過第一針閥24放空(主要放空Rl 16)。如附圖4和附圖5所示。
[0042]3、第二載氣20帶著樣品通過第三色譜柱13再利用第三針閥26放空六氟乙烷，留下出峰較晚的雜質(zhì)，當(dāng)R13流出第二色譜柱12由第一檢測器TODl 6出峰后切換第三切換閥3，使得第三色譜柱13上的雜質(zhì)組分經(jīng)過第一檢測器TODl 6出峰。如附圖6所示。
[0043]由上述步驟1、2、3實現(xiàn)了六氟乙烷的鹵代烴雜質(zhì)的分析。
[0044]4、換第四切換閥4，第四載氣22帶著第三定量管10中樣品進(jìn)入第四色譜柱14，當(dāng)在第四色譜柱14中CF4 (R14)之前的物質(zhì)全部進(jìn)入第五色譜柱15后切換第四切換閥4，反吹CF4的物質(zhì)進(jìn)入第六色譜柱16。如附圖7和附圖8所示。
[0045]5、利用第六針閥29控制第六色譜柱16出峰時間，當(dāng)在第五色譜柱15上的物質(zhì)(4、02+41"、隊、0))全部由第二檢測器1^02 7上出峰后，切換第五切換閥5，使得第六色譜柱16上分離的物質(zhì)(CF4和CO2)在第二檢測器TOD2 7上出峰。如附圖9所示。
[0046]6、當(dāng)CO2出完峰之后,第五切換閥5回到初始位置,通過第六針閥29放空六氟乙烷等不需要的組分。如附圖10所示。
[0047]由上述步驟4、5、6實現(xiàn)了六氟乙烷中無機(jī)雜質(zhì)的分析。
[0048]綜合上述步驟，本發(fā)明實現(xiàn)了電子級六氟乙烷的全分析。
[0049]以上所述為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請的專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其結(jié)構(gòu)包括進(jìn)樣系統(tǒng)，切換閥，色譜柱，放空針閥和檢測器，其特征在于:所述氣相色譜儀的第一切換閥(I)上設(shè)有第一定量管(8)和第二定量管(9)，第二切換閥(2)上設(shè)有第一針閥(24)和第二針閥(25)，第三切換閥(3)上設(shè)有第三針閥(26)、第四針閥(27)和第一檢測器TODl (6)，第四切換閥(4)上設(shè)有第四色譜柱(14)和第三定量管(10)，第五切換閥(5)上設(shè)有第五針閥(28)、第六針閥(29)和第二檢測器TOD2 (7);第一切換閥(I)和第二切換閥(2)之間由所設(shè)的第一色譜柱(11)連接，第二切換閥(2)和第三切換閥(3)之間由所設(shè)的第二色譜柱(12)連接，第一切換閥(I)和第三切換閥(3)之間由所設(shè)的第三色譜柱(13)連接，第四切換閥(4)和第五切換閥(5 )之間由所設(shè)的第五色譜柱(15 )和第六色譜柱(16 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述氣相色譜儀的第一載氣(19)氣路與第一切換閥(I)的④號接口連接、第二載氣(20)氣路與第一切換閥(I)的⑨號接口連接；樣品進(jìn)口與第一切換閥(I)的①號接口連接，第一切換閥(I)的②號接口和第四切換閥(4)的①號接口連接；第一切換閥(I)的⑦號接口與第一切換閥(I)的⑩號接口連接的管路上設(shè)有第一定量管(8)，第一切換閥(I)的③號接口與第一切換閥(I)的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第二定量管(9);第一切換閥(I)的⑤號接口和第二切換閥(2)的⑤號接口連接的管路上設(shè)有第一色譜柱(11);第一切換閥(O的⑧號接口和第三切換閥(3)的④號接口連接的管路上設(shè)有第三色譜柱(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述氣相色譜儀的第三載氣(21)氣路與第二切換閥(2)的①號接口連接；第一針閥(24)與第二切換閥(2 )的④號接口連接，第二針閥(25 )與第二切換閥(2 )的②號接口連接；第二切換閥(2)的⑥號接口與第三切換閥(3)的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第二色譜柱(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述的第三針閥(26)與第三切換閥(3)的③號接口連接，第四針閥(27)與第三切換閥(3)的①號接口連接；第一檢測器I3DDl (6)與第三切換閥(3)的⑤號接口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述氣相色譜儀的第四載氣(22)氣路與第四切換閥(4)的④號接口連接、第五載氣(23)氣路與第四切換閥(4)的⑦號接口連接，樣品出口與第四切換閥(4)的②號接口連接；第四切換閥(4)的③號接口與第四切換閥(4)的⑩號接口連接的管路上設(shè)有第三定量管(10);第四切換閥(4)的⑤號接口與第四切換閥(4)的⑨號接口連接的管路上設(shè)有第四色譜柱(14);第四切換閥(4)的⑥號接口與第五切換閥(5)的⑥號接口連接的管路上設(shè)有第五色譜柱(15)，第四切換閥(4)的⑧號接口與第五切換閥(5)的④號接口連接的管路上設(shè)有第六色譜柱(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述的第五針閥(28)與第五切換閥(5)的①號接口連接，第六針閥(29)與第五切換閥(5)的③號接口連接；第二檢測器TOD2 (7)與第五切換閥(5)的⑤號接口連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述的第一切換閥(I)和第四切換閥(4)為十通吹掃氣動切換閥，第二切換閥(2)、第三切換閥(3)、第五切換閥(5)為六通吹掃氣動切換閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述的第一色譜柱(11)和第二色譜柱(12)為30m的Al2O3毛細(xì)柱；第三色譜柱(13)為50m的Al2O3毛細(xì)柱；第四色譜柱(14)和第六色譜柱(16)為2m的Porapak Q填充柱；第五色譜柱(15)為2m的5A分子篩填充柱。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電子級六氟乙烷中微量雜質(zhì)分析的氣相色譜儀，其特征在于:所述的第一檢測器TODl (6)和第二檢測器TOD2 (7)采用氦離子化檢測器。
【文檔編號】G01N30/02GK104297382SQ201410618422
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】莊鴻濤, 郁光, 方華 申請人:上海華愛色譜分析技術(shù)有限公司