[发明专利]一种基于吸附富集原理的高压气体微量组份检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于吸附富集原理的高压气体微量组份检测装置及方法，检测装置包括高压气体源、缓充室、吸附组件、质谱分析单元及真空泵组件；真空泵组件用于维持缓充室、吸附组件及质谱分析单元所需的压力，通过管路分别与缓充室、吸附组件及质谱分析单元相连；高压气体源向缓充室输入被测高压气体，被测高压气体由高压力减压至常压状态后进入吸附组件，吸附组件基于吸附富集原理将被测高压气体中的微量活性气体吸附后再次释放；释放后的微量活性气体进入质谱分析单元中，根据质谱分析获得被测高压气体的不同微量活性气体浓度含量。本发明的检测方法不需要配制标样气体，可以实现对微量活性气体含量的精确检测。

技术领域

本发明涉及真空技术领域，具体涉及基于吸附富集原理的高压气体微量组份检测装置及方法。

背景技术

目前，对微量气体进行检测的方法一般是通过配制比例不一的样品气进行分析，然而配制工艺和人为因素影响较大，配制的样品气浓度与实际分析的微量气体浓度差距较大，在用质谱计分析质谱室中的微量气体成分时，为了计算出主要的几种气体的分压，需要分析清楚所观察到的谱峰与气体之间的关系。如果给出的标样气体浓度本身就偏差很大，那么计算误差将会更大，导致最终结果不准确。其次，在检测高压气体时，高压气体并不能直接进入质谱室进行分析，高压气体即为高于1个大气压的气体。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于吸附富集原理的高压气体微量组份检测装置及方法，不需要配制标样气体，可以实现对微量活性气体含量的精确检测。

本发明的技术方案如下：

一种基于吸附富集原理的高压气体微量组份检测装置，包括高压气体源、缓充室、吸附组件、质谱分析单元及真空泵组件；

所述真空泵组件用于维持缓充室、吸附组件及质谱分析单元所需的压力，通过管路分别与缓充室、吸附组件及质谱分析单元相连；

所述高压气体源向缓充室输入被测高压气体，被测高压气体由高压力减压至常压状态后进入吸附组件，所述吸附组件基于吸附富集原理将被测高压气体中的微量活性气体吸附后再次释放；释放后的微量活性气体进入质谱分析单元中，根据质谱分析获得被测高压气体的不同微量活性气体浓度含量。

进一步地，所述吸附组件包括吸附室、加热器及锆钒铁吸附剂，加热器及锆钒铁吸附剂设置在吸附室内，锆钒铁吸附剂安装在加热器表面；

被测高压气体中的微量活性气体由吸附室内的锆钒铁吸附剂吸附，经过加热器加热后释放。

进一步地，所述质谱分析单元包括质谱分析室和四极质谱计，四极质谱计通过管路与质谱分析室相连。

进一步地，所述检测装置进一步包括真空计，真空计Ⅰ通过管路与缓充室相连，真空计Ⅱ通过管路与吸附室相连，真空计Ⅲ通过管路与质谱分析室相连。

进一步地，所述真空计Ⅰ和真空计Ⅱ均采用电容薄膜真空计。

一种基于吸附富集原理的高压气体微量组份检测方法，采用上述检测装置，具体操作步骤如下：

步骤一、使用真空泵分别对吸附室、质谱分析室进行抽真空；

步骤二、吸附室压力达到1×10^-2Pa以下后，启动加热器，激活锆钒铁吸附剂；

步骤三、当锆钒铁吸附剂激活结束并冷却到工作温度后，停止对吸附室抽真空，利用真空泵对缓充室进行抽真空；

步骤四、当缓冲室内压力达到1Pa以下后，停止抽真空，由高压气体源向缓充室输入被测高压气体，确保缓充室内压力不大于大气压，并记录缓充室充气压力；

步骤五、将缓充室内的气体膨胀到吸附室中，被测高压气体中的微量活性气体由锆钒铁吸附剂吸附直至压力稳定，记录吸附室的平衡压力，之后利用真空泵对缓充室和吸附室进行抽真空；