气路切换装置在气体检测中的应用

　　为了解决气体样品检测分析中遇到诸如气体样品量少、仪器因高压而损坏等问题，该文介绍一种新型的气路切换装置及其工作原理，检测前先使用相对高纯气体吹扫仪器，待仪器稳定后，使用四通阀将样品气体切换至仪器。罗列及比较了不同材料对检测结果的影响，结果表明采用适当的材料、合理的设计、谨慎的操作，可以有效避免外界气体杂质污染。装置实现了快速分析、少量进样，大大提高工作效率，同时可避免不必要的财产损失。

　　0　引言

　　半导体微电子、集成电路、食品、医药等各行各业对气体化工产品的质量要求越来越高，对其杂质含量的质量控制越来越严，例如：高纯氮中杂质氧(O2)的含量≤3×10-6(v/v)，对此国家标准提出了相应的检测方法，某些企业因而采用在线实时监测的仪器，但还有部分企业因各种原因无法做到在线监测，只能把气体样品取回实验室分析，这在实际操作过程中仍出现了不少问题，例如：①仪器因经受不住样品气体的高压而损坏;②检测分析过程时间过长;③因取样的样品量过少，无法把仪器吹干净而导致检测数据的不准确。

　　1　工作原理

　　本文介绍了一种新型的气路切换装置，有效地解决了前面提到的气体杂质含量分析过程中产生的问题。

　　气路切换装置是一种在不同气路之间相互切换的分析辅助装置，主要加在气体分析仪器之前，如微量氧分析仪前端。图1为气路切换装置初始状态的气路原理图，主要由四通阀、减压阀、管路、流量计等组成。当气路切换装置处于初始状态时，采用相对高纯的吹扫气(如99.999%的N2)，调节好一定压力后，经四通阀和压力表进入检测分析仪器，其中三通阀开向流入减压阀一路，将管路、减压表和仪器吹扫干净，使整个系统的目标杂质含量处于极低值。

　　开启样品气，用少量样品气体吹扫样品进样管路，待适当吹扫干净后，转动四通阀的外部旋钮，使之带动四通阀，如图2所示，此时四通阀将样品气体通入仪器，如果样品压力极低或含量较少，可以考虑将三通阀切到不含减压表一路，整个系统处于样品气体快速分析状态。由于之前有吹扫过程，这样可以大大降低吹扫仪器的时间，所以在减少样品气体用量的同时又缩短了样品气体的检测分析时间。

　　2　主要特点

　　(1)气路管线

　　在输送吹扫气体、样品气体、校准气体期间，气体管线直径及接触材质应满足以下要求：

　　①对所有气体无渗透性;②吸附效应应最少;③对所输送的气体呈化学惰性;④能快速使输送的气体达到平衡[1]。试验选择合适的管材材质(表1、2、3)。