氨氣濃度檢測系統(tǒng)及其檢測方法

郭東俊 2020-01-16

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專利名稱：氨氣濃度檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氨氣濃度檢測方法，更涉及一種適用于超低濃度的氨氣濃度檢測系統(tǒng)及其檢測方法。
背景技術：
氨氣是一種無色、具有強烈刺激性氣味的氣體，空氣中可感覺到的氨氣最低濃度為0. 5mg/m3至lmg/m3 (或700ppb至1400ppb)?？諝庵械陌睔庖蛞兹苡谒８街谄つw 黏膜、眼結(jié)膜及呼吸道咽喉黏膜，對皮膚組織產(chǎn)生刺激井引發(fā)炎癥，可麻痹呼吸道纖毛和損害黏膜上皮組織，使病源微生物易于侵入，減弱身體對疾病的抵抗力。如果人體短期內(nèi)吸入大量氨氣，則可出現(xiàn)流淚、咽痛，聲音撕啞、咳嗽、痰帶血絲、胸悶、呼吸困難等臨床癥狀，并伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重的可發(fā)生肺水腫、呼吸道刺激炎癥等。微電子制造加工工業(yè)的凈化室中，數(shù)百ppt (part per trillion, lOOppt相當于 7. Ixl0-5mg/m3)極微量的氨氣的存在，即可造成不良率提高。光是臺灣地區(qū)，由此造成的損失每年可達數(shù)千萬元新臺幣。因此，國際半導體技術路線圖機構(gòu)(ITRS)和國際半導體設備和材料組織(SEMI)建議以氨氣為主的的堿性污染物濃度不得高于150ppt。對氨氣的檢測方法有很多，主要有離子色譜法、納氏試劑分光光度法、次氯酸鈉_水楊酸分光光度法和檢測管法等。離子色譜法具有選擇性，且靈敏，但取樣困難、不能實地檢測且使用大型儀器價格昂貴。納氏試劑分光光度法方法簡便，但選擇性差，且測定過程中使用的納氏試劑含有大量的汞鹽，毒性很強，極易危害分析人員的身體健康，同時造成環(huán)境的二次污染。次氯酸鈉_水楊酸分光光度法較靈敏，選擇性好，但操作較復雜繁瑣，需花費較長時間，不適合大氣環(huán)境污染的應急監(jiān)側(cè)。這些測定方法操作步驟較為復雜，不能實地在線測定，延長了分析時間，增大了分析誤差。另外，有些試劑毒性較大，會對操作人員的健康及周圍環(huán)境造成影響。中國專利CN101644675揭示了一種檢測空氣中氨氣濃度的方法，該方法將可見光照射到氨敏材料上，氨敏材料上的反射光進入光電管，光電管向顯示器輸出電信號；當流經(jīng) 氨敏材料表面的氣體中氨氣濃度發(fā)生變化時，反射光強度和光電管輸出的電信號發(fā)生相應的變化，在lmg/m3至300mg/m3 (或lppm至420ppm)的氨氣濃度范圍內(nèi)，反射光的強度變化與流經(jīng)氨敏材料表面氣體中氨氣濃度變化成正比，該方法能檢測到lppm的氨氣。此外，上述檢測方法和技術，對于濃度在ppb以下水平的氨氣無能為力。PID (Photo-Ionization Detector)即光離子化檢測器，它可以檢測 lppb (parts per billion)到上萬ppm (parts per million)的揮發(fā)性有機化合物(V0C)和其它有毒氣體。PID是一種高度靈敏、適用范圍廣泛的檢測器。PID使用了一個紫外燈(UV)光源將待檢測氣體分子電離成可被檢測器檢測到的正負離子(離子化)。檢測器電極捕捉到離子化了的氣體的正負電荷并將其轉(zhuǎn)化為電流信號，該電流信號和待測氣體濃度之間存在線性關系，通過與標準濃度信號對照，即可實現(xiàn)待測氣體濃度的測量。
從理論上說，任何ー種元素的原子和化合物都可以被離子化，只是它們在電離時所需的能量各不相同，而這種可以激發(fā)化合物中ー個電子，即將化合物電離或離子化的能量被稱為電離能或“電離電位”，它以eV為計量単位。由紫外燈發(fā)出的紫外光的能量也以eV 為單位。如果待測氣體分子的電離電位低于紫外燈的發(fā)射能量，那么，這種氣體分子就可以被離子化，這種氣體或蒸氣也就可以被PID檢測。氨氣的電離電位為10. 16eV它可以用帶10. 6eV紫外燈的PID檢測，其檢測下限在 IOppb左右。對半導體エ業(yè)的無塵室等ppb水平以下超低濃度氨氣的檢測，必須先以一定的技術對氨氣進行富集濃縮到IOppb以上，再用PID進行檢測。以石英或高硼硅玻璃管為基管，在其內(nèi)壁鍍以氧化鎢，氧化鎢具有選擇性吸附氨氣的性能，利用氧化鎢吸附管選擇性吸附氨氣，再以小流量載氣脫附，即可有效濃縮超低濃度氨氣，并用PID技術實現(xiàn)檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氨氣濃度檢測系統(tǒng)及其檢測方法，解決現(xiàn)有技術中不適用于對超低濃度氨氣的檢測或?qū)Τ蜐舛劝睔鈾z測精度不高等問題。本發(fā)明在一方面提供一種氨氣濃度檢測系統(tǒng)，包括待測氣體入口、載氣入口、載氣過濾器、氧化鎢吸附管、吸附管加熱控制器、濃度檢測器、以及抽氣泵；其中，所述載氣過濾器與所述載氣入口連通，所述氧化鎢吸附管通過第一三通閥與所述待測氣體入口、連通有所述載氣過濾器的所述載氣入口分別構(gòu)成第一氣體子通道和第二氣體子通道；所述氧化鎢吸附管通過第二三通閥和第三三通閥與所述抽氣泵構(gòu)成第三氣體子通道和第四氣體子通道，所述濃度檢測器位于所述第四氣體子通道上；所述第一氣體子通道與所述第三氣體子通道構(gòu)成待測氣體吸附通道，利用所述氧化鎢吸附管吸附所述待測氣體吸附通道中流經(jīng) 的待測氣體中的氨氣；所述第二氣體子通道與所述第四氣體子通道構(gòu)成脫附檢測通道，利用經(jīng)所述吸附管加熱控制器加熱的所述氧化鎢吸附管而將吸附的氨氣予以脫附，脫附的所述氨氣伴隨著經(jīng)過載氣過濾器過濾的載氣被輸送至濃度檢測器以供檢測所述氨氣的濃度?？蛇x地，所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)還包括與所述抽氣泵相連的流量計，用于對在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體和在所述脫附檢測通道中流經(jīng)的載氣進行流量的調(diào)節(jié)和檢測?？蛇x地，所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)還包括位于所述第三氣體子通道上的第一流量計，用于對在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體進行流量的調(diào)節(jié)和檢測；位于所述第四氣體子通道上的第二流量計，用于對在所述脫附檢測通道中流經(jīng)的載氣進行流量的調(diào) 節(jié)和檢測。可選地，所述吸附管加熱控制器包括溫度控制單元，用于設定加熱溫度的目標值；加熱單元；以及溫度顯示單元?？蛇x地，所述加熱単元的最高加熱溫度為500°C ;所述溫度控制單元的調(diào)節(jié)精度為 1で。可選地，所述濃度檢測器為光離子化PID檢測器。本發(fā)明在另一方面提供ー種利用上述氨氣濃度檢測系統(tǒng)進行氨氣濃度檢測的方法，所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)包括待測氣體入口、載氣入口、載氣過濾器、氧化鎢吸附管、吸附管加熱控制器、濃度檢測器、以及抽氣泵；所述檢測方法包括吸附過程操控第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥，使得由第一氣體子通道與第三氣體子通道構(gòu)成的待測氣體吸附通道打開，待測氣體從待測氣體入口進入并依序流經(jīng)第一三通閥、氧化鎢吸附管、第二三通閥、第三三通閥、以及抽氣泵，其中，待測氣體中的氨氣被處于常溫狀態(tài)下的氧化鎢吸附管所吸附；脫附檢測過程操控第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥，使得由第二氣體子通道與第四氣體子通道構(gòu)成的脫附檢測通道打開，載氣從載氣入口進入并依序流經(jīng)載氣過濾器、第一三通閥、氧化鎢吸附管、第二三通閥、濃度檢測器、第三三通閥、以及抽氣泵，其中，氧化鎢吸附管被實施加熱脫附處理后將原先吸附的氨氣予以脫附釋放出，所述氨氣在流經(jīng) 濃度檢測器時被檢測出濃度。
〔0021〕可選地，在所述吸附過程中，所述待測氣體中氨氣的濃度為ppt的水平至ppb水平；在脫附檢測過程中，脫附后的氨氣進入載氣后的濃度為數(shù)十ppb水平至ppm水平。
〔0022〕可選地，在所述吸附過程中，所述待測氣體的流量為1升丨分鐘至3升丨分鐘，流經(jīng)所述氧化鎢吸附管的時間為20分鐘至60分鐘。
〔0023〕可選地，在所述脫附檢測過程中，所述加熱脫附處理包括對所述氧化鎢吸附管進行加熱，使得所述氧化鎢吸附管處于200℃至500℃的高溫下；所述載氣的流量為100毫升 /分鐘至500毫升/分鐘，流經(jīng)所述氧化鎢吸附管的時間為2分鐘至10分鐘。
〔0024〕相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供一種氨氣濃度檢測系統(tǒng)及利用所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)進行氨氣濃度檢測的方法，利用氧化鎢吸附管在常溫下吸附氨氣并對氨氣進行富集濃縮以提高氨氣的濃度，并在加熱高溫下將氨氣予以脫附并將氨氣傳送至濃度檢測器，從而檢測出氨氣的濃度，具有檢測靈敏度高及檢測精度高等優(yōu)點。

〔0025〕圖1為本發(fā)明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)在第一實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
〔0026〕圖2為本發(fā)明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)在第二實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。
〔0027〕 1,2氨氣濃度檢測系統(tǒng)
〔0028〕 101,201待測氣體入口
〔0029〕 103,203載氣入口
(0030) 105,205載氣過濾器
(0031) 107,207氧化鎢吸附管
〔0032〕 109,209濃度檢測器
〔0033〕 111流量計
〔0034〕 211&第一流量計
〔0035〕 21113第二流量計
〔0036〕 113，213抽氣泵
〔0037〕 1158,2158第一三通閥
〔0038〕 115、2156第二三通閥
〔0039〕 1150,2150第三三通閥
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的氨氣濃度檢測技術一般都不適用于檢測超低濃度 (PPt水平至ppb水平)氨氣或者存在檢測精度不高等問題。因此，本發(fā)明的發(fā)明人對現(xiàn)有技術進行了改進，提出了氨氣濃度檢測系統(tǒng)及其檢測方法，利用氧化鎢吸附管在常溫下吸附氨氣-高溫下脫附氨氣的方法提升氨氣的濃度，并利用高靈敏度的濃度檢測器檢測出氨氣濃度，具有靈敏度高及精度高等優(yōu)點。以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所掲示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的形態(tài)、數(shù)量及比例可為ー種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復雜。第一實施例:圖I顯示為本發(fā)明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)在第一實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā) 明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)，應用于氨氣濃度檢測技術中。如圖I所示，所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)I包括待測氣體入口 101、載氣入口 103、載氣過濾器105、氧化鎢吸附管107、吸附管加熱控制器(未在圖I中予以顯示)、濃度檢測器 109、流量計111、以及抽氣泵113。以下對上述各個元部件進行詳細描述。待測氣體入口 101用于供待測氣體的輸入，所述待測氣體中可能含有超低濃度的氨氣。在本實施例中，待測氣體入口 101通過第一三通閥115a與氧化鎢吸附管107的第一端連通，利用氧化鎢吸附管107吸附待測氣體中的氨氣。在這里，將待測氣體入口 101通過第一三通閥115a與氧化鎢吸附管107構(gòu)成的部分稱為第一氣體子通道。在一具體應用中，優(yōu)選地，氧化鎢吸附管107為石英管或高硼硅玻璃管，其內(nèi)徑為2毫米至5毫米，在管的內(nèi) 壁表面鍍有氧化鎢(WO3X載氣入口 103,用于供載氣的輸入。載氣過濾器105,用于對經(jīng)由載氣入口 103輸入進來的載氣進行過濾以去除揮發(fā)性有機化合物及氨氣等可被濃度檢測器109檢測到的氣體。在本實施例中，載氣入口 103與載氣過濾器105的第一端連通,載氣過濾器105的第ニ端通過第一三通閥115a與氧化鎢吸附管107的第一端連通。這樣，氧化鎢吸附管107通過第一三通閥115a與連通有載氣過濾器105的載氣入口 103構(gòu)成第二氣體子通道。在一具體應用中，優(yōu)選地，載氣過濾器105可以是活性炭過濾管。抽氣泵113與流量計111連通。在本實施例中，在氧化鎢吸附管107與連通有抽氣泵113的流量計111之間包括第二三通閥115b和第三三通閥115c，利用第二三通閥115b 和第三三通閥115c可以形成兩條氣體通道，這樣，氧化鎢吸附管107通過第二三通閥115b 和第三三通閥115c與連通有抽氣泵113的流量計111可以構(gòu)成第三氣體子通道和第四氣體子通道。特別地，濃度檢測器109位于所述第四氣體子通道上，即，氧化鎢吸附管107通過第二三通閥115b與濃度檢測器109相連，濃度檢測器109通過第三三通閥115c與流量計111相連。在一具體應用中，優(yōu)選地，流量計111還可以配置有調(diào)節(jié)閥(未在圖1中予以顯示)及流量顯示單元(未在圖1中予以顯示)，所述調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)所述流量計的流量范圍為100 毫升/分鐘至3000毫升/分鐘，所述流量顯示單元可以是例如液晶顯示屏，以數(shù)字形式顯示流量。濃度檢測器109可以是光離子化(Photo-Ionization Detector, PID)檢測器。再者，根據(jù)如圖1所示的結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)中一方面，所述第一氣體子通道與所述第三氣體子通道構(gòu)成待測氣體吸附通道(包括待測氣體入口 101、第一三通閥115a、氧化鎢吸附管107、第二三通閥115b、第三三通閥115c、流量計 111、以及抽氣泵113)，利用氧化鎢吸附管107吸附在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體中的氨氣；而在另一方面，所述第二氣體子通道與所述第四氣體子通道構(gòu)成脫附檢測通道(包括載氣入口 103、載氣過濾器105、第一三通閥115a、氧化鎢吸附管107、第二三通閥115b、濃度檢測器109、第三三通閥115c、流量計111、以及抽氣泵113)，利用加熱氧化鎢吸附管107將吸附的氨氣予以脫附，脫附的所述氨氣伴隨著載氣被輸送至濃度檢測器109 以供檢測所述氨氣的濃度。為使得氧化鎢吸附管107將吸附的氨氣予以脫附，在本實施例中，為氧化鎢吸附管107還配置了吸附管加熱控制器(未在圖1中予以顯示)。所述吸附管加熱控制器包括溫度控制單元，用于設定加熱溫度的目標值；加熱單元，用于對氧化鎢吸附管107進行加熱；溫度顯示單元，用于顯示經(jīng)加熱的氧化鎢吸附管107的溫度。較佳地，所述溫度控制單元的調(diào)節(jié)精度為l°c，所述加熱單元的最高加熱溫度為500°C，所述溫度顯示單元可以以數(shù)字形式顯示出所述加熱溫度值。如上所述本發(fā)明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)，通過三個三通閥，構(gòu)建了待測氣體吸附通道和脫附檢測通道，利用氧化鎢吸附管107在常溫狀態(tài)下吸附待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體中的氨氣，再利用氧化鎢吸附管107在加熱高溫狀態(tài)下將吸附的氨氣予以脫附，脫附的所述氨氣被輸送至濃度檢測器109，由濃度檢測器109檢測所述氨氣的濃度，具有檢測靈敏度聞及檢測精度聞等優(yōu)點。本發(fā)明另提供了利用上述氨氣濃度檢測系統(tǒng)進行氨氣濃度檢測的方法，以下將結(jié) 合圖1對本發(fā)明的氨氣濃度檢測方法進行詳細描述。首先，操控第一三通閥115a、第二三通閥115b、第三三通閥115c，使得由第一氣體子通道與第三氣體子通道構(gòu)成的待測氣體吸附通道打開。之后，待測氣體從待測氣體入口 101進入并依序流經(jīng)第一三通閥115a、氧化鎢吸附管107、第二三通閥115b、第三三通閥115c、流量計111、以及抽氣泵113，其中，待測氣體中的氨氣被處于常溫狀態(tài)下的氧化鎢吸附管107所吸附。在具體應用中，所述待測氣體的流量為1升/分鐘至3升/分鐘，流經(jīng)氧化鎢吸附管107的時間為20分鐘至60分鐘。然后，操控第一三通閥115a、第二三通閥115b、第三三通閥115c，使得由第二氣體子通道與第四氣體子通道構(gòu)成的脫附檢測通道打開。接著，載氣(例如為室內(nèi)空氣)從載氣入口 103進入并依序流經(jīng)載氣過濾器105、第一三通閥115a、氧化鎢吸附管107、第二三通閥115b、濃度檢測器109、第三三通閥115c、流量計111、以及抽氣泵113，其中，載氣過濾器105用于對所述載氣進行過濾以去除揮發(fā)性有機化合物及氨氣等可被濃度檢測器109檢測到的氣體，氧化鎢吸附管107被實施加熱處理后將原先吸附的氨氣予以脫附釋放出，所述氨氣伴隨著載氣在流經(jīng)濃度檢測器時被檢測出濃度。在具體應用中，所述加熱脫附處理包括對氧化鎢吸附管107進行加熱，使得氧化鎢吸附管107處于200°C至500°C的高溫下；所述載氣的流量為100毫升/分鐘至500毫升 /分鐘，流經(jīng)氧化鎢吸附管107的時間為2分鐘至10分鐘。在本實施例中，利用氧化鎢吸附管107將氨氣吸附和脫附(其中，吸附過程中的氣體流量及流經(jīng)時間要大于脫附過程中的氣體流量和流經(jīng)時間)，氨氣進行富集濃縮(提高氨氣的濃度)，最大濃縮比可達到1000倍，更有利于后續(xù)的濃度檢測。例如,一般,所述氨氣的濃度可以很低，例如為ppt (10_12)水平至ppb (10_9)水平，而經(jīng)由氧化鎢吸附管107吸附和脫附后，氨氣的濃度則可提高至數(shù)十ppb水平至ppm水平。另外，脫附的所述氨氣伴隨著載氣被輸送至濃度檢測器109，由濃度檢測器109 檢測所述氨氣的濃度。在這里，優(yōu)選地，濃度檢測器109為光離子化(Photo-Ionization Detector, PID)檢測器，光離子化檢測器是一個高度靈敏、適用范圍廣泛的檢測器，可以檢測lppb到上萬 ppm的揮發(fā)性有機化合物(V0C)和其它氣體。光離子化檢測器使用了一個紫外燈(UV)光源將待檢測氣體分子電離成可被檢測器檢測到的正負離子(離子化)，檢測器電極捕捉到離子化了的氣體的正負電荷并將其轉(zhuǎn)化為電流信號，所述電流信號和待測氣體濃度之間存在線性關系，通過與標準濃度信號對照，即可實現(xiàn)氣體濃度的測量。從理論上說，任何一種元素的原子和化合物都可以被離子化，只是它們在電離時所需的能量各不相同，而這種可以激發(fā)化合物中一個電子，即將化合物電離或離子化的能量被稱為電離能或“電離電位”，它以eV為計量單位。由紫外燈發(fā)出的紫外光的能量也以eV 為單位。如果待測氣體分子的電離電位低于紫外燈的發(fā)射能量，那么，這種氣體分子就可以被離子化，這種氣體或蒸氣也就可以被光離子化檢測器檢測。以本發(fā)明中的氨氣為例，氨氣的電離電位為10. 16eV，它可以被配置有10. 6eV紫外燈的光離子化檢測器檢測，其檢測下限在lOppb左右。因此，在本發(fā)明中，對半導體工業(yè)的無塵室等ppb水平以下超低濃度氨氣的檢測，利用氧化鎢吸附管107的吸附和脫附后可以對氨氣進行富集濃縮到lOppb以上，這樣就可很容易地被光離子化檢測器準確檢測出。第二實施例:圖2顯示為本發(fā)明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)在第二實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)2包括待測氣體入口 201、載氣入口 203、載氣過濾器205、氧化鎢吸附管207、吸附管加熱控制器(未在圖2中予以顯示)、濃度檢測器 209、第一流量計211a、第二流量計211b、以及抽氣泵213。以下對上述各個元部件進行詳細描述。待測氣體入口 201用于供待測氣體的輸入，所述待測氣體中可能含有超低濃度的氨氣。在本實施例中，待測氣體入口 201通過第一三通閥215a與氧化鎢吸附管207的第一端連通，利用氧化鎢吸附管207吸附待測氣體中的氨氣。在這里，將待測氣體入口 201通過第一三通閥215a與氧化鎢吸附管207構(gòu)成的部分稱為第一氣體子通道。載氣入口 203用于供載氣的輸入。載氣過濾器205用于對經(jīng)由載氣入口 203輸入進來的載氣進行過濾以去除揮發(fā)性有機化合物及氨氣等可被濃度檢測器209檢測到的氣體。在本實施例中，載氣入口 203與載氣過濾器205的第一端連通，載氣過濾器205的第二端通過第一三通閥215a與氧化鎢吸附管207的第一端連通。這樣，氧化鎢吸附管207通過第一三通閥215a與連通有載氣過濾器205的載氣入口 203構(gòu)成第二氣體子通道。在氧化鎢吸附管207與連通有抽氣泵213之間包括第二三通閥215b和第三三通閥215c，利用第二三通閥215b和第三三通閥215c可以形成兩條氣體通道，這樣，氧化鎢吸附管207通過第二三通閥215b和第三三通閥215c與抽氣泵213可以構(gòu)成第三氣體子通道和第四氣體子通道。特別地，在本實施例中，提供了兩個流量計。具體地，第一流量計211a位于所述第三氣體子通道上，用于對在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體進行流量的調(diào)節(jié)和檢測；第二流量計211b位于所述第四氣體子通道上，用于對在所述脫附檢測通道中流經(jīng)的載氣進行流量的調(diào)節(jié)和檢測。在一具體應用中，優(yōu)選地，第一流量計211a和第二流量計211b 還可以配置有用于調(diào)節(jié)流量的調(diào)節(jié)閥(未在圖2中予以顯示)及用于顯示流量的顯示單元 (未在圖2中予以顯示)。相比于提供一個流量計111(與抽氣泵113相連，用于對在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體和在所述脫附檢測通道中流經(jīng)的載氣進行流量的調(diào)節(jié)和檢測)的第一實施例，在第二實施例中，通過在待測氣體吸附通道中和脫附檢測通道中分別設置了第一流量計211a和第二流量計211b(這兩個流量計可以具有相同的量程或不同的量程)，增加了流量計的專用性，并可根據(jù)通道中的氣體特性更便于對這些氣體分別進行有針對性的流量控制(例如第一流量計211a用于控制所述待測氣體吸附通道中的氣體流量及時間，例如待測氣體的流量為1升/分鐘至3升/分鐘，時間為20分鐘至60分鐘；第二流量計211b用于控制所述脫附檢測通道中的氣體流量及時間，例如載氣的流量為100毫升/分鐘至500 暈升/分鐘，時間為2分鐘至10分鐘),從而提聞流量控制的精度，進一步提聞氣氣檢測精度。另外，濃度檢測器209位于所述第四氣體子通道上，并與同樣位于所述第四氣體子通道上的第二流量計211b相連。具體地，濃度檢測器209可以是光離子化 (Photo-Ionization Detector, PID)檢測器。再者，根據(jù)如圖2所示的結(jié)構(gòu)示意圖，在本發(fā)明提供的氨氣濃度檢測系統(tǒng)中一方面，所述第一氣體子通道與所述第三氣體子通道構(gòu)成待測氣體吸附通道(包括待測氣體入口 201、第一三通閥215a、氧化鎢吸附管207、第二三通閥215b、第一流量計211a、第三三通閥215c、以及抽氣泵213)，利用氧化鎢吸附管207吸附在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng) 的待測氣體中的氨氣；而在另一方面，所述第二氣體子通道與所述第四氣體子通道構(gòu)成脫附檢測通道(包括載氣入口 203、載氣過濾器205、第一三通閥215a、氧化鎢吸附管207、第二三通閥215b、濃度檢測器209、第二流量計211b、第三三通閥215c、以及抽氣泵213)，利用加熱氧化鎢吸附管207將吸附的氨氣予以脫附，脫附的所述氨氣伴隨著載氣被輸送至濃度檢測器209以供檢測所述氨氣的濃度。本發(fā)明另提供了利用上述氨氣濃度檢測系統(tǒng)進行氨氣濃度檢測的方法，以下將結(jié) 合圖2對本發(fā)明的氨氣濃度檢測方法進行詳細描述。首先，操控第一三通閥215a、第二三通閥215b、第三三通閥215c，使得由第一氣體子通道與第三氣體子通道構(gòu)成的待測氣體吸附通道打開。
之后，待測氣體從待測氣體入口 201進入并依序流經(jīng)第一三通閥215a、氧化鎢吸附管207、第二三通閥215b、第一流量計211a、第三三通閥215c、以及抽氣泵213，其中，待測氣體中的氨氣被處于常溫狀態(tài)下的氧化鎢吸附管207所吸附。在這過程中，所述待測氣體的流量為I升/分鐘至3升/分鐘，流經(jīng)氧化鎢吸附管107的時間為20分鐘至60分鐘。然后，操控第一三通閥215a、第二三通閥215b、第三三通閥215c，使得由第二氣體子通道與第四氣體子通道構(gòu)成的脫附檢測通道打開。接著，載氣(例如為室內(nèi)空氣)從載氣入口 203進入并依序流經(jīng)載氣過濾器205、第一三通閥215a、氧化鎢吸附管207、第二三通閥215b、濃度檢測器209、第二流量計21 lb、第三三通閥215c、以及抽氣泵213，其中，載氣過濾器205用于對所述載氣進行過濾以去除揮發(fā)性有機化合物及氨氣等可被濃度檢測器209檢測到的氣體，氧化鎢吸附管207被實施加熱處理后將原先吸附的氨氣予以脫附釋放出，所述氨氣隨著載氣在流經(jīng)濃度檢測器時被檢測出濃度。在這過程中，所述加熱脫附處理包括對氧化鎢吸附管207進行加熱，使得氧化鎢吸附管207處于200°C至500°C的高溫下；所述載氣的流量為100毫升/分鐘至500毫升 /分鐘，流經(jīng)氧化鎢吸附管207的時間為2分鐘至10分鐘。在本實施例中，利用氧化鎢吸附管207將氨氣吸附和脫附(其中，吸附過程中的氣體流量及流經(jīng)時間要大于脫附過程中的氣體流量和流經(jīng)時間)，對氨氣進行富集濃縮(提高氨氣的濃度)，最大濃縮比可達到1000倍,更有利于后續(xù)的濃度檢測。另外，脫附的所述氨氣被輸送至濃度檢測器209，由濃度檢測器209檢測所述氨氣的濃度。在這里，優(yōu)選地，濃度檢測器209為光離子化(Photo-Ionization Detector, PID) 檢測器，綜上所述，本發(fā)明提供一種氨氣濃度檢測系統(tǒng)及利用所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)進行氨氣濃度檢測的方法，利用氧化鎢吸附管在常溫下吸附氨氣，并在加熱高溫下將氨氣予以脫附，通過吸附和脫附對氨氣進行富集濃縮以提高氨氣的濃度，并將氨氣傳送至濃度檢測器，從而檢測出氨氣的濃度，具有檢測靈敏度高及檢測精度高等優(yōu)點。上述實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進行修改。因此，本發(fā) 明的權利保護范圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種氨氣濃度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括待測氣體入口、載氣入口、載氣過濾器、氧化鎢吸附管、吸附管加熱控制器、濃度檢測器、以及抽氣泵；其中，所述載氣過濾器與所述載氣入口連通，所述氧化鎢吸附管通過第一三通閥與所述待測氣體入口、連通有所述載氣過濾器的所述載氣入口分別構(gòu)成第一氣體子通道和第二氣體子通道；所述氧化鎢吸附管通過第二三通閥和第三三通閥與所述抽氣泵構(gòu)成第三氣體子通道和第四氣體子通道，所述濃度檢測器位于所述第四氣體子通道上；所述第一氣體子通道與所述第三氣體子通道構(gòu)成待測氣體吸附通道，利用所述氧化鎢吸附管吸附所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體中的氨氣；所述第二氣體子通道與所述第四氣體子通道構(gòu)成脫附檢測通道，利用經(jīng)所述吸附管加熱控制器加熱的所述氧化鎢吸附管而將吸附的氨氣予以脫附，脫附的所述氨氣伴隨著經(jīng)過載氣過濾器過濾的載氣被輸送至濃度檢測器以供檢測所述氨氣的濃度。
2.根據(jù)權利要求I所述的氨氣濃度檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述抽氣泵相連的流量計，用于對在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體和在所述脫附檢測通道中流經(jīng)的載氣進行流量的調(diào)節(jié)和檢測。
3.根據(jù)權利要求I所述的氨氣濃度檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括位于所述第三氣體子通道上的第一流量計，用于對在所述待測氣體吸附通道中流經(jīng)的待測氣體進行流量的調(diào)節(jié)和檢測；位于所述第四氣體子通道上的第二流量計，用于對在所述脫附檢測通道中流經(jīng)的載氣進行流量的調(diào)節(jié)和檢測。
4.根據(jù)權利要求I所述的氨氣濃度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述吸附管加熱控制器包括溫度控制單元，用于設定加熱溫度的目標值；加熱單元；以及溫度顯示單元。
5.根據(jù)權利要求4所述的氨氣濃度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱單元的最高加熱溫度為500°C ;所述溫度控制單元的調(diào)節(jié)精度為1°C。
6.根據(jù)權利要求I所述的氨氣濃度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述濃度檢測器為光離子化PID檢測器。
7.一種利用如權利要求I至6中任一項所述的氨氣濃度檢測系統(tǒng)進行氨氣濃度檢測的方法，所述氨氣濃度檢測系統(tǒng)包括待測氣體入口、載氣入口、載氣過濾器、氧化鎢吸附管、吸附管加熱控制器、濃度檢測器、以及抽氣泵；其特征在于，所述檢測方法包括吸附過程操控第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥，使得由第一氣體子通道與第三氣體子通道構(gòu)成的待測氣體吸附通道打開，待測氣體從待測氣體入口進入并依序流經(jīng)第一三通閥、氧化鎢吸附管、第二三通閥、第三三通閥、以及抽氣泵，其中，待測氣體中的氨氣被處于常溫狀態(tài)下的氧化鎢吸附管所吸附；脫附檢測過程操控第一三通閥、第二三通閥、第三三通閥，使得由第二氣體子通道與第四氣體子通道構(gòu)成的脫附檢測通道打開，載氣從載氣入口進入并依序流經(jīng)載氣過濾器、第一三通閥、氧化鎢吸附管、第二三通閥、濃度檢測器、第三三通閥、以及抽氣泵，其中，氧化鎢吸附管被實施加熱脫附處理后將原先吸附的氨氣予以脫附釋放出，所述氨氣在流經(jīng)濃度檢測器時被檢測出濃度。
8.根據(jù)權利要求7所述的氨氣濃度檢測方法，其特征在于，在所述吸附過程中，所述待測氣體中氨氣的濃度為PPt水平至ppb水平；在脫附檢測過程中，脫附后的氨氣進入載氣后的濃度為數(shù)十PPb水平至ppm水平。
9.根據(jù)權利要求7所述的氨氣濃度檢測的方法，其特征在于，在所述吸附過程中，所述待測氣體的流量為I升/分鐘至3升/分鐘，流經(jīng)所述氧化鎢吸附管的時間為20分鐘至60分鐘。
10.根據(jù)權利要7或9所述的氨氣濃度檢測的方法，其特征在于，在所述脫附檢測過程中，所述加熱脫附處理包括對所述氧化鎢吸附管進行加熱，使得所述氧化鎢吸附管處于200°C至500°C的高溫下；所述載氣的流量為100毫升/分鐘至500毫升/分鐘，流經(jīng)所述氧化鎢吸附管的時間為2分鐘至10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氨氣濃度檢測系統(tǒng)及其檢測方法，檢測系統(tǒng)包括氧化鎢吸附管通過第一三通閥與待測氣體入口、連通有載氣過濾器的載氣入口分別構(gòu)成第一氣體子通道和第二氣體子通道；氧化鎢吸附管通過第二三通閥和第三三通閥與抽氣泵構(gòu)成第三氣體子通道和第四氣體子通道，濃度檢測器位于第四氣體子通道上；第一氣體子通道與第三氣體子通道構(gòu)成待測氣體吸附通道，利用氧化鎢吸附管吸附流經(jīng)的待測氣體中的氨氣；第二氣體子通道與第四氣體子通道構(gòu)成脫附檢測通道，利用加熱氧化鎢吸附管將吸附的氨氣予以脫附，脫附的氨氣伴隨著載氣被輸送至濃度檢測器以供檢測氨氣的濃度。本發(fā)明能適用于超低濃度的氨氣的濃度檢測，具有檢測靈敏度高及檢測精度高等優(yōu)點。
文檔編號G01N27/66GK102661992SQ20121014902
公開日2012年9月12日申請日期2012年5月14日優(yōu)先權日2012年5月14日
發(fā)明者俞志鶴, 鄭茜申請人:華瑞科學儀器(上海)有限公司