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如何確保標(biāo)準(zhǔn)氣體的均勻性你知道嗎
信息來源：news.mrdj88.cn | 發(fā)布時(shí)間：2025年06月11日
“標(biāo)準(zhǔn)氣體”是指引用氣體工業(yè)術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)氣體。這是一個(gè)高度均勻、穩(wěn)定性好、數(shù)量準(zhǔn)的測量標(biāo)準(zhǔn)。襄陽工業(yè)氣體廠家介紹以下是標(biāo)準(zhǔn)氣體,高純氣體標(biāo)準(zhǔn)的一些內(nèi)容：
主要成分的純度
純氮標(biāo)準(zhǔn)氣等單一組分的標(biāo)準(zhǔn)氣體對其主要成分的純度要求很高。以電子工業(yè)中的高純氮為例，其純度一般符合要求 99.999% 上面。這是因?yàn)樵陔娮有酒圃爝^程中，即使是微量的雜質(zhì)氣體也會影響芯片的性能，例如短路或半導(dǎo)體的電氣性能。
對于多組分標(biāo)準(zhǔn)氣體，對主要成分的純度也有嚴(yán)格的規(guī)定。例如，在環(huán)境監(jiān)測中含有二氧化硫和二氧化氮的標(biāo)準(zhǔn)氣體中，為了確保校準(zhǔn)監(jiān)測儀器的準(zhǔn)性，必須確保二氧化硫和二氧化氮的純度在分析方法要求的范圍內(nèi)。通常，二氧化硫的純度不應(yīng)低于二氧化氮純度不得低于99.5% 99.0%。
標(biāo)準(zhǔn)氣體中的雜質(zhì)含量必須嚴(yán)格控制。例如，在氫標(biāo)準(zhǔn)氣體中，氧雜質(zhì)含量需要控制在非常低的水平。氧雜質(zhì)含量通常低于高精度氣相色譜分析中使用的一些氫標(biāo)準(zhǔn)氣體 1 ppm(百萬分之一)。由于氧氣在某些分析過程中可能與氫氣發(fā)生反應(yīng)，干擾分析結(jié)果，或損壞氣相色譜儀中的導(dǎo)熱探測器等分析儀器中的一些敏感部件。
定值方法要求
標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的固定方法必須可靠可追溯。最常用的固定方法包括重量法和比較法。重量法是通過準(zhǔn)稱量標(biāo)準(zhǔn)氣體中各組分的質(zhì)量來確定其濃度的測量方法。該方法精度高，如制備高精度一氧化碳 - 當(dāng)二氧化碳與標(biāo)準(zhǔn)氣體混合時(shí)，可以控制重量法的不確定性±0.1% 以內(nèi)。
比較方法是將待定值的標(biāo)準(zhǔn)氣體與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行比較分析，如氣相色譜法或紅外吸收光譜法。該方法的準(zhǔn)性取決于已知濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體的準(zhǔn)性和分析儀器的準(zhǔn)性。在使用比較法定值時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格校準(zhǔn)和分析儀器，并將測量誤差控制在合理范圍內(nèi)。例如，氣相色譜儀的測量誤差不得超過常見成分±2%。
標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的不確定性是衡量其準(zhǔn)性的重要指標(biāo)。不確定性包括原材料純度、定值方法誤差、氣體混合均勻性等各種因素造成的誤差。不同級別的標(biāo)準(zhǔn)氣體有不同的不確定性要求。例如，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備的一級標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的不確定性通常可以控制在±0.5% 內(nèi)部；對于某些工業(yè)應(yīng)用的二級標(biāo)準(zhǔn)氣體，不確定性可能在于±2% - ±5% 兩者之間。不確定性較低的一級標(biāo)準(zhǔn)氣體通常用于科學(xué)研究、高精度儀器校準(zhǔn)等應(yīng)用場景。
氣體混合要求
標(biāo)準(zhǔn)氣體需要在制備過程中充分混合，以確保其均勻性。不同的氣體成分有不同的混合方法。對于氮?dú)夂脱鯕獾纫子诨旌系臍怏w，可以采用簡單的動態(tài)混合方法，使兩種氣體在一定的流速和壓力下完全混合。根據(jù)氣體的性質(zhì)和容器的大小，需要確定混合時(shí)間和流速等參數(shù)。例如，在一個(gè) 5L 氣瓶中混合氮?dú)夂脱鯕獾暮趿繛?20% 標(biāo)準(zhǔn)氣體，通常需要一定的流速(例如) 0.5L/min）持續(xù)混合1 - 2小時(shí)，以達(dá)到良好的均勻性。
對于一些難以混合的氣體，如有機(jī)蒸汽和惰性氣體，可能需要特殊的混合技術(shù)，如超聲波混合或混合容器和混合裝置。這些技術(shù)有助于打破氣體之間的界面張力，使其更好地混合。
測試標(biāo)準(zhǔn)氣體均勻性的方法主要包括壓力法和分析儀器法。壓力法是通過測量氣體在不同位置或時(shí)間的壓力變化來推斷氣體的均勻性。如果標(biāo)準(zhǔn)氣體在不同位置的壓力基本相同，且壓力在一段時(shí)間內(nèi)變化很小，則表明氣體的均勻性良好。例如，對于裝有標(biāo)準(zhǔn)氣體的氣瓶，如果壓差在允許范圍內(nèi)（如小于），則在靜置一段時(shí)間后測量氣瓶頂部、中部和底部的壓力 0.01MPa)，可以初步判斷氣體均勻性好。
分析儀器法是利用高精度分析儀器在不同的位置或時(shí)間分析標(biāo)準(zhǔn)氣體的成分。例如，如果不同取樣口的濃度偏差在規(guī)定范圍內(nèi)（如小于），則使用氣相色譜儀在不同的取樣口分析標(biāo)準(zhǔn)氣體的成分±0.2%)，說明氣體均勻性符合標(biāo)準(zhǔn)。
物理穩(wěn)定性
在儲存和使用標(biāo)準(zhǔn)氣體時(shí)，其物理狀態(tài)（如壓力、溫度等）需要保持相對穩(wěn)定。對于壓縮氣體的標(biāo)準(zhǔn)氣體，如壓縮氣體的標(biāo)準(zhǔn)氣體，氣瓶的壓力應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)波動。一般來說，氣瓶的壓力設(shè)計(jì)有安全上限和下限。例如，普通高壓氣瓶的壓力上限為 15MPa 下限一般在1左右 - 在2MPa左右，當(dāng)壓力低于下限的時(shí)候，可能會影響標(biāo)準(zhǔn)氣體輸出的穩(wěn)定性和準(zhǔn)性。同時(shí)，溫度的變化也會影響氣體的物理狀態(tài)。當(dāng)儲存標(biāo)準(zhǔn)氣體時(shí)，環(huán)境溫度通常需要控制在一定范圍內(nèi)，例如0 - 40℃，防止氣體流動性受到鋼瓶內(nèi)壓過高或溫度過低的影響。
標(biāo)準(zhǔn)氣體的化學(xué)穩(wěn)定性主要是指其成分不應(yīng)與容器壁等材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，對于含有硫化氫和氧氣的標(biāo)準(zhǔn)氣體，應(yīng)防止氧化還原反應(yīng)和硫單質(zhì)等雜質(zhì)在儲存過程中發(fā)生。這就要求容器材料具有良好的化學(xué)慣性，如常用的不銹鋼或特殊涂層鋼瓶。同時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)氣體的配方設(shè)計(jì)中，還應(yīng)考慮每種成分的化學(xué)相容性，以避免不相容氣體的混合降低化學(xué)穩(wěn)定性。一些標(biāo)準(zhǔn)氣體還將添加穩(wěn)定劑，例如在一些含氯標(biāo)準(zhǔn)氣體中添加少量氮作為穩(wěn)定劑。
