本发明为一种用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其结构包括进样系统，切换阀，色谱柱，放空针阀和检测器，其特征在于：所述进样系统包括样品进口、样品出口、第一定量管、第二定量管、第三定量管；所述切换阀包括第一切换阀、第二切换阀、第三切换阀、第四切换阀、第五切换阀；所述色谱柱包括第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱、第四色谱柱、第五色谱柱、第六色谱柱；所述放空针阀包括第一针阀、第二针阀、第三针阀）、第四针阀、第五针阀、第六针阀；所述检测器包括氦离子化第一检测器PDD1和第二检测器PDD2。本发明一次进样即完成电子级六氟乙烷中各个无机杂质的色谱分析，且灵敏度高、重复性好，符合标准。
1.用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其结构包括进样系统，切换阀，色谱柱，放空针阀和检测器，其特征在于：所述气相色谱仪的第一切换阀（1）上设有第一定量管（8）和第二定量管（9），第二切换阀（2）上设有第一针阀（24）和第二针阀（25），第三切换阀（3）上设有第三针阀（26）、第四针阀（27）和第一检测器PDD1（6），第四切换阀（4）上设有第四色谱柱（14）和第三定量管（10），第五切换阀（5）上设有第五针阀（28）、第六针阀（29）和第二检测器PDD2（7）；第一切换阀（1）和第二切换阀（2）之间由所设的第一色谱柱（11）连接，第二切换阀（2）和第三切换阀（3）之间由所设的第二色谱柱（12）连接，第一切换阀（1）和第三切换阀（3）之间由所设的第三色谱柱（13）连接，第四切换阀（4）和第五切换阀（5）之间由所设的第五色谱柱（15）和第六色谱柱（16）连接。
2.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述气相色谱仪的第一载气（19）气路与第一切换阀（1）的④号接口连接、第二载气（20）气路与第一切换阀（1）的⑨号接口连接；样品进口与第一切换阀（1）的①号接口连接，第一切换阀（1）的②号接口和第四切换阀（4）的①号接口连接；第一切换阀（1）的⑦号接口与第一切换阀（1）的⑩号接口连接的管路上设有第一定量管（8）,第一切换阀（1）的③号接口与第一切换阀（1）的⑥号接口连接的管路上设有第二定量管（9）；第一切换阀（1）的⑤号接口和第二切换阀（2）的⑤号接口连接的管路上设有第一色谱柱（11）；第一切换阀（1）的⑧号接口和第三切换阀（3）的④号接口连接的管路上设有第三色谱柱（13）。
3.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述气相色谱仪的第三载气（21）气路与第二切换阀（2）的①号接口连接；第一针阀（24）与第二切换阀（2）的④号接口连接，第二针阀（25）与第二切换阀（2）的②号接口连接；第二切换阀（2）的⑥号接口与第三切换阀（3）的⑥号接口连接的管路上设有第二色谱柱（12）。
4.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述的第三针阀（26）与第三切换阀（3）的③号接口连接，第四针阀（27）与第三切换阀（3）的①号接口连接；第一检测器PDD1（6）与第三切换阀（3）的⑤号接口连接。
5.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述气相色谱仪的第四载气（22）气路与第四切换阀（4）的④号接口连接、第五载气（23）气路与第四切换阀（4）的⑦号接口连接，样品出口与第四切换阀（4）的②号接口连接；第四切换阀（4）的③号接口与第四切换阀（4）的⑩号接口连接的管路上设有第三定量管（10）；第四切换阀（4）的⑤号接口与第四切换阀（4）的⑨号接口连接的管路上设有第四色谱柱（14）；第四切换阀（4）的⑥号接口与第五切换阀（5）的⑥号接口连接的管路上设有第五色谱柱（15），第四切换阀（4）的⑧号接口与第五切换阀（5）的④号接口连接的管路上设有第六色谱柱（16）。
6.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述的第五针阀（28）与第五切换阀（5）的①号接口连接，第六针阀（29）与第五切换阀（5）的③号接口连接；第二检测器PDD2（7）与第五切换阀（5）的⑤号接口连接。
7.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述的第一切换阀（1）和第四切换阀（4）为十通吹扫气动切换阀，第二切换阀（2）、第三切换阀（3）、第五切换阀（5）为六通吹扫气动切换阀。
8.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述的第一色谱柱（11）和第二色谱柱（12）为30m的Al2O3毛细柱；第三色谱柱（13）为50m的Al2O3毛细柱；第四色谱柱（14）和第六色谱柱（16）为2m的Porapak Q填充柱；第五色谱柱（15）为2m的5A分子筛填充柱。
9.根据权利要求 1 所述的用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其特征在于：所述的第一检测器PDD1（6）和第二检测器PDD2（7）采用氦离子化检测器。
用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪
技术领域
[0001] 本发明涉及一种气相色谱仪，特别是公开一种专门针对电子级六氟乙烷中微量杂质分析的检测设备，利用PDD检测器的高灵敏度检测六氟乙烷中ppb级别的杂质，特别解决了六氟乙烷中三氟一氯甲烷（R13）分析的难点，实现了电子级六氟乙烷中微量杂质的全分析。
背景技术
[0002] 六氟乙烷又称全氟乙烷，是乙烷中六个氢原子全部被氟原子取代后的产物，其又名氟碳116（R116）。六氟乙烷为无色无嗅无味不可燃的无毒气体，基本不溶于水，微溶于醇，其物理化学性质稳定。
[0003] 六氟乙烷主要应用在低温制冷与电子清洗及蚀刻行业，另外少部分应用在医学手术中及其它新开发的领域。随着半导体产业的发展，整个电子工业对电子气体气源纯度的要求也越来越高，对于电子级六氟乙烷中的杂质测量分析也越来越重要。然而我国目前尚未制定关于电子级六氟乙烷的相关标准，由于相关检测方法和标准的缺失，国内厂商和用户对于六氟乙烷的质量存在盲点，对生产使用造成了很大影响。
发明内容
[0004] 本发明的目的是解决现有技术出现的问题，设计一种用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，利用中心切割方法解决了了六氟乙烷中R13的分析难点，实现一次进样操作可以完成六氟乙烷中无机杂质（H2、O2+Ar、N2、CO2、CO）和卤代烃杂质（R14、R13、R115、R23、R143a、R113等）的色谱分析杂质的分析，并且利用氦离子化检测器的高灵敏度检测限达到ppb级别。
[0005] 本发明是这样实现的：用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其结构包括进样系统，切换阀，色谱柱，放空针阀和检测器，其特征在于：所述气相色谱仪的第一切换阀1上设有第一定量管8和第二定量管9，第二切换阀2上设有第一针阀24和第二针阀25，第三切换阀3上设有第三针阀26、第四针阀27和第一检测器PDD1 6，第四切换阀4上设有第四色谱柱14和第三定量管10，第五切换阀5上设有第五针阀28、第六针阀29和第二检测器PDD2 7；第一切换阀1和第二切换阀2之间由所设的第一色谱柱11连接，第二切换阀2和第三切换阀3之间由所设的第二色谱柱12连接，第一切换阀1和第三切换阀3之间由所设的第三色谱柱13连接，第四切换阀4和第五切换阀5之间由所设的第五色谱柱15和第六色谱柱16连接。
[0006] 作为优选，所述气相色谱仪的第一载气19气路与第一切换阀1的④号接口连接、第二载气20的气路与第一切换阀1的⑨号接口连接；样品进口17与第一切换阀1的①号接口连接，第一切换阀1的②号接口和第四切换阀4的①号接口连接；第一切换阀1的⑦号接口与第一切换阀1的⑩号接口连接的管路上设有第一定量管8,第一切换阀1的③号接口与第一切换阀1的⑥号接口连接的管路上设有第二定量管9；第一切换阀1的⑤号接口和第二切换阀2的⑤号接口连接的管路上设有第一色谱柱11；第一切换阀1的⑧号接口和第三切换阀3的④号接口连接的管路上设有第三色谱柱13。
[0007] 作为优选，所述气相色谱仪的第三载气21气路与第二切换阀2的①号接口连接；第一针阀24与第二切换阀2的④号接口连接，第二针阀25与第二切换阀2的②号接口连接；第二切换阀2的⑥号接口与第三切换阀3的⑥号接口连接的管路上设有第二色谱柱
12。
[0008] 作为优选，所述的第三针阀26与第三切换阀3的③号接口连接，第四针阀27与第三切换阀3的①号接口连接；第一检测器PDD1 6与第三切换阀3的⑤号接口连接。
[0009] 作为优选，所述气相色谱仪的第四载气22气路与第四切换阀4的④号接口连接、第五载气（23）气路与第四切换阀4的⑦号接口连接，样品出口18与第四切换阀4的②号接口连接；第四切换阀4的③号接口与第四切换阀4的⑩号接口连接的管路上设有第三定量管10；第四切换阀4的⑤号接口与第四切换阀4的⑨号接口连接的管路上设有第四色谱柱14；第四切换阀4的⑥号接口与第五切换阀5的⑥号接口连接的管路上设有第五色谱柱15，第四切换阀4的⑧号接口与第五切换阀5的④号接口连接的管路上设有第六色谱柱16。
[0010] 作为优选，所述的第五针阀28与第五切换阀5的①号接口连接，第六针阀29与第五切换阀5的③号接口连接；第二检测器PDD2 7与第五切换阀5的⑤号接口连接。
[0011] 作为优选，所述的第一切换阀1和第四切换阀4为十通吹扫气动切换阀，第二切换阀2、第三切换阀3、第五切换阀5为六通吹扫气动切换阀。
[0012] 作为优选，所述的第一色谱柱11和第二色谱柱12为30m的Al2O3毛细柱；第三色谱柱13为50m的Al2O3毛细柱；第四色谱柱14和第六色谱柱16为2m的Porapak Q填充柱；第五色谱柱15为2m的5A分子筛填充柱。所述的第一检测器PDD1 6和第二检测器PDD2
7采用氦离子化检测器。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明采用自主创新的色谱流程设计、色谱柱选择和中心切割方法，实现六氟乙烷与其他杂质的完全分离。本发明是一套适合我国国情、为用户所接受、能一次进样操作即可完成分析所需的电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，并且能完成检测六氟乙烷中ppb级别的杂质，实现了电子级六氟乙烷中微量杂质的全分析。
附图说明
[0014] 图1是本发明气相色谱仪的连接结构示意图。
[0015] 图2是本发明的第一切换阀取样并通过第一针阀放空六氟乙烷的流程示意图。
[0016] 图3是本发明的第一切换阀取样结束并通过第一针阀放空六氟乙烷的流程示意图。
[0017] 图4是本发明分析过程中R13进入第二色谱柱中的流程示意图。
[0018] 图5是本发明再次放空六氟乙烷及其他杂质气体和R13进入第一检测器PDD1中的流程示意图。
[0019] 图6是本发明通过第三色谱柱分析六氟乙烷中杂质气体的流程示意图。
[0020] 图7是本发明第四切换阀取样并通过第四色谱柱预分离六氟乙烷的流程示意图。
[0021] 图8是本发明反吹第四色谱柱，使得R14、CO2以及六氟乙烷等进入第五色谱柱并通过第五色谱柱分析H2，O2+Ar，N2，CO的流程示意图。
[0022] 图9是本发明通过第六色谱柱分析R14和CO2的流程示意图。
[0023] 图10是本发明通过第六针阀放空六氟乙烷的流程示意图。
[0024] 图中：1、第一切换阀； 2、第二切换阀； 3、第三切换阀； 4、第四切换阀； 5、第五切换阀； 6、第一检测器PDD1； 7、第二检测器PDD2 ； 8、第一定量管； 9、第二定量管；10、第三定量管； 11、第一色谱柱； 12、第二色谱柱； 13、第三色谱柱； 14、第四色谱柱；
15、第五色谱柱； 16、第六色谱柱； 17、样品进口； 18、样品出口； 19、第一载气； 20、第二载气； 21、第三载气； 22、第四载气； 23、第五载气； 24、第一针阀； 25、第二针阀；
26、第三针阀； 27、第四针阀； 28、第五针阀； 29、第六针阀。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0026] 如附图1所示，本发明用于电子级六氟乙烷中微量杂质分析的气相色谱仪，其结构包括进样系统，切换阀，色谱柱，放空针阀和检测器。第一切换阀1上设有第一定量管8和第二定量管9，第二切换阀2上设有第一针阀24和第二针阀25，第三切换阀3上设有第三针阀26、第四针阀27和第一检测器PDD1 6，第四切换阀4上设有第四色谱柱14和第三定量管10，第五切换阀5上设有第五针阀28、第六针阀29和第二检测器PDD2 7；第一切换阀1和第二切换阀2之间由所设的第一色谱柱11连接，第二切换阀2和第三切换阀3之间由所设的第二色谱柱12连接，第一切换阀1和第三切换阀3之间由所设的第三色谱柱13连接，第四切换阀4和第五切换阀5之间由所设的第五色谱柱15和第六色谱柱16连接。
[0027] 气相色谱仪的第一载气19气路与第一切换阀1的④号接口连接、第二载气20的气路与第一切换阀1的⑨号接口连接；样品进口17与第一切换阀1的①号接口连接，第一切换阀1的②号接口和第四切换阀4的①号接口连接；第一切换阀1的⑦号接口与第一切换阀1的⑩号接口连接的管路上设有第一定量管8,第一切换阀1的③号接口与第一切换阀1的⑥号接口连接的管路上设有第二定量管9；第一切换阀1的⑤号接口和第二切换阀2的⑤号接口连接的管路上设有第一色谱柱11；第一切换阀1的⑧号接口和第三切换阀3的④号接口连接的管路上设有第三色谱柱13。
[0028] 气相色谱仪的第三载气21气路与第二切换阀2的①号接口连接；第一针阀24与第二切换阀2的④号接口连接，第二针阀25与第二切换阀2的②号接口连接；第二切换阀2的⑥号接口与第三切换阀3的⑥号接口连接的管路上设有第二色谱柱12。
[0029] 第三针阀26与第三切换阀3的③号接口连接，第四针阀27与第三切换阀3的①号接口连接；第一检测器PDD1 6与第三切换阀3的⑤号接口连接。
[0030] 气相色谱仪的第四载气22气路与第四切换阀4的④号接口连接、第五载气（23）气路与第四切换阀4的⑦号接口连接，样品出口18与第四切换阀4的②号接口连接；第四切换阀4的③号接口与第四切换阀4的⑩号接口连接的管路上设有第三定量管10；第四切换阀4的⑤号接口与第四切换阀4的⑨号接口连接的管路上设有第四色谱柱14；第四切换阀4的⑥号接口与第五切换阀5的⑥号接口连接的管路上设有第五色谱柱15，第四切换阀4的⑧号接口与第五切换阀5的④号接口连接的管路上设有第六色谱柱16。
[0031] 第五针阀28与第五切换阀5的①号接口连接，第六针阀29与第五切换阀5的③号接口连接；第二检测器PDD2 7与第五切换阀5的⑤号接口连接。
[0032] 第一切换阀1和第四切换阀4为十通吹扫气动切换阀，第二切换阀2、第三切换阀3、第五切换阀5为六通吹扫气动切换阀。
[0033] 第一色谱柱11和第二色谱柱12为30m的Al2O3毛细柱；第三色谱柱13为50m的Al2O3毛细柱；第四色谱柱14和第六色谱柱16为2m的Porapak Q填充柱；第五色谱柱15为2m的5A分子筛填充柱。所述的第一检测器PDD1 6和第二检测器PDD2 7采用氦离子化检测器。
[0034] 本发明采用中心切割、反吹和放空六氟乙烷来实现六氟乙烷与其他杂质的完全分离。具体操作步骤如下：
[0035] a、第一切换阀1采用双进样方式，经过第一定量管8的六氟乙烷利用第三色谱柱13来分离，经过第二定量管8的六氟乙烷利用第一色谱柱11和第二色谱柱12来分离。如附图2所示。
[0036] b、第二切换阀2为六氟乙烷的放空阀并且通过第一色谱柱11来实现R13与六氟乙烷的预分离。在通过2次放空六氟乙烷和第二色谱柱12完全实现R13和六氟乙烷的分离。如附图3，4和5所示。
[0037] c、第三切换阀3为第二色谱柱12和第三色谱柱13上的组分出峰切换阀，利用第三针阀26控制第三色谱柱13上组分的出峰时间，准确地切换第三切换阀3，使得各个组分出峰完全。如附图6所示。
[0038] d、第四切换阀4采用正向进样和发吹六氟乙烷的方式，利用连接在第四切换阀4（十通阀）上的第四色谱柱14实现样品的预分离，使得H2、O2+Ar、N2、CO先进入第五色谱柱15。然后第四切换阀4反吹CF4、CO2，六氟乙烷和其他杂质进入第六色谱柱16分析。如附图7和附图8所示。
[0039] e、第五切换阀5为第五色谱柱15和第六色谱柱16上的组分出峰切换阀，利用第六针阀29控制第六色谱柱16上组分的出峰时间，准确地切换第五切换阀5，使得各个组分出峰完全，如附图9所示。
[0040] f、第五切换阀5还起到放空六氟乙烷和其他杂质作用，通过第六针阀29放空不需要的物质。如附图10所示。
[0041] 本发明具体进样步骤如下：
[0042] 1、切换第一切换阀1和第二切换阀2，第一载气19带着第二定量管9中样品进入第一色谱柱11，其中R13之前的物质全部通过第一针阀24放空（主要放空R116）；第二载气20带着第一定量管8中样品进入第三色谱柱13，进样结束，第一切换阀1切换回初始状态，如附图1、2和3所示。
[0043] 2、当第一载气19带着R13将要从第一色谱柱11流出时切换第二切换阀2，使得R13进入第二色谱柱12，当R13完全进入第二色谱柱12后，再次切换第二切换阀2，通过第一针阀24放空（主要放空R116）。如附图4和附图5所示。
[0044] 3、第二载气20带着样品通过第三色谱柱13再利用第三针阀26放空六氟乙烷，留下出峰较晚的杂质，当R13流出第二色谱柱12由第一检测器PDD1 6出峰后切换第三切换阀3，使得第三色谱柱13上的杂质组分经过第一检测器PDD1 6出峰。如附图6所示。
[0045] 由上述步骤1、2、3实现了六氟乙烷的卤代烃杂质的分析。
[0046] 4、换第四切换阀4，第四载气22带着第三定量管10中样品进入第四色谱柱14，当在第四色谱柱14中CF4（R14）之前的物质全部进入第五色谱柱15后切换第四切换阀4，反吹CF4的物质进入第六色谱柱16。如附图7和附图8所示。
[0047] 5、利用第六针阀29控制第六色谱柱16出峰时间，当在第五色谱柱15上的物质（H2、O2+Ar、N2、CO）全部由第二检测器PDD2 7上出峰后，切换第五切换阀5，使得第六色谱柱16上分离的物质（CF4和CO2）在第二检测器PDD2 7上出峰。如附图9所示。
[0048] 6、当CO2出完峰之后，第五切换阀5回到初始位置，通过第六针阀29放空六氟乙烷等不需要的组分。如附图10所示。
[0049] 由上述步骤4、5、6实现了六氟乙烷中无机杂质的分析。
[0050] 综合上述步骤，本发明实现了电子级六氟乙烷的全分析。
[0051] 以上所述为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请的专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属于本发明专利的保护范围。
