氢化物气体中所含硫化氢的分析方法技术

本方法在密封容器中测量氢化物气体中的硫化氢浓度。密封容器有气体入口、气体出口和金属醋酸盐衬底，入口接受氢化物气流，出口排出氢化物气流。氢化物气流含有一定浓度的硫化氢气体。将氢化物气流通过气体入口引入，使醋酸盐衬底与氢化物气流接触。使氢化物气流中所含的硫化氢气体与醋酸盐衬底反应以改变醋酸盐衬底的光学特性。然后测量醋酸盐衬底的光学特性以确定氢化物气流中所含的硫化氢气体的浓度。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
膦是在利用金属-有机化学蒸汽沉积(MOCVD)法制造发光装置(LED)所使用的反应剂。例如，制造厂家使用膦生产AlInGaP(磷化铝铟镓)LED。遗憾的是，在高ppb或低ppm范围的硫对LED的特性有着不利的影响。例如，甚至高纯度的膦原料也会引起这种硫的污染。硫化氢是这种最常见的污染源。为了消除这种污染源，气体制造厂家需要一种测量膦中数量级为100ppb或更低的硫化氢的分析方法，以便改进纯化产物。将半导体硫的分析推回到膦气体以作为膦生产厂的质量控制或产品检验是不可取的。该方法费钱并高度资源紧张。不能使用依据用氢还原到H2S的总硫分析器，因为在所需要的还原温度下PH3会在催化剂上发生分解。此外，利用氧氧化到SO2来分析总硫是危险的，因为PH3的可燃性。气相色谱法对于测量氢化物中痕量的H2S是一种有争议的方法。该方法尽量理论上是可能的，但不实用，因为H2S的洗脱时间和“粘着性”相接近，将痕量的H2S从约100％的PH3物流中分离出来是困难的。此外，PH3也干扰痕量H2S探测器的信号。最后，就我们所知，醋酸铅纸带分析器从未用于PH3或在有毒的或自燃的气体存在时使用。(膦是居毒的，极限阈(TLV)是300ppbv，在此TLV时，它不会产生气味警报，在空气中也是自燃的)。此外，商用醋酸铅纸带分析器并不合适，因为这种分析器未以密封部件设计。在“气体分析和气体物质试验”中，(美国气体协会，股份有限公司，纽约，代号1945(148页，277-278页))，V.J.Altieri叙述了使用在5％醋酸铅溶液中浸泡过的滤纸条定性检验气体中的硫化氢。本方法将检验纸条的变黑度与未暴露于气体的纸条进行了目视对比。在专利号2,232,622的美国专利“H2S记录器”一文中，D.V.Moses等人叙述了醋酸铅纸带分析器。照射气体经过纸带，纸带通过转筒恒速牵引。用光电池的反射光以光学方法读出污点的变黑度，并与未暴露的纸带进行对比。这是早先用醋酸铅纸带法测定H2S的测试装置的实例。类似地，Moses等人(杜邦公司)在专利号2,551,281的美国专利“自动气体分析器”中公开了上述专利技术的改进。该分析器使气体润湿，并控制纸带的移动和暴露时间。在专利号2,800,397美国专利“分析反应气体的方法和装置”中，offutt等人(标准油公司)公开一种不经过纸带的空气的分析仪。该仪器使用了透射光，而不是反射光来测量带的变黑或H2S。该仪器使空气样品在恒温下润湿。此外，在专利号2,895,807的美国专利“多物流气体分析器”中，Sorg等人提到在相对湿度为30-50％的情况下，使用饱和铬酸钠溶液润湿纸带。在此方法中，样品气流润湿纸带。美国试验和材料协会，ASTM D4323-84，1984，“以改变反射速率进行大气中硫化氢的标准检验方法”中建立了测定空气中H2S的标准方法。该标准使用了Houston Atlas醋酸铅纸带分析器来测量1-3000ppbv范围的H2S。在专利号3,464,799美国专利“气体检测器”中，Kimbell叙述了在爆炸环境中使用分析器的方法。最后，Kimbell在专利号4,127,780的美国专利“定期取样浓度指示器”中叙述了Houston Atlas醋酸铅带硫化氢分析器的操作。该方法依靠电子微分线路来测量变黑速率。该方法能够测定在与硫化氢浓度大体上成线性的一段时间内的变黑速率。很遗憾，这些醋酸铅分析仪不适合于测量氢化物气体例如膦中的硫化氢。这些没有密封组件结构的装置是不合适的，因为膦有毒，在空气中能自燃。此外，这些装置给试验池本身加入了水分。这种水分能与膦结合，形成难于除去膦的水溶液。这些溶液能够分解或释出有毒的膦气体。本专利技术的目的是测量氢化物气体中的ppb级的硫化氢。本专利技术的另一目的是以控制的方式用水润湿金属醋酸盐带。本专利技术的还一目的是以准备可靠的方式测量硫化氢。本方法在密封容器中测量氢化物气体中的硫化氢。密封容器有一个气体入口、一个气体出口和一个金属醋酸盐衬底，入口接收氢化物气体物流，出口排出氢化物气体物流。氢化物气体流含有一定浓度的硫化氢气体。通过气体入口引入氢化物气体流，使醋酸盐衬底与氢化物气体物流接触。使氢化物气体流中所含的硫化氢气体与醋酸盐衬底反应，以改变醋酸盐衬底的光学特性。然后测量醋酸盐衬底的光学特性，以测定氢化物气体流中所含的硫化氢气体的浓度。测量气体物流中硫化氢浓度的装置包括一个密封容器，该容器有一个气体入口和一个气体出口，入口接收含硫化氢的气体物流，出口排出含硫化氢的气体物流。容器内的测定池与气体入口和气体出口相连，测定池用于使从气体入口接收的含硫化氢的气体物流与金属醋酸盐衬底反应，并用于改变醋酸盐衬底的光学特性。与测定池相连的吹洗室有一接收惰性气体的入口和一排出惰性气体的出口。光学探测器测量醋酸盐衬底的改变了的光学特性，并确定硫化氢气体的浓度。附图说明图1是测量氢化物气体中H2S的金属醋酸盐带装置的示意图。图2是取样和标定系统的气体流程图。图3是安全系统的电器示意图。用于氢化物例如PH3的改进设计包括一个与电子学仪器隔离的检测带箱。这能够用送往膦洗涤器的所有的清洗气体密封和吹洗该检测带箱。该设计也使用了可防止金属醋酸盐衬底干透的湿润的吹洗气体。该方法利用沉积在任何衬底上的金属醋酸盐进行操作。最有利的是该衬底由检测带组成。为了促进金属醋酸盐的变黑反应，湿润的清洗气体使金属醋酸盐润湿。有利的是，金属醋酸盐是由选自铅和锌的一种元素组成的。本设计还可有的改进是将湿润的气流送往醋酸铅带，以提供恒湿流。这消除了依靠从带箱远处部分扩散水分的任何要求。因为设计的样品气体物流不湿润金属醋酸盐，所以设计允许样品气体物流直接送往带，无需经过鼓泡器或其它的润湿装置。在这种情况下，样品气体仍旧是干的。例如，膦一般含有小于约1ppm的水。其优点为在分析硫化氢含量之后很久，本方法不会产生膦的水溶液，残留的膦溶液有可能会分解或释出有毒的膦气体。参照图1，膦氢气体处理系统与电子仪器(未画出)分隔开。醋酸铅带箱2位于不锈钢NEMA 4X的密封吹洗箱1内。检测带箱2含有以醋酸铅浸渍过的或复涂过的检测带3的卷筒、机械进带卷轴4、气体样品测定池5、和纤维光学探测器装置6。暴露于H2S时，白色醋酸铅带3变成棕色。吹洗箱1含有气密性的入口和出口(在7、8、9、10和11处)。具体的说，吹洗箱含有湿润的氮气吹洗气入口7、吹洗气体出口8、样品气体出口9、纤维光学探测器入口10，样品气体入口11、湿润的吹洗气体导管12和帽罩式安全开关13。最有利之处是吹洗箱有两个密封入口和出口(未示出)，这两个出入口供带驱动和安全帽罩开关用。吹洗出口支管在吹洗气体出口8处与清洗箱相连，它含压力表15、吹洗气监测阀16和洗涤器放空隔离阀14。样品气体出口9也有洗涤器隔离阀17。为了将气流送往测定池或洗涤器放空，样品和标定气体进料支管使用了四个气动隔膜阀18，19、20和21。参照图2，膦的输送体系由PH3调节源23组成，调节源通过阀门支管向PH3纯化器24供料，阀门支管分别由入口阀、出口阀和旁路阀25、26和27组成。送往阀18和19的PH3流利用流量计28进行控制。该装置还可用质量流量控制器代替流量计以改进准确度。标定气体的制备步骤为1)通过流量计30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量氢化物气体中硫化氢浓度的方法，该方法包括下列步骤：ａ）提供密封容器，所述容器有气体入口、气体出口和金属醋酸盐衬底，入口接受氢化物气体流，出口排出所述氢化物气体流，所述氢化物气体流含有一定浓度的硫化氢气体；ｂ）通过所述的气体入 口将所述的氢化物气流引入，使所述的醋酸盐衬底与所述的氢化物气流接触；ｃ）使所述的氢化物气流中所含的所述硫化氢与所述的醋酸盐衬底反应，以改变所述醋酸盐衬底的光学特性；和ｄ）测量所述醋酸盐衬底的所述光学特性，以测定所述氢化物气流中所含的 硫化氢的浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MM利特文，S萨林，JB戈达德，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]