基于化学发光法的高纯气体中ppb量级NO_(x)浓度测量

作     者：张猛 彭志敏 杨乾锁 丁艳军 杜艳君 Zhang Meng;Peng Zhi-Min;Yang Qian-Suo;Ding Yan-Jun;Du Yan-Jun

作者机构：华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 中国科学院大学工程科学学院北京100190 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室北京100190 清华大学能源与动力工程系电力系统与发电设备控制与仿真国家重点实验室北京100084 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第13期

页      面：368-376页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2019YFB2006002) 华能集团总部科技项目‘基础能源科技研究专项’(批准号:HNKJ20-H50)资助的课题 

主　　题：化学发光 高纯气体 痕量气体 淬灭 

摘      要：高纯气体在半导体器件制作及燃料电池等行业应用广泛,但其杂质气体直接对加工精度及效果产生显著影响,因此对关键痕量杂质气体进行浓度诊断尤为必要.本文基于化学发光光谱理论和氮氧化物催化转化机理,设计了一套痕量NO/NO_(x)同步高精度测量系统,通过标定实验可知,该测量系统具有高线性度(R^(2)=0.99967)、高灵敏度、低检测下限(约25 ppt,1 ppt=10^(–12))、易操作性等优势;同时,综合考虑不同背景气体对荧光、磷光的淬灭效应,建立不同高纯气体中NO_(x)测量方法,并利用该探测系统对实验室常用4种高纯气体(Ar,O_(2),CO_(2),N_(2))中ppb量级的氮氧化物进行测量,结果表示CO_(2)中的NO含量最高,约为9 ppb(1 ppb=10^(–9)),其他高纯气体中的NO含量较低,仅有0—4 ppb,4种高纯气体的NO_(2)含量均较低(6 ppb);最后结合气体制备及提纯方式对高纯气体中杂质NO_(x)含量进行评价及分析,旨在为燃料电池、半导体器件制备等尖端科技领域提供可靠的杂质气体成分诊断方法和数据基础.