除氣是吸氣劑產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),為了優(yōu)化除氣工藝做過不同形式的技術(shù)探討。在用質(zhì)譜進(jìn)行這方面探討中、初步得到了比較清晰的數(shù)據(jù)結(jié)果、為日后進(jìn)一步工作做了準(zhǔn)備。本文簡(jiǎn)要介紹這方面情況并進(jìn)行有關(guān)討論。

　　除氣是吸氣劑產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、只有經(jīng)過這一環(huán)節(jié)方能將在制品轉(zhuǎn)化成可供用戶使用的正常吸氣劑產(chǎn)品。那么對(duì)除氣工藝中有關(guān)要素進(jìn)行探討、從而為優(yōu)化除氣工藝提供依據(jù)，一直是技術(shù)追求內(nèi)容之一。借助于常規(guī)的放氣量(總壓強(qiáng))測(cè)試與先進(jìn)的四極質(zhì)譜分壓強(qiáng)可比性定量測(cè)定這兩種手段，使我們能夠在這個(gè)方面有所作為并初步得到了比較清晰的數(shù)據(jù)結(jié)果、為進(jìn)一步深入探究做了準(zhǔn)備。

1、真空除氣與分壓強(qiáng)質(zhì)譜定量測(cè)定

1.1、真空除氣

　　對(duì)除氣爐的要求是盡可能的潔凈無(wú)油、在中低真空皆有足夠大排氣量、足夠高的極限真空、盡可能小的溫度梯度與冷端氣沉面積。現(xiàn)用真空除氣爐是用渦輪分子泵(無(wú)油)為主排氣泵、極限真空可達(dá)10^{- 5} Pa 量級(jí)、滿足相關(guān)要求。真空度與溫度是除氣兩要素，而真空度為最終目標(biāo)因素。Ni、Al、Cr、Fe 等Ⅰ類金屬氣體溶解度與溫度及壓強(qiáng)平方根呈正比，僅提高溫度是乎無(wú)益，須提高真空度方有好的除氣效果;V、Zr、Ti、Ta 等Ⅱ類金屬氣體溶解度與溫度呈反比而與壓強(qiáng)平方根呈正比，提高溫度與提高真空度皆對(duì)除氣有利^[1] 。

　　在真空度滿足的情況下，合適高的除氣溫度無(wú)疑有益，如從鋼中除N2 的的除氣溫度從800℃提到1000℃時(shí)在除氣效果相同情況下時(shí)間則為原來的(1/12)(時(shí)間與除氣溫度呈反比) ^[1] 。但由于受爐體材料奧氏體鎳鉻不銹鋼敏化(危險(xiǎn))溫度(450℃開始)的限制，除氣最高溫度不能超過450℃。除氣過程實(shí)質(zhì)就是一個(gè)凈化過程，即在一個(gè)足夠好的爐內(nèi)真空環(huán)境條件與溫度場(chǎng)條件下，對(duì)被除氣的在制品進(jìn)行不同機(jī)制的凈化：吸附氣體的熱脫附;碳雜質(zhì)等的真空高溫?cái)U(kuò)散及表面氣體反應(yīng);金屬氧化物的真空分解還原；各種污染物(清洗液等殘留、手汗等人體排泄物以及相關(guān)操作用品中皆含的各種有機(jī)物、氯化物、硫化物等、塵埃、泵尾氣、潤(rùn)滑油蒸汽等)的熱分解揮發(fā)遷移^[1]等等凈化，從而完成由在制品向正常產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換。

1.2、質(zhì)譜分壓強(qiáng)定量測(cè)定方法

　　采用實(shí)用有效的分壓強(qiáng)質(zhì)譜定量測(cè)定，從質(zhì)(分壓強(qiáng))與量(總壓強(qiáng))兩個(gè)方面揭示吸氣劑氣體特性內(nèi)涵。所用“四極質(zhì)譜與真空計(jì)組合的分壓強(qiáng)定量測(cè)定”方法^[2]在吸氣劑研發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐中獲得應(yīng)用、接受挑戰(zhàn)、得到提高。該方法是以四極質(zhì)譜測(cè)定出樣品組分氣體百分含量an 、用真空計(jì)測(cè)出樣品的讀數(shù)壓強(qiáng)PMR、用βm^[3]對(duì)PMR 進(jìn)行定量修正得樣品的真實(shí)壓強(qiáng)計(jì)算值PTC、各組分氣體分壓強(qiáng)Pn 為PTC×an。四極質(zhì)譜測(cè)定百分含量an 為優(yōu)勢(shì)，電離真空計(jì)測(cè)定讀數(shù)(總)壓強(qiáng)PMR 為優(yōu)勢(shì)，所以兩者組合定出真實(shí)(分)壓強(qiáng)計(jì)算值PTC 屬優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。此種方法的典型應(yīng)用可達(dá)到相當(dāng)好的精準(zhǔn)水平^[4] ，但非典型應(yīng)用是對(duì)典型應(yīng)用的某種程度的偏離，導(dǎo)致定量系數(shù)的準(zhǔn)確性變差，如尺子的某種程度的失準(zhǔn)，但若其線值的一致性保持較好，那么仍可依其論短長(zhǎng)。而決定定量系數(shù)一致性(精密性、再現(xiàn)性)的兩要素為：

　　一是an 不受系統(tǒng)增益特別是倍增器非常高增益波動(dòng)的影響而保持穩(wěn)定;

　　二個(gè)是實(shí)際分辨能力恒峰寬通過H 值標(biāo)定而保持一致。

　　這第一個(gè)要素在非典型應(yīng)用中仍然存在;這第二個(gè)要素雖然不存在，但實(shí)際分辨能力恒峰寬一致性的缺失卻有如下補(bǔ)救措施：

　　一是峰位校準(zhǔn)而確保高頻場(chǎng)正常;

　　二次是包括關(guān)鍵控制點(diǎn)溫濕度、開機(jī)時(shí)間、各真空步驟時(shí)間、樣室系統(tǒng)烘烤升溫速率、保溫溫度與時(shí)間……要素在內(nèi)的幾十個(gè)操作節(jié)點(diǎn)的“等精度測(cè)量”“過程控制”規(guī)范的實(shí)施,也有效地遏制了主要由恒峰寬電路特性因溫度差異導(dǎo)致的實(shí)際分辨能力R 的偏離等,從而確保在沒有H 值標(biāo)定的情況下，仍有較好的an、Bn·m再現(xiàn)性，最終確保了非典型應(yīng)用仍有較好的精密度。以下表1，表2 的數(shù)據(jù)將證明這一點(diǎn)：特別是表2 這樣在相隔數(shù)月的情況下，相同的產(chǎn)品，能有相同的除氣條件(1 層是最上層、4 層是最下層在溫度場(chǎng)中溫度情況最相似) 基本一致的蒸散條件與控制點(diǎn)溫濕度，這樣的情況很難得。完全可以肯定它們的氣體特性相同。也是本質(zhì)譜定量方法在非典型應(yīng)用下仍舊有較好的數(shù)據(jù)可靠性的范例。在真空微壓強(qiáng)測(cè)量領(lǐng)域，絕大多數(shù)科研生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合所普遍追求都是精密而欠準(zhǔn)確的實(shí)用水平。本表1，表2 的數(shù)據(jù)及多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)都表明本方法達(dá)到這樣的實(shí)用水平。

表1 TPY406/15LC/150 隔日質(zhì)譜數(shù)據(jù)[5]

表2 同型號(hào)規(guī)格產(chǎn)品隔數(shù)月的質(zhì)譜數(shù)據(jù)比對(duì)[6]

結(jié)論

　　(1) 關(guān)于累計(jì)總量ΣQT不除氣累計(jì)總量ΣQT 顯著的低于除氣后產(chǎn)品，(H2O 的趨勢(shì)相同，因H2O 與總量的關(guān)系最為緊密，H2O 大總量必然大，所以在后期的數(shù)據(jù)報(bào)告中H2O 不再單獨(dú)列出)，原因或是除氣后產(chǎn)品潔凈表面活性大，易吸附氣體所致。不除氣的q 值顯著的高于除氣后產(chǎn)品，不除氣q 值的最大值是除氣q 值的最大值的195.40%。不除氣首幅CO 與除氣后首幅CO 出現(xiàn)的概率相當(dāng)，出現(xiàn)的平均溫度在300℃左右，但是未除氣樣品的首幅CO 絕對(duì)量(分壓強(qiáng))遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于除氣后樣品，達(dá)到1614.97% (見表4)。可見不除氣屬于受污染在制品，不可轉(zhuǎn)為正常產(chǎn)品，必須經(jīng)過除氣凈化后才能轉(zhuǎn)化為正式產(chǎn)品。綜上所述ΣQT 小未必都好，所以ΣQT 不能作為吸氣劑氣體特性唯一的評(píng)判要素。

　　(2) 關(guān)于提高除氣溫度與吸氣劑氣體特性除氣后樣品ΣQT 隨除氣保溫溫度增加而增加;正常溫度除氣與提高除氣保溫溫度CH4\CO\O2\CO2 之和絕對(duì)分壓值相當(dāng)，可能表明了過高的保溫溫度不一定有利;

　　(3)關(guān)于降低除氣溫度與吸氣劑氣體特性降低溫度對(duì)除氣效果不利，或需保證合適的除氣最高溫度;

參考文獻(xiàn)

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　　 [6] 黃理勝，彭松華.關(guān)于彩吸質(zhì)譜氣體特性評(píng)判要素研究探討.（內(nèi)部）報(bào)告[R].2011.