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如何確保標準氣體的均勻性你知道嗎
信息來源：www.kjqilun.cn | 發(fā)布時間：2025年06月11日
“標準氣體”是指引用氣體工業(yè)術語的標準氣體。這是一個高度均勻、穩(wěn)定性好、數(shù)量準的測量標準。襄陽工業(yè)氣體廠家介紹以下是標準氣體,高純氣體標準的一些內容：
主要成分的純度
純氮標準氣等單一組分的標準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。這是因為在電子芯片制造過程中，即使是微量的雜質氣體也會影響芯片的性能，例如短路或半導體的電氣性能。
對于多組分標準氣體，對主要成分的純度也有嚴格的規(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準氣體中，為了確保校準監(jiān)測儀器的準性，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。通常，二氧化硫的純度不應低于二氧化氮純度不得低于99.5% 99.0%。
標準氣體中的雜質含量必須嚴格控制。例如，在氫標準氣體中，氧雜質含量需要控制在非常低的水平。氧雜質含量通常低于高精度氣相色譜分析中使用的一些氫標準氣體 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，干擾分析結果，或損壞氣相色譜儀中的導熱探測器等分析儀器中的一些敏感部件。
定值方法要求
標準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。重量法是通過準稱量標準氣體中各組分的質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 - 當二氧化碳與標準氣體混合時，可以控制重量法的不確定性±0.1% 以內。
比較方法是將待定值的標準氣體與已知濃度的標準氣體進行比較分析，如氣相色譜法或紅外吸收光譜法。該方法的準性取決于已知濃度標準氣體的準性和分析儀器的準性。在使用比較法定值時，應嚴格校準和分析儀器，并將測量誤差控制在合理范圍內。例如，氣相色譜儀的測量誤差不得超過常見成分±2%。
標準氣體濃度的不確定性是衡量其準性的重要指標。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。不同級別的標準氣體有不同的不確定性要求。例如，標準物質研究機構準備的一級標準氣體濃度的不確定性通?？梢钥刂圃凇?.5% 內部；對于某些工業(yè)應用的二級標準氣體，不確定性可能在于±2% - ±5% 兩者之間。不確定性較低的一級標準氣體通常用于科學研究、高精度儀器校準等應用場景。
氣體混合要求
標準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。對于氮氣和氧氣等易于混合的氣體，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)氣體的性質和容器的大小，需要確定混合時間和流速等參數(shù)。例如，在一個 5L 氣瓶中混合氮氣和氧氣的含氧量為 20% 標準氣體，通常需要一定的流速(例如) 0.5L/min）持續(xù)混合1 - 2小時，以達到良好的均勻性。
對于一些難以混合的氣體，如有機蒸汽和惰性氣體，可能需要特殊的混合技術，如超聲波混合或混合容器和混合裝置。這些技術有助于打破氣體之間的界面張力，使其更好地混合。
測試標準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間的壓力變化來推斷氣體的均勻性。如果標準氣體在不同位置的壓力基本相同，且壓力在一段時間內變化很小，則表明氣體的均勻性良好。例如，對于裝有標準氣體的氣瓶，如果壓差在允許范圍內（如小于），則在靜置一段時間后測量氣瓶頂部、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間分析標準氣體的成分。例如，如果不同取樣口的濃度偏差在規(guī)定范圍內（如小于），則使用氣相色譜儀在不同的取樣口分析標準氣體的成分±0.2%)，說明氣體均勻性符合標準。
物理穩(wěn)定性
在儲存和使用標準氣體時，其物理狀態(tài)（如壓力、溫度等）需要保持相對穩(wěn)定。對于壓縮氣體的標準氣體，如壓縮氣體的標準氣體，氣瓶的壓力應在規(guī)定范圍內波動。一般來說，氣瓶的壓力設計有安全上限和下限。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，當壓力低于下限的時候，可能會影響標準氣體輸出的穩(wěn)定性和準性。同時，溫度的變化也會影響氣體的物理狀態(tài)。當儲存標準氣體時，環(huán)境溫度通常需要控制在一定范圍內，例如0 - 40℃，防止氣體流動性受到鋼瓶內壓過高或溫度過低的影響。
標準氣體的化學穩(wěn)定性主要是指其成分不應與容器壁等材料發(fā)生化學反應。例如，對于含有硫化氫和氧氣的標準氣體，應防止氧化還原反應和硫單質等雜質在儲存過程中發(fā)生。這就要求容器材料具有良好的化學慣性，如常用的不銹鋼或特殊涂層鋼瓶。同時，在標準氣體的配方設計中，還應考慮每種成分的化學相容性，以避免不相容氣體的混合降低化學穩(wěn)定性。一些標準氣體還將添加穩(wěn)定劑，例如在一些含氯標準氣體中添加少量氮作為穩(wěn)定劑。
