Возможности аргонового разрядного детектора для анализа примесей в аргоне высокой чистоты с целью внедрения в метрологическую практику путем оснащения ими хроматографов

Массовое применение аргона в промышленности, микроэлектронике, медицине, метрологическом оборудовании и других производственных сферах предопределяет повышенные требования к идентификации в аргоне высокой чистоты примесей посторонних газов. Для определения содержания примесей в газообразном аргоне используют разные приборы и методы измерений — в зависимости от ожидаемого содержания примесей.

Однако перечень оборудования для определения примесей в чистом аргоне объемен, а сама процедура — длительная и трудоемкая.

Цель представленного в статье исследования — изучить возможности аргонового разрядного детектора для анализа примесей в аргоне высокой чистоты с перспективой его интеграции в метрологическую практику посредством оснащения хроматографов.

Авторы составили обзор физико-химических характеристик производимого в Российской Федерации аргона в соответствии с ТУ 2114-010-05015259-2015 «Аргон газообразный особой чистоты (сжатый)», ТУ 20.11.11-006-45905715-2017 «Аргон газообразный чистый и высокой чистоты», ГОСТ 10157–2016 «Аргон газообразный и жидкий. Технические условия», ТУ 6-21-12-94 «Аргон высокой чистоты. Технические условия». На основании перечисленных документов рассмотрели основные методы анализа примесей в чистом аргоне: колориметрические, кулонометрические, электрохимические, хроматографические. Привели описание конструктивных особенностей разрядного ионизационного детектора (DID) и его модификации, аргонового ионизационного детектора (АИД). Оценили принцип действия аргонового детектора, реализующего метод зависимости электрических параметров высоковольтного высокочастотного резонансного колебательного контура от параметров емкостно-связанной с ним плазмы чистого аргона.

В итоге установлены преимущества оснащения хроматографов аргоновым разрядным детектором, принцип действия которого основан на зависимости электрических параметров высоковольтного высокочастотного резонансного колебательного контура от параметров емкостно-связанной с ним плазмы чистого аргона. К преимуществам такого детектора отнесены повышение достоверности показаний, простота конструкции, снижение трудозатрат на проведение анализа.

Выводы исследования показали, что оснащенный подобным детектором хроматограф может быть внедрен в метрологическую практику для измерения примесей в сверхчистом аргоне. Представляется перспективным его интеграция в комплекс установок для воспроизведения единиц молярной доли, массовой доли и массовой концентрации компонентов в исходных чистых газах и веществах в составе Государственного первичного эталон единиц молярной доли, массовой доли и массовой концентрации компонентов в газовых и газоконденсатных средах ГЭТ 154–2019.

1. Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В. Инертные газы. М. : Атомиздат, 1972. 352 с.

2. Райхле Л. Аргон в металлургии. М. : Металлургия, 1971. 120 с.

3. Рафинирование стали инертным газом / Под ред. А. Ф. Каблуковского. М. : Металлургия, 1975. 231 с.

4. Червоный И. Ф. Кремний поликристаллический полупроводниковый. Одесса : Куприенко С. В., 2018. 169 с.

5. Головко Г. А. Криогенное производство инертных газов. Л. : Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. 379 с.

6. Яшин Я. И., Яшин А. Я. Аналитическая хроматография. Методы, аппаратура, применение // Успехи химии. 2006. Т. 75, № 40. С. 366–379.

7. McNair H. M., Miller J. M., Snow N. H. Basic gas chromatography. Hoboken : John Wiley & Sons, 2019. 288 p.

8. Grob R. L., Barry E. F. Modern practice of gas chromatography. Hoboken : John Wiley & Sons, 2004. 1064 p.

9. Яшин Я. И., Яшин Е. Я., Яшин А. Я. Газовая хроматография. М. : ТрансЛит, 2009. 528 с.

10. Крылов Е. В. Газоразрядный ионизатор в аргоновом ионизационном детекторе // Журнал технической физики. 2000. Т. 70, № 11. С. 126–132.

11. Ионизационный разрядный высокочастотный детектор : пат. № 2821842 РФ ; заявл. 12.02.2024 : опубл. 26.06.2024, Бюл. № 18. 10 с.

12. Проблемы при анализе примесей в аргоне высокой чистоты / С. В. Завьялов [и др.] // За нами будущее : Тезисы докладов III Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов и тексты работ участников пилотного Международного конкурса «Лучший молодой метролог МГС СНГ» 2024 года, 11–14 июня 2024 г. / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) [ и др.]. Санкт-Петербург : ООО «Типография Литас+», 2024. С. 304.