1.一种低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于:包括第一气体钢瓶(1a)、第二气体钢瓶(1b)、第三气体钢瓶(1c)、第一活性炭吸附罐(3a)、第二活性炭吸附罐(3b)、第一液氮槽(4a)、第二液氮槽(4b)、储气罐(5)、真空显示仪(6)、冷凝盘管(7)、蒸发器(8)、气体质谱分析仪(10)、回收气囊(11)和真空泵(12),所述第一活性炭吸附罐(3a)放置于所述第一液氮槽(4a)内,所述第二活性炭吸附罐(3b)与所述冷凝盘管(7)放置于所述第二液氮槽(4b)内;
所述第一气体钢瓶(1a)的出口和所述储气罐(5)的进口连通,所述第二气体钢瓶(1b)的出口和所述储气罐(5)的进口连通,所述第三气体钢瓶(1c)的出口和第一活性炭吸附罐(3a)的进口连通,所述第一活性炭吸附罐(3a)的出口和所述储气罐(5)的进口连通;所述储气罐(5)的出口与三通阀(V5)的第一出口(V5a)连通,所述储气罐(5)的出口还与冷凝盘管(7)的进口连通,所述冷凝盘管(7)的出口与所述第二活性炭吸附罐(3b)的进口连通,所述第二活性炭吸附罐(3b)的出口与蒸发器(8)的进口连通,所述蒸发器(8)的出口与三通阀(V5)的第二出口(V5b)连通,三通阀(V5)的第三出口(V5c)同时与所述气体质谱分析仪(10)、回收气囊(11)连通;
所述蒸发器(8)的出口与三通阀(V5)的第二出口(V5b)之间管路上连接有真空泵(12),所述第二液氮槽(4b)设有液氮加注口(V4a)。
2.如权利要求1所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,所述第一气体钢瓶(1a)与所述储气罐(5)之间依次串联有第一减压阀(V1a)、第一质量流量控制器(2a),所述第二气体钢瓶(1b)与所述储气罐(5)之间依次串联有第二减压阀(V1b)、第二质量流量控制器(2b),所述第三气体钢瓶(1c)与所述第一活性炭吸附罐(3a)之间设有第三减压阀(V1c),所述第一活性炭吸附罐(3a)与储气罐(5)之间设有第三质量流量控制器(2c),所述第三质量流量控制器(2c)并联有第三球阀(V2c)。
3.如权利要求2所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,所述第一质量流量控制器(2a)并联有第一球阀(V2a),所述第二质量流量控制器(2b)并联有第二球阀(V2b),所述第三质量流量控制器(2c)与第一活性炭吸附罐(3a)之间设有第一压力表(P1)。
4.如权利要求3所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,所述储气罐(5)安装有第一安全阀(V3a),第一安全阀(V3a)对储气罐(5)起到压力保护作用。
5.如权利要求4所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,所述储气罐(5)与冷凝盘管(7)的管路上依次设置有第五减压阀(V1e)、真空度显示仪6、第五球阀(V2e)和第二安全阀(V3b),所述真空度显示仪6的进口连接第四球阀(V2d)后与储气罐(5)与冷凝盘管(7)之间的管路连接。
6.如权利要求5所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,所述第二活性炭吸附罐(3b)的出口与蒸发器(8)的进口之间设有第二压力表(P2);所述第二液氮槽(4b)设有液氮加注口(V4a)。
7.如权利要求6所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,所述蒸发器(8)的出口与三通阀(V5)第二出口(V5b)之间设有第六减压阀(V1f)、质量流量计(9),所述三通阀(V5)第二出口(V5b)与所述质量流量计(9)之间的管路上连接有第一KF25连接口(13a),第一KF25连接口(13a)连接所述真空泵(12)进气口,真空泵(12)出气口与大气连通,所述质量流量计(9)与所述第六减压阀(V1f)之间设有第四压力表(P4)。
8.如权利要求7所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,所述三通阀(V5)的第三出口(V5c)与气体质谱分析仪(10)进口的管路上设有第四减压阀(V1d)和第三压力表(P3),回收气囊(11)进气口与气体质谱分析仪(10)和三压力表(P3)之间的管路连接,回收气囊(11)进气口还安装有单相止回阀V6。
9.如权利要求8所述的低温氦基混合气体吸附研究系统,其特征在于,气体质谱分析仪(10)的出口设有气体出口(V4b)。
10.一种利要求9所述的低温氦基混合气体吸附研究系统的控制方法,其特征在于:选择两种配气方案之一或者同时选择两种方案实现对低温氦基混合气体吸附效果研究:方案一:步骤一:将第一球阀(V2a)、第二球阀(V2b)、第三球阀(V2c)、第四球阀(V2d)和第五球阀(V2e)打开;
步骤二:将第一减压阀(V1a)、第二减压阀(V1b)、第三减压阀(V1c)和第四减压阀(V1d)关闭,第五减压阀(V1e)和第六减压阀(V1f)打开;将三通阀(V5)的第二出口(V5b)和第三出口(V5c)接通;
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步骤三:启动真空泵(12),进行抽真空,当真空显示仪(6)显示系统的真空度达10 Pa,停止真空泵(12);将第一液氮槽(4a)内充入液氮;
步骤四:第三气体钢瓶(1c)内存储的是购置的标准氦基混合气体,打开第三减压阀(V1c),关闭第三球阀(V2c),打开第三质量流量控制器(2c),关闭第五减压阀(V1e)和第五球阀(V2e),接通三通阀(V5)的第一出口(V5a)和第三出口(V5c),打开第四减压阀(V1d),进行低温氦基混合气体吸附实验,通过第三质量流量控制器(2c)调节混合气体的质量流量;
步骤五:气体质谱分析仪(10)分析氦基混合气体中各组分气体的含量,通过进入第二活性炭吸附罐(3b)前的氦基混合气体组分进行比较,计算活性碳吸附杂质气体的含量,得到低温氦基混合气体杂质气体被吸附的效果;
方案二:步骤一:第一球阀(V2a)、第二球阀(V2b)、第三球阀(V2c)、第四球阀(V2d)和第五球阀(V2e)打开;
步骤二:第一减压阀(V1a)、第二减压阀(V1b)、第三减压阀(V1c)和第四减压阀(V1d)关闭,第五减压阀(V1e)和第六减压阀(V1f)打开;将三通阀(V5)的第二出口(V5b)和第三出口(V5c)接通;
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步骤三:启动真空泵(12),抽真空,当真空显示仪(6)显示系统的真空度达10 Pa,停止真空泵;将第二液氮槽(4b)内冲入液氮;
步骤四:第一气体钢瓶(1a)内存储氦气,第二气体钢瓶(1b)中存储某种杂质气体,缓慢打开第一减压阀(V1a)和第二减压阀(V1b),关闭第一球阀(V2a)和第二球阀(V2b),打开第一质量流量控制器(2a)和第二质量流量控制器(2b),接通三通阀(V5)的第二出口(V5b)和第三出口(V5c),打开第四减压阀(V1d),系统进行两种组分气体混合吸附实验,通过控制第一质量流量控制器(2a)、第二质量流量控制器(2b),控制氦基混合气体的组分比例;
步骤五:气体质谱分析仪(10)分析氦基混合气体中各组分气体的含量,通过进入第二活性炭吸附罐(3b)前的氦基混合气体组分进行比较,计算活性碳吸附杂质气体的含量,得到低温氦基混合气体杂质气体被吸附的效果。