[发明专利]一氧化二氮可再生室温净化器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室温净化方法，并且涉及一种用于一氧化二氮的室温可再生净化系统。

背景技术

一氧化二氮有许多工业用途需要精确控制在该气体内的杂质水平，其中最苛刻的情形是诸如化学气相沉积的半导体制造过程、诸如在显示器制造中的选择性氧化和用于金属氧化物半导体(MOS)电容器的制作的快速热氮氧化过程。

在所有这些应用中，诸如H₂O、CO₂、CO及类似的杂质由于降解并与其中将N₂O用作过程气体的装置/部件的特性和性能相互作用而起到有害的作用。

由于CO₂与N₂O接近的冷凝温度值，所以其中最关键的杂质是CO₂，其不容易并且有效地借助于诸如在欧洲专利申请EP0636576中描述的标准工业蒸馏过程被去除。为此，就CO₂的含量而言，分离设备不适合获得用于电子级别N₂O的足够纯度。

在净化的一氧化二氮的工业用途的情况下，重要的是，具有能够在室温下正常操作并且还能够再生的净化器，以便延长净化器寿命。

对于N₂O净化过程，重要的是，开发一种能够获得足够高性能的解决方案，以便避免过量的净化器介质的使用；因为由利用这样的介质的净化系统所带来的相关成本和体积，过量的净化器介质是不利的。另外，高性能避免需要以过高的频率重复再生过程。对于净化器材料的合适的目标性能为0.5升/升或更高。升/升的单位指示给定体积的净化器介质(以升表示)移除以标准升(在一个大气压和0℃下测量)表示的气体杂质的体积的能力。

现有技术的一氧化二氮净化系统通常需要冷却设备，以便达到诸如美国专利No.7,314,506所描述的包括具有不同材料的包括一氧化二氮的各种气体流的深冷净化的效率水平。冷却设备给这样的系统增加成本和复杂性。

通过以下说明的阅读和多张附图的研究，现有技术的这些及其他限制将对本领域的技术人员变得显而易见。

发明内容

为了阐释在说明书和附图的公开范围内的元件和步骤的各种组合的目的，在此提出了各种示例。如对本领域的技术人员显而易见地，在此还支持元件和步骤的其他组合及它们的变化。

在此提出的实施例的目的是提供一种用于N₂O的高性能室温净化器。

在此提出的实施例的另一目的是提供一种具有能连续操作的多个净化容器的N₂O净化系统。

在作为示例而非限制性地给出的实施例中，用于N₂O的净化的改进的方法包括将N₂O气体流供给至具有入口和出口的容器，容器至少部分地填充包括氧化镍和可选而非必要的镍单质的净化材料，其中，氧化镍与可选而非必要的镍单质之间的重量比等于或高于3，并且氧化镍与可选而非必要的镍单质的表面积等于或高于50m²/g。

适用于上述方法的示例容器可以是通常由金属制成的密闭的密封容器。作为非限制性示例，容器可由不锈钢制成。在该示例中，容器的包含净化材料的部分被限定为容器的“活性部”，并限定活性部的内部体积。活性部可由例如颗粒物过滤器的保持器件界定。

通过阅读以下说明并研究附图，在此支持的元件和步骤的组合的这些及其他示例以及它们的优点将对本领域的技术人员变得显而易见。

附图说明

现在将参考附图描述多个示例，其中，相同的元件和/或步骤设置有相同的附图标记。示例用于例证而不是限制在此公开的概念。附图包括：

图1是示例性的N₂O净化器的局部剖立面图；

图2是在净化材料被去除的情况下的沿着图1的线2-2的剖视图；以及

图3是示例性的N₂O净化器系统的框图。

具体实施方式

如本文所使用地，术语“净化介质”、“材料”等应表示在NiO/Ni重量比和表面积方面具有如本文所描述的特性的材料。在优选实施例中，如本文所描述地使用的净化材料具有至少100m²/g的表面积，并且NiO/Ni重量比等于或高于5。在一个示例性的实施例中，净化材料基本上完全氧化，使得其基本上由NiO组成(例如，Ni相对NiO的重量比低于5％)。