[实用新型]一种用于控制气氛中极低氧含量并测量其氧分压的装置

说明书

本实用新型提供一种用于控制气氛中极低氧含量并测量其氧分压的装置，属于氧分压测量装置技术领域。该装置包括脱氧炉、氧分压测量装置，其中高纯氩气或氮气等混合气体经过脱氧炉后得到极低氧分压气体，极低氧分压气体加热后在氧分压测量装置中通过石英套管在稳定性氧化锆定氧探头表面形成氧浓差电池，取得微小电压信号，传输到PC端计算得到氧分压数据。与其他氧分压测量装置相比，本装置具有更高的测量精度，同时脱氧炉可以有效降低高纯气体中的氧分压，保证实验与生产过程中对氧分压的精确控制。

技术领域

本实用新型涉氧分压测量装置技术领域，特别是指一种用于控制气氛中极低氧含量并测量其氧分压的装置。

背景技术

在实验与工业生产中，往往需要严格控制气体中的氧含量，特别是在微重力、高温等条件下，氧含量是分析物质行为及一些特性的重要参数。目前采用较多的脱氧方法有物理吸附、催化脱氧、化学吸收等方法，可将气体中的氧分压降至10^-2至10^-6MPa。镁是一种活泼金属，极易与氧反应。高纯Ar、N₂等气体中的氧分压一般为10^-6MPa，将高纯Ar加热至50℃～650℃(低于镁的熔点650℃)，通过镁屑管的温度，可将气体中的氧分压控制在10^-3至10^-26MPa之间。

氧分压测量仪一般利用氧流大小与氧离子导体的电导率关系测定。氧化锆固体电解质在一定条件下具有良好的离子导电性能，被广泛应用于氧敏感元件。在高温和低氧分压的条件下，氧化锆常表现出电子(或空穴)导电性。在以氧化锆为电解质的电化学电池中，电子将从负极向正极迁移，氧离子沿相反方向移动，从而使整个电解质每处保持电中性。

常规氧分压测量仪测量精度有限，并且不适用于极低氧分压条件的测量，特别是在高温及微重力等特殊条件下。本实用新型提供一种可以用于获取并测量极低氧分压的方法及装置，本实用新型也适用于高温及微重力等特殊条件下的氧分压测量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于控制气氛中极低氧含量并测量其氧分压的装置。

该装置包括脱氧炉和氧分压测量装置，其中气体通过输气管路进入脱氧炉，在脱氧炉中经过气体脱氧滤层脱氧后穿过热物性测量装置进入氧分压测量装置或直接进入氧分压测定装置，利用稳定性ZrO₂固体电解质测定其氧分压。

其中：

脱氧炉包括加热炉、不锈钢气体过滤管、保温壳、加热电阻丝、内嵌法兰，其中，供气系统通过输气管路连接不锈钢气体过滤管，不锈钢气体过滤管内设置气体脱氧滤层，不锈钢气体过滤管外部设置加热电阻丝加热电阻丝外有保温壳，保温壳下部设置加热炉，不锈钢气体过滤管出气端通过内嵌法兰封口，不锈钢气体过滤管出气端连接出气管路。

输气管路靠近不锈钢气体过滤管一端设置进气阀门，出气管路靠近不锈钢过滤管一端设置出气阀门。

气体脱氧滤层中含有镁屑；加热炉的温度范围为50℃～650℃；供气系统的进气流速控制在0.01～5.00Nm³/h。

气体脱氧滤层中的镁屑粒度在80μm～3mm；气体脱氧滤层包括多层过滤和单层过滤两种方式，镁屑粒度较细时采用多层过滤，采用多层过滤时，单个过滤层的厚度小于1mm且在滤层末尾处设有滤网；镁屑粒度较粗时采用单层过滤，滤层末尾处滤网可选。