[发明专利]一种微帕量级水汽发生器及其应用

说明书

本发明公开了一种微帕量级水汽发生器及其应用，目的在于解决现有技术进行水汽反应时，采用载气带水产生水汽的方式，其需要的水量在几克以上的数量级，当进行超高真空环境下（低于10^‑4Pa）微量水汽反应时，难以进行水汽分压精确控制的问题。本申请的水汽发生器以冰升华产生的水汽作为反应原料，能使所产生的水汽达到微帕级别，足以满足微量反应的需求。本申请的水汽发生器避免了载气的使用，能够极大降低原料水的需求量，满足微量反应的需求。进一步，本申请请求保护该微帕量级水汽发生器在水汽发生领域的应用。

技术领域

本发明涉及表面物理化学领域，具体为一种微帕量级水汽发生器及其应用。

背景技术

在表面物理化学领域，通过水汽与金属表面反应，能够对金属耐水汽腐蚀行为进行测定，对研究固体表界面的反应机理具有重要的意义。

Fe_3Al与水汽及氧气的表面反应（万晓景，朱家红，黄胜标，《自然杂志》 1995年03期）中记载，“用AES及XPS测定Fe₃Al与水汽及纯氧的表面反应动力学。Fe₃Al新鲜表面在Auger谱仪中在位打断带缺口圆棒试样而得。高纯水汽及氧气是由针阀通入Auger谱仪中，高纯水汽是用三次蒸馏水经反复冷冻-融化再抽去溶解的残余气体而通入容器中，上述纯化操作至少重复三次。”

金属Pt表面水蒸汽分子吸附的量子力学计算（胡胜，朱祖良，罗顺忠，王和义，罗阳明，汤丽娟，朱正和，《化学学报》 2007年02期）中记载，“水在Pt表面的吸附解离行为是理解众多表面现象的基础，如电化学、催化化学、表面腐蚀等，因此近二十多年来，利用紫外光电子能谱、低能电子衍射、高分辨能量损失谱等现代分析方法，表面化学对水蒸气在Pt表面的吸附和解离行为进行了深入的研究。”

不同湿度下LiH的表面反应（褚明福，肖洒，帅茂兵，蒙大桥，肖吉群，《原子能科学技术》 2008年11期）中记载，“由气体流量计调节控制氩气流速至10~60mL/min，氩气吹扫盛有NaCl饱和溶液的洗气瓶，携带一定分压的水汽通入玻璃反应器与LiH反应，然后经放有电子湿度传感器的容器排出”。

中国专利申请CN101907618B公开了一种恒定氢氧稳定同位素比值的水汽发生器及用途，该发生器包括六个部分：(1)微量滴水装置；(2)蒸发装置；(3)恒温加热装置；(4)干空气注入装置；(5)水汽出口；(6)空气混合装置。

中国专利申请CN206152656U公开了一种超低浓度水汽发生装置，其包括：气源贮存机构、混合容器、第一输气管路、第二输气管路、水汽饱和器与计量阀。水汽饱和器与计量阀沿着气流方向依次设置在第一输气管路上，水汽饱和器用于将第一输气管路中的气流加湿处理。计量阀能够防止第一输气管路中的气流逆向流动。计量阀还能够精确调整第一输气管路输出至混合容器中的气流的压力，起到调整气流中水汽含量的作用。第一输气管路将干燥气流通过水汽饱和器加湿转变成湿气流后输送至混合容器中，第二输气管路将干燥气流输送至混合容器中与加湿的湿气流混合处理，从而能够进一步调整湿气流中的水汽含量。

如上所述，在现有技术中，通常采用载气带水，产生水汽，进而进行后续的水汽反应。若采用的水为H₂O时，其价格低廉，现有的水汽发生装置是可行的，能够满足实际的需求。但当采用的水为D₂O或H₂O¹⁸等时，其价格昂贵，严重制约了水汽反应相应工作的开展。

为此，迫切需要一种新的装置和/或方法，以解决上述问题。

发明内容