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纯氦、高纯氦和超纯氦检测

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发布时间：2025-04-25 00:52:59 更新时间：2025-04-24 00:52:59

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

纯氦、高纯氦和超纯氦的检测概述

氦气作为一种重要的工业气体，广泛应用于航空航天、半导体制造、医疗设备、科研实验等领域。随着技术发展，不同应用场景对氦气纯度提出了更高要求，由此衍生出纯氦（纯度≥99.99%）、高纯氦（纯度≥99.999%）和超纯氦（纯度≥99.9999%）的等级划分。为确保氦气性能符合标准，检测其纯度、杂质含量及物理化学性质成为关键环节。检测过程需结合精密仪器、科学方法和严格的国际/国家标准，以保障产品质量与使用安全。

检测项目

氦气检测的核心项目包括：
1. 纯度分析：测定氦气中主成分体积分数，直接反映纯度等级；
2. 杂质气体检测：如氮气（N₂）、氧气（O₂）、氢气（H₂）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）等痕量杂质；
3. 水分含量：通过露点法或气相色谱法测定水分（H₂O）浓度；
4. 颗粒物检测：针对超纯氦需测试尘埃颗粒数量及粒径分布；
5. 物理参数：如压力、密度、声速等特性验证。

检测仪器

主要检测设备包括：
- 气相色谱仪（GC）：用于分离和定量分析氦气中的杂质气体；
- 质谱仪（MS）：高灵敏度检测超低浓度杂质成分；
- 激光光谱仪：快速测定特定气体分子吸收光谱；
- 露点仪：精确测量氦气中水分含量；
- 粒子计数器：分析超纯氦中颗粒污染物。

检测方法

常用检测技术包括：
1. 气相色谱法（GC）：通过色谱柱分离杂质，配合热导检测器（TCD）或氢火焰离子化检测器（FID）进行定量；
2. 质谱法（MS）：利用离子化技术对痕量杂质进行定性及定量分析，尤其适用于超纯氦检测；
3. 红外吸收法：针对CO、CO₂等极性分子进行选择性检测；
4. 库仑法：用于微量水分的高精度测定；
5. 声速法：通过声速与气体成分关系间接验证纯度。

检测标准

国际及国内主要参考标准包括：
- ISO 11439：气瓶用高纯氦的检验规范；
- ASTM D6350：氦气纯度及杂质的气相色谱检测方法；
- GB/T 4844（中国）：工业氦气的技术要求与试验方法；
- SEMI C3.41：半导体行业超纯氦质量标准；
- USP <1051>：医药级氦气的检测要求。