CN101306294A - 流体提纯方法 - Google Patents

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Abstract

一种提纯流体的方法，包括：设置一个包括第一容室和第二容室的罐，其中，由可渗透流体的支承将第一容室和第二容室分隔开；在第一容室内设置提纯材料，并在第二容室内提供流体；使用于防止所述流体接触所述提纯材料的膜破裂；以及使流体流经可渗透流体的支承和提纯材料，以将杂质从流体去除。

Description

流体提纯方法
本申请是申请日为2003年12月22日、申请号为200380109982.8、发明名称为“用于供应高纯度流体的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及流体提纯领域，并且涉及惰性流体、非活性流体和活性流体的提纯。另外，本发明涉及选择性地将微量杂质从惰性流体、非活性流体和活性流体中除掉的方法和材料。
背景技术
在大量的工业以及科研应用中，高纯度流体流的供应是非常重要的。在半导体工业领域内诸如化学蒸镀等汽相处理技术的快速扩张是与使用在半导体生产设备上的生产装置的配置和使用相关的，该生产装置完全依赖于在使用半导体生产设备的现场高纯度处理流体的供应。
考虑到半导体生产中含有出现在流体流中的杂质，需要注意的是，大量的低水准处理杂质会抑制由化学蒸镀或其他蒸镀技术加工出的高质量薄膜电子和光电管的发展。这些杂质由于增加了废品的数量而造成了减产的缺陷，其代价是非常昂贵的。这些杂质可以是微粒或化学污染物。
化学杂质可产生于源流体本身的生产中，也可产生于其后续的包装、出货、存储以及处理中。尽管源流体的生产者典型提供了对发送至半导体生产设备的源气体材料的分析，但是流体的纯度可由于气体保存在其内的容器(如高压气瓶)的气体渗入和逸出而变化。杂质污染物还可来自于不正常的流体容器变化、泄漏进入下游处理装置的渗入物、或该下游装置的逸出气体。
例如，在半导体生产过程中，杂质的去除有助于确保高质量、高性能半导体芯片的生产。当这些杂质在半导体生产期间被引入到半导体芯片中时，这些杂质出于其有意的目的趋向于令芯片低效或甚至失效。因而，越来越多的工业企业现在需要杂质浓度不超过大约十亿分之十(10ppb)水平的流体。
例如，在使用金属有机化学蒸镀(MOCVD)的III-V半导体器件的生产中，IIIA族有机金属源气体，如三甲基铝、三甲基铟和三甲基镓可通过分馏和/或升华来提纯从而除掉杂质。这些有机金属化合物同氧有很高活性，并且形成能够严重降低III-V半导体器件性能的氧化杂质。
本领域仍然需要一种从惰性、非活性以及活性流体中除掉如氧气和水的杂质的反应剂。另外，仍然需要提纯方法和装置，其在流体和提纯材料之间提供相对快的平衡从而确保提纯后的流体具有能被使用的合适的浓度。同样，需要这样的提纯材料，即从惰性、非活性以及活性流体中除掉氧、氧化物以及其他杂质而同时不向提纯后的流体流中散发如水分的污染物。
发明内容
本发明一个实施例包含流体提纯装置，该流体提纯装置包括罐，所述罐包括容纳提纯材料的第一内侧容室和容纳含有杂质流体的第二内侧容室，其中由可渗透流体的支承将第一内侧容室和第二内侧容室隔开。在另一个实施例中，膜设置在流体与可渗透流体的支承之间，其中膜防止流体接触提纯材料直至膜破裂。
本发明另一实施例包括流体提纯装置，该流体提纯装置包括第一容器、第二容器和密封元件，所述第一容器包括第一接头和提纯材料，所述第二容器包括第二接头和将被提纯的流体，当第一容器接合至第二容器时，密封元件内置在第一接头和第二接头之间，其中密封元件包括内膜，所述内膜使将被提纯的流体与提纯材料隔开直至内膜破裂。
本发明另一实施例包括流体提纯装置，该流体提纯装置包括岐管、第一单向阀和提纯单元，所述岐管包括第一分支和第二分支，所述第一单向阀接合至岐管的第一分支，所述提纯单元包括第一端部和第二端部，其中第一端部接合至所述岐管的第二分支。
本发明另一实施例包括流体提纯装置，该流体提纯装置包括含有罐阀的流体罐、安置在所述流体罐外侧的提纯单元和温度控制装置，其中所述提纯单元包括第一开口和第二开口，所述第一开口接合至所述罐阀并且所述第二开口接合至用于提纯的流体的使用场所，所述温度控制装置热耦合至所述流体罐和所述提纯单元。
本发明另一实施例包括提纯流体的方法，该方法包括设置一个包括第一容室和第二容室的罐，其中由可渗透流体的支承将第一容室和第二容室分隔开；在第一容室内设置提纯材料并在第二容室内提供流体；使用于防止所述流体接触所述提纯材料的膜破裂；以及使流体流经可渗透流体的支承和提纯材料以将杂质从流体去除。
额外的新颖特征在以下说明中将部分地公布，并且本领域技术人员阅读以下具体实施方式后将部分地清楚或可由本发明的实践而领悟。利用手段、结合、尤其如权利要求书所指出的方法，可实现和获得本发明的特征和优点。
附图说明
图1说明了根据本发明一个实施例的流体存储和提纯装置100。
图2说明了根据本发明另一个实施例的流体存储和提纯装置200。
图3说明了根据本发明另一个实施例的流体提纯装置300。
图4说明了根据本发明另一个实施例的流体提纯装置400。
图5说明了根据本发明另一个实施例的流体提纯装置500。
图6说明了根据本发明另一个实施例的流体提纯装置600。
图7说明了根据本发明另一个实施例的流体存储和提纯装置700。
图8说明了根据本发明另一个实施例的提纯单元800。
具体实施方式
图1示出了本发明的流体提纯装置100，其包括位于流体存储罐101内部并与罐阀102操作性接合的带分支岐管104，所述罐阀102从流体存储罐101接收流体F并将提纯后的流体F’分配出去。装置100的各个元件，如存储罐101、罐阀102、岐管104、提纯单元110、过滤垫108和112、以及单向阀106、114和116将在下面进一步详细说明。带分支岐管的提纯装置100允许用户将流体F经过岐管104的一个在末端带有单向阀116的分支引入到存储罐101内。当流体F从存储罐101流入、经单向阀114、进入提纯单元110后，流体F被提纯，在提纯单元110内杂质被位于其内的提纯材料P除掉。经接合至岐管104的另一个分支的单向阀106流出提纯单元110后，提纯后的流体F’从罐阀102分配出去。
现在参看图1所示的装置100的细节，装置100包括安置在流体存储罐101内侧并与阀102操作性接合的岐管104，所述阀102同存储罐101连接。所述阀102是一个具有出口118和安全装置103的传统高压气瓶阀。安全装置103装有在流体罐内的压力超过安全水平后破裂的金属爆破放压盘(burst disk)(未示出)。该金属爆破放压盘包括可熔接的和/或可熔化的金属。
岐管104具有两个分支：岐管104的一个分支在端部带有第一单向阀116，该第一单向阀116仅允许流体F从岐管104流进存储罐101，而阻止相反方向的流动(也就是，从存储罐101到岐管104)。岐管104的另一个分支与第二单向阀106连接，后者进而与提纯单元110连接。单向阀106仅允许流体F’从提纯单元110流进岐管104，而阻止流体F沿相反方向的流动(也就是，从岐管104到提纯单元110)。
过滤垫108位于单向阀106与提纯单元110之间以防止微粒材料阻塞岐管104和阀102。过滤垫108具有外侧部分和内网：外侧部分与单向阀106和提纯单元110这二者接合从而将这些元件密封无漏地连接在一起，并且内网截留提纯材料P和提纯单元110内其他的微粒而允许流体F’通至单向阀106。
第三单向阀114与提纯单元110连接，其连接的端部是与单向阀106与提纯单元110连接的端部相反。单向阀114具有与单向阀106一样的单向流动方向，即允许流体F从存储罐101向提纯单元110流动，但阻止相反方向的流动。单向阀114还保持流入提纯单元110的流体F直至阀102打开。
另一个过滤垫112安置在单向阀114和提纯单元110之间以防止微粒材料进入提纯单元110，并还将提纯材料P保持在提纯单元110内侧。与过滤垫108类似，过滤垫112具有外侧部分和内网：外侧部分与提纯单元110和单向阀114这二者接合从而将这些元件紧密无漏地连接在一起。内网防止流体内的微粒材料进入提纯单元110并且将提纯材料P保持在提纯单元110内，而令流体F流进提纯单元110。
可选地，在用户准备将流体F’分配至使用场所之前，可破坏的爆破放压盘(未示出)紧密无漏地密封提纯单元110。爆破放压盘具有一个与提纯单元110的一端部密封相连的外环部，以及一个可破坏的内膜，该可破坏的紧密无漏地密封提纯单元110的端部直至该膜被破坏。
上述的流体提纯装置100允许用户使包含有杂质的流体F经过岐管104和单向阀116引导进入流体F在需要被使用之前一直所存储着的存储罐101。当需要提纯的流体F’时，用户打开阀102并且所存储的流体F流经单向阀114和提纯单元110，在提纯单元110中其内的提纯材料P将杂质去除。
当流体F的压力单独无法强迫流体F通过提纯单元110时，用户可添加载气(carrier gas)。流体F(或流体F和载气)的流速的范围可以是从大约0.001每分钟标准升(“splm”)到大约1000splm，并且其范围也可以是从大约1splm到大约200splm。如果爆破放压盘密封了提纯单元110，流体F(或流体F和载气的混合物)的压力破坏所述爆破放压盘的内膜从而允许流体F进入提纯单元110。提纯后的流体F’从提纯单元110出来，经单向阀106和岐管104传送，然后经阀102内的开口118被分配至使用场所。
流体F包括液体、气体、水蒸汽，以及多相流体(例如，单成分流体和混合物)。流体F的实施例包括而不限于含有卤素的化合物如氟(F2)、氯(Cl2)、溴(Br2)、碘(I2)、氟化氢(HF)、氯化氢(HCl)、溴化氢(HBr)、碘化氢(HI)、三氟化氮(NF3)、六氟化钨(WF6)；卤化硅化合物如二氯甲硅烷(SiH2Cl2)、三氯硅甲烷(SiHCl3)、四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、六氟化硫(SF6)；三氟化氯(ClF3)、三氯化硼(BCl3)、三氟化硼(BF3)、五氟化砷(AsF5)、四氟化锗(GeF4)、三氟化磷(PF3)；卤烃如CF4、NF3、CHClF2、CClF2CF3、CClF3、CHCl2F、CH2F2以及CH3F；其他含卤化合物等。
流体F的实施例还包括有机化合物，例如包括烷烃、烯烃、炔的饱和及不饱和烃；包括双环和多环环状化合物的环烃；包括芳烃和杂芳烃(heteroarene)的芳香烃；包括醇、醚、酮、酯和有机酸的氧化有机化合物，等等；以及包括胺的含硝有机化合物，等等。
流体F的实施例还包括含氢化合物，如氢(H2)、氨(NH3)、硅烷(SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、三氢化砷(AsH3)、三氢化磷(PH3)、锗烷(GeH4)、乙硼烷(B2H6)和硒化氢(SeH2)，等等。例如，流体F还包括含氧化合物，如氧(O2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、一氧化氮(NO)、一氧化二氮(N2O)、二氧化氮(NO2)和羰基硫(COS)，等等。例如，流体F还包括惰性化合物，如氮(N2)、氦(He)、氩(Ar)、氖(Ne)、氪(Kr)、氙(Xe)和氡(Rn)，等等。
流体F的实施例还包括包含一种金属和至少一个有机基团的有机金属化合物。所述金属的实施例包括碱金属，碱土金属，诸如IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA、VIII、Ib和IIb族的过渡金属，以及IIIb、IVb、Vb、VIb族金属(在此，族的标示由化学文摘社的元素周期表中的族符号定义)。所述金属还可包括位于有机金属化合物内的两个或多个金属的多金属基团。有机基团的实施例包括未取代的直链、环链和芳香烃，以及具有取代成分基团如烷基肼、芳烃、杂芳烃、硫醇、胺、醇、醚、酮和羧基酸的烃。用在本发明的有机金属的特别实施例包括烷基胺-铝烷(alkylamine-alanes)、三烷基铝化合物、三烷基镓化合物、三烷基铟化合物，其中烷基基团包括甲基基团、乙烷基基团、丙烷基基团等。
有时候，载气被用来添加至流体F以稀释流体F的浓度和/或有助于流体F流动通过提纯装置并达到使用场所。载气的实施例包括而不限于氢(H2)以及如氮(N2)、氦(He)、氩(Ar)、氖(Ne)、氪(Kr)、氙(Xe)的惰性气体，等等。
提纯流体F的提纯材料P包括基材以及与金属化合物结合的基材。基材可具有各种不同的形式，如珠粒、片材、挤出型材、粉和块，等等。基材的表面面积的范围可从大约0.1m2/g到大约1000m2/g。可选地，表面面积的范围可从大约1m2/g到大约300m2/g，或可从大约10m2/g到大约100m2/g。基材的孔径尺寸为大约0.1nm或更大。可选地，细孔的尺寸可为大约2nm或更大，或其范围从大约0.1nm到大约10nm。
被用作提纯材料P的基材的实施例包括而不限于：金属氧化物如氧化铝(Al2O3)、硅酸铝、氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)，沸石，等等。实施例还包括碳、石墨、有机聚合物。
使用在提纯材料P内的金属化合物可大致覆盖基材的所有表面。可选地，金属化合物可覆盖表面的5％到100％的范围，或基材表面的大约90％。金属化合物本身可用作为基材，在这种情况下，其占据了提纯材料P的100％的表面。使用在提纯材料P内金属化合物的实施例包括而不限于：金属如铝、镁、钛、锌、锂、钠、钒、铬、钼、钨、锰、铅、铋、钴、钨、铈、镍、铜和铁，以及金属的合金。金属化合物的实施例还包括这些金属的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐和氢化物。
如以上所说明的，通过本发明的流体提纯装置，杂质从流体F中被去除掉。杂质的实例包括而不限于：含氧化合物如含氧的有机和无机化合物、氧、水、氢氧化物、过氧化物、碳酸盐、一氧化碳、二氧化碳、醚、醇、醇盐和烷基醚加合物(alkyletherateadduct)，等等。杂质的实例还包括硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、卤化物、chalcides、含氧卤化物，等等。
当杂质从流体F去除后，流体F被认为是“提纯的”流体F’。可以理解，各名词“提纯的”、“纯的”、“不纯的”是相对的而不是绝对的名词。例如，商业出售的含有500ppb杂质的氩可不被认为是受到严重污染的。因而，正如在此所用到的那样，“提纯的”流体是那些对于指定的处理符合纯度技术要求的流体，并且“不纯的”流体是那些不符合纯度技术要求的流体。
在提纯的流体F’内杂质的浓度可包括从大约十亿分之100(100ppb)到大约0.01ppb的范围。可选地，浓度可以是10ppb或更低、1ppb或更低、或者0.1ppb或更低。
图2示出了本发明流体提纯装置200的另一个实施例，其包括放置在流体存储罐201内侧并操作性接合至罐阀202的带分支岐管204，罐阀202接收流体F并把流体F’从所述罐201分配出去。在该实施例中，管接头208和212被用来将单向阀206和214连接至提纯单元210。
现在来看细节，装置200包括放置在流体存储罐201内侧并操作性接合至罐阀202的岐管204；所述罐阀202连接至所述存储罐201。岐管204具有两个分支：一个分支在端部带有第一单向阀216，其单向流动性允许流体F从岐管204流入存储罐201、但阻止相反方向的流动(也就是从存储罐201到岐管204)；岐管204的另一个分支连接至第二单向阀206，其单向流动性允许流体F从提纯单元210流入岐管204、但阻止流体F沿相反方向的流动(也就是从岐管204到提纯单元210)。
第一管接头208被用来将单向阀206连接至提纯单元210。管接头208包括第一端部和与第一端部相对的第二端部；第一端部密封接合单向阀206，并且第二端部密封接合提纯单元210。过滤垫209与管接头208的中部同轴对准并且大致安置于其内以防止微粒材料阻塞岐管204和阀202。可选地，过滤垫可大致被安置于管接头208的第一或第二端部。过滤垫209截留提纯单元210内的提纯材料P和其他微粒同时允许流体F流至单向阀206。
第三单向阀214被连接至提纯单元210相对于单向阀206连接至提纯单元210的那端。单向阀214具有与单向阀206一样的单向流动方向，并且单向阀214的单向流动性允许流体F从存储罐201流入提纯单元210、但阻止相反方向的流动。在阀202打开前，单向阀214还防止流体F流入提纯单元210。
第二管接头212被用来将单向阀214连接至提纯单元210。管接头212包括第一端部和与第一端部相反的第二端部；第一端部密封接合提纯单元210，并且第二端部密封接合单向阀214。过滤垫213与管接头212的中间同轴对准并且大致安置于其内。可选地，过滤垫可大致被安置于管接头212的第一或第二端部。过滤垫213防止流体F内的微粒材料进入提纯单元210并且将提纯材料P保持在提纯单元210内侧，同时令流体F进入提纯单元210。
可选地，管接头208和212包括与它们同轴对准并连接至它们的可破裂的爆破放压盘。所述爆破放压盘将提纯单元210紧密无漏地密封直至用户准备将提纯的流体F’分配至使用场所。爆破放压盘包括一个可破裂的膜，该膜将提纯单元210的一端紧密无漏地密封直至该膜破裂。
图3示出了本发明流体提纯装置300的另一个实施例，并且其包括安置在流体存储罐301内侧并操作性接合至罐阀302的室304，所述罐阀302接收流体F并把提纯的流体F’从流体存储罐301分配出去。在该实施例中，单向阀306和提纯单元310的一部分安置在室304内侧，室304还包括连接至另一单向阀316的端口318。用户通过将流体F的源连接至阀302而将流体F引导至存储罐301。当用户打开阀302时，流体F将涌进室304并且流经端口318和单向阀316进入存储罐301。当用户准备从存储罐301分配提纯的流体F’时，存储在存储罐301内的流体F流经单向阀314进入提纯单元310，在这里提纯材料P将杂质从流体F中去除。然后，提纯的流体F’流经单向阀306进入室304，在室304内提纯的流体F’经过开阀302被分配至使用场所。
过滤垫308和312与提纯单元310同轴对齐并且安置在提纯单元310相对的两端。与本发明其他实施例过滤垫类似，这些过滤垫308和312防止微粒材料进入提纯单元310和室304同时将提纯材料P保持在提纯单元310内侧。提纯装置300还可选地包括爆破放压盘(未示出)，该爆破放压盘紧密无漏地密封提纯单元310直至用户准备将提纯的流体F’分配至使用场所。
图4示出了本发明流体提纯装置400的另一个实施例，并且其包括带分支岐管404，该带分支岐管404安置在流体存储罐401内侧并操作性接合至罐阀402，该罐阀402接收流体F并且从流体存储罐401分配流体F’。在本实施例中，引入存储罐401的流体F在进入流体存储罐401前，流经与提纯单元410同轴对齐的端口418并且流经安置在提纯单元410内侧的单向阀416。端口418和单向阀416的壁部紧密无漏地被密封以防止流体F接触提纯单元410的提纯材料P。当用户准备从存储罐401分配提纯的流体F’时，存储在存储罐401内的流体F流经单向阀414并进入提纯单元410，在提纯单元410内提纯材料P将杂质从流体F中去除。杂质被去除之后，提纯的流体F’流经单向阀406进入岐管404，在岐管404提纯的流体F’经过开阀402可被分配至使用场所。
与本发明其他实施例相似，提纯装置400可包括过滤垫(未示出)以防止微粒材料进入提纯单元410和室404同时还将提纯材料P保持在提纯单元410内侧。同样地，提纯装置400还可选包括爆破放压盘(未示出)，该爆破放压盘紧密无漏地密封提纯单元410直至用户准备将提纯的流体F’分配至使用场所。
图5示出了本发明流体提纯装置500的另一个实施例，并且其包括操作性接合第二容器504的第一容器502，其中两个容器502和504安置在流体存储罐501内侧。在本实施例中，流体F和提纯材料P彼此隔离地被存储在流体存储罐501内直至用户准备将提纯的流体F’分发至使用场所。
第一容器502容纳提纯材料P并且第二容器504容纳流体F。第一容器502还具有连接至第二容器504上第二接头519的第一接头518。接头518和519可以是，例如，VCR型接头或可将容器502和504螺纹接合至紧密无漏连接状态的带螺纹接头。
密封元件520与接头518和519同轴对齐并且安置在接头518和519之间。密封元件520包括外环部521，该外环部521接合第一和第二接头518和519的密封面以形成紧密无漏的密封。外环部521可由可锻金属或金属合金制成。可选地，外环部521包括诸如塑料或橡胶的有机聚合物。
密封元件520还包括可破坏的内膜522以防止流体F接触提纯材料P，直至内膜522破裂。密封元件520在第一和第二接头518和519之间密封地接合，并且通过未破坏的内膜522流体F与提纯材料P被保持隔离开。当用户准备使流体F接触提纯材料P时，第一容器502可被施加压力直至内膜522破裂。可选地，罐阀507打开之后流体F可使内膜522破裂，或者经过端口514可对第二容器504施加压力以造成内膜522破裂。一旦内膜522破裂，在第二容器504内的流体F流至第一容器502，在第一容器502内由提纯材料P将杂质从流体F去除，并且提纯的流体F’经过开阀507被分配。
第一容器502具有连接至存储罐501的端口506的端口505。端口505和端口506可逆地且紧密无漏地接合。可选地，端口505和端口506被焊接在一起，或端口505由容器502内的开口代替，该开口紧密无漏地连接至端口506。过滤垫(未示出)覆盖端口505的端部以防止提纯材料P和其他微粒阻塞阀507和提纯装置500的其他下游部件。
操作性接合着阀507的下游部件包括使阀507与流体调节器510紧密无漏连接的接头508。可选地，阀507还与设在阀507下游的截止阀(未示出)、流体控制装置(未示出)、以及过滤器和/或提纯单元(未示出)操作性接合。
用户可经过阀507和/或端口514向存储罐501提供流体F和提纯材料P。用户可在添加流体F和提纯材料P之间排空存储罐501。流体F和提纯材料P可被分别地加载进罐501，或作为它们的混合物被同时引入罐501。
图6示出了根据本发明提纯装置600的另一个实施例，并且其包括存储罐601，该存储罐601具有由可渗透流体的支承605分隔成第一和第二容室602和603的内部空间。罐601还具有安置在流体F和可渗透流体的支承605之间的可破裂膜611。可破裂膜611防止流体F接触可渗透流体的支承605，直至可破裂膜611被弄破裂。可破裂膜611由金属或聚合物如聚四氟乙烯(也就是特氟隆)的卤代聚合物制成。可选地，可破裂膜611由金属薄片制成，其中金属可包括，而不限于，金、银、镍、不锈钢和它们的合金。
第一容室602保持提纯材料P。可选地，提纯材料可被保持在容室603内并且流体F保持在容室602内，或者流体F和/或提纯材料P可被同时保持在第一和第二容室602和603内。用户通过打开截止阀618将流体F引导至存储罐601的容室603，截止阀618连接至贯穿可渗透流体的支承605和膜611的导管620。可选地，用户可经过端口614将流体F引导至容室603，或经过阀607引导至容室602。
当用户准备供应存储在存储罐601内的流体F至使用场所时，阀607被打开。流体F流经可渗透流体的支承605并且与将杂质从流体F去除的提纯材料P相接触。杂质被去除之后，提纯的流体F’流经端口606、阀607以及任何其他下游部件，然后到达其使用场所。可选地，过滤垫(未示出)覆盖端口606的罐侧开口以防止微粒和提纯材料阻塞阀607和其他下游部件。
图7示出了根据本发明提纯装置700的另一个实施例，并且其包括与提纯单元710操作性接合的存储罐701。在本实施例中，提纯单元710安置在存储罐701的外侧，并且至少一个温度控制装置703被连接至提纯单元710和/或罐701。
用户通过连接至罐701的端口706加载流体F而将流体F引导至提纯装置700。可选地，用户可通过阀702将流体F引导至存储罐701。当用户准备将流体F分配至使用场所时，阀702被打开并且在进入提纯单元710前流体F流经阀702和导管702，提纯单元710内的提纯材料P将杂质从流体F中去除。杂质被去除后，提纯的流体F’流经导管711并且流至使用场所。调节器712被连接至导管711以调节到达使用场所的流体F的压力。过滤垫(未示出)可被连接至提纯单元710的端部以防止微粒进入提纯单元710和导管711，并同时将提纯材料P保持在提纯单元710的内侧。
在提纯装置700操作期间，由温度控制装置703控制存储罐701和提纯单元710的温度。温度控制装置703的实施例包括，而不限于，加热胶带、加热板、加热线圈、加热垫片、加热或制冷箱、温控流体浴槽等等。
两个或多个独立控制的温度控制装置可被连接至提纯装置700，而独立控制提纯装置700的各种不同部件的温度。例如，一个温度控制装置可被连接至存储罐701，而另一个温度控制装置可被连接至提纯单元710。在这种构造中，随着流体F’被分配至使用场所，存储罐701和提纯单元710可以不同的温度操作。
本发明另一实施例关注于图8所示的提纯单元800。外连接至流体罐的提纯单元800包括连接至岐管804的容器810，所述岐管804本身连接至两个管接头806和814。来自连接至管接头806的源的流体F流经管接头806和端口816进入保持提纯材料P的容器810。流体F内的杂质被提纯材料P去除，并且提纯的流体F’流经端口818和管接头814朝至使用场所流动。
爆破放压盘808和812安置在第一和第二管接头806和814以及它们相应的岐管804内的开口之间。爆破放压盘808和812紧密无漏地密封容器810，并且防止流体F接触提纯材料P直至爆破放压盘808破裂。爆破放压盘808和812包括外环部和可破坏内膜；外环部接合管接头806和814的密封面以及岐管804。可选地，通过例如粘结、焊接、电镀或机械摩擦配合、其他技术等，爆破放压盘808和812连接至管接头806和814。如可破坏内膜一样，外环部可由金属或有机聚合物、其他材料等制成。
过滤垫可被安置在管接头806和814与岐管804之间以防止微粒材料进入容器810同时还将提纯材料P保持在容器810内侧。
可设想提纯单元800的其他实施例，其中岐管804具有阳开口(未示出)，该阳开口可连接至阴管接头(未示出)。在另一个实施例中，自爆放压盘可被密封地嵌入管接头内侧。
本发明还包括提纯流体F的方法。一种从流体F中去除杂质的方法包括在罐的内侧容室中将流体F与载气混合，使流体F与载气的混合物流经罐内侧的提纯单元以提纯混合物体，并且将提纯的混合物分配至使用场所。
提纯包含杂质的流体F的另一个方法包括将流体F存储在罐内，该罐包括内侧容室和包含在其内的提纯材料P，其中提纯材料P包括形成在基材上的金属化合物。所述方法还包括使载气流动穿过罐的内侧容室并且将载气和流体F的混合物分配至使用场所。另外，所述方法还包括排空连接至使用场所和罐的端口，并使提纯的流体F’从罐流至端口。
在另一方法中，通过将大致所有杂质从罐的内侧容室去除并然后经结合至罐的端口向罐供应提纯材料P，罐被制备用来接受提纯材料P。所述端口可为与被用来分配流体F’相同的端口。提纯材料P供应至所述端口后，流体F被添加至罐。可选地，流体F和提纯材料P可作为混合物同时添加至罐。
另一方法包含从一装置分配提纯的流体F’的方法包括：设置一个具有包括提纯材料P的内侧容室的罐，其中提纯材料P包括沉积在基材上的金属；并且使载气流动穿过罐以将提纯的流体F’从提纯材料去除，并且从罐分配提纯的流体F’和载气的混合物，其中从罐分配的提纯的流体′具有大约十亿分之一百(100ppb)或更低的杂质浓度。
另一个从流体F去除杂质的方法包括：设置一包括第一内侧容室和第二内侧容室的罐，其中由可渗透流体的支承将第一内侧容室和第二内侧容室隔开；在第一内侧容室内提供提纯材料P并且在第二内侧容室内提供流体F，并且使流体F流经可渗透流体的支承和提纯材料P以从流体F去除杂质。
前面的说明被认为是仅仅示意性说明了本发明原理。当在具体实施方式和权利要求书中使用“包含”或“包括”以及它们的不同时态时，表示的是一个或多个所列举的特征、整体元件、部件或步骤的存在，但是它们并不排除一个或多个其他特征、整体元件、部件、步骤或它们的组合的存在或附加。另外，由于对于本领域技术人员可以进行一些调整和改变，对于本发明并不限于如上所说明的原样的结构和处理。因此，在不违反如随后权利要求书所限定的本发明范围内，可进行所有适当的修改和类似处理。

Claims (22)

1.一种提纯流体的方法，包括：
设置一个包括第一容室和第二容室的罐，其中，由可渗透流体的支承将第一容室和第二容室分隔开；
在第一容室内设置提纯材料，并在第二容室内提供流体；
使用于防止所述流体接触所述提纯材料的膜破裂；以及
使流体流经可渗透流体的支承和提纯材料，以将杂质从流体去除。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜包括金属或聚合物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可渗透流体的支承包括陶瓷玻璃料、穿孔金属盘或多孔聚合物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐包括流体存储瓶。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提纯材料包括基材。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述提纯材料包括位于所述基材上的金属化合物。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属化合物包括铝、镁、钛、锆、钒、铬、钼、钨、锰、锌、锂、钠、铅、铋、钴、铈、镍、铜或铁的化合物。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基材包括氧化铝、二氧化硅、沸石、铝硅酸盐、氧化锆、碳、聚合物或氧化钛。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基材的表面积是从大约0.1m2/g到大约1000m2/g。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基材的表面积是从大约10m2/g到大约100m2/g。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基材的孔径尺寸等于或大于大约0.1nm。
12.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基材的孔径尺寸等于或大于大约2nm。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，流体包括有机金属化合物。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述有机金属化合物包括一个或多个烷基基团。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述有机金属化合物包括IIa、IIb、IIIb、IVb、Vb或VIb族金属。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述IIa、IIb、IIIb、IVb、Vb或VIb族金属包括铝、镓、锗、锡、磷、氮、砷、锑、硫、硒、碲、镁、锌或铟。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杂质包括含氧化合物。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杂质包括分子氧、水、一氧化碳、二氧化碳、醚、醇、醇盐、金属、氢化物、金属氢化物、羰基金属、金属卤化物、碳氢化合物、有机金属氧化物或烷基醚加合物。
19.如权利要求1所述的方法，还包括将流体与载气混合。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述载气包括氢、氦、氩或氮。
21.如权利要求1所述的方法，还包括设置温度控制装置，以设定罐的温度，
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述罐基本上没有碳吸附材料。
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