CN109613181B - 一种痕量气态汞标准发生*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种痕量气态汞标准发生***，该***包括用于产生汞蒸气的汞蒸气发生装置；所述汞蒸气发生装置包括用于储存汞和产生汞蒸气的汞储存容器、混合区、以及用于给所述汞储存容器和混合区加热保温的加热保温机构；所述汞储存容器顶部设置有用于蒸发出汞蒸气的顶部开口，所述混合区设置于所述顶部开口上方并与所述顶部开口连通，所述混合区设置有位于底部的载气入口和位于顶部的混合气出口。本公开的***可以生成量值准确、浓度稳定的痕量汞标准气体。

Description

一种痕量气态汞标准发生***

技术领域

本公开涉及气体监测领域，具体地，涉及一种痕量气态汞标准发生***。

背景技术

汞是在常温下唯一呈液态的金属元素，在环境中易于迁移，同时具有极强的生物亲和性和毒性，非常容易被人体及生物体吸收进而对人体的中枢神经***产生伤害，因此汞是环境监测中的重点及优先项目。自工业革命以来，汞在全球环境中的含量增加了三倍以上。大气中的汞由于特殊的物理属性(高挥发性、低熔点)主要以气态汞存在(>95％)，易在短时间内传播扩散，严重影响生态环境及人体健康。同时，汞通过相态状态转换在自然界流通，污染土壤、水源，危害更为严重。因此，精确测量大气中气态汞含量对全球环境汞污染的评价及环境保护方面起着重要的作用，在许多领域中都需要对气体中的汞进行分析，如烟气、垃圾填埋、天然气、煤燃烧、科学研究(如汞的地球化学循环)等。

我国是世界上汞排放最多和汞污染最严重的国家，大气汞排放量约占全球30％-40％，因此我国在汞污染的治理及履行国际公约方面面临极大的压力。

目前，气态汞的监测仪器通常为气体汞分析仪，为获得准确的监测数据，气体汞分析仪需要汞的标准气体进行校正。气体标准物质通常依据重量法，通过配气装置将目标组分按照一定的浓度充装如钢瓶中存放，因此，钢瓶通常具有较高的充装压力以保证钢瓶内充装较大量的标准气体。但汞的饱和蒸气压很低，所以在气瓶中无法充装至较高的压力，常规的气瓶单瓶因而也无法提供充足的气量。同时，汞的低饱和蒸气压的特性导致汞的标准气体浓度量值较低。此外，由于汞可以与多种金属发生汞齐反应，而且吸附性较大，因此汞标准气体的量值在许多金属气瓶中不易保持稳定。因此，采用目前常规的气瓶充装汞标准气体的途径来产生汞标准气体的方式并不成熟，存在汞标准气体的量值不准确、浓度不稳定的缺点。

发明内容

本公开的目的是为了解决汞标准气体的量值不准确、浓度不稳定的缺点，提供一种痕量气态汞标准发生***。

为了实现上述目的，本公开提供一种痕量气态汞标准发生***，该***包括用于产生汞蒸气的汞蒸气发生装置；

所述汞蒸气发生装置包括用于储存汞和产生汞蒸气的汞储存容器、混合区、以及用于给所述汞储存容器和混合区加热保温的加热保温机构；

所述汞储存容器顶部设置有用于蒸发出汞蒸气的顶部开口，所述混合区设置于所述顶部开口上方并与所述顶部开口连通，所述混合区设置有位于底部的载气入口和位于顶部的混合气出口。

可选地，该***还包括用于稀释来自汞蒸气发生装置的汞蒸气的汞蒸气稀释装置；

所述汞蒸气稀释装置设置有汞蒸气入口和汞蒸气出口，所述混合区的混合气出口与所述汞蒸气稀释装置的汞蒸气入口连通。

可选地，所述汞蒸气发生装置还包括设置于所述汞储存容器外部的混合套体，所述混合套体与所述汞储存容器之间形成有所述混合区；

优选地，所述混合区的顶面形成为直径由下至上逐渐缩小的锥形面，所述混合区的混合气出口设置于所述锥形面的锥尖处；

优选地，所述混合套体中还设置有用于预热载气的载气通道，所述载气通道设置有用于通入载气的进气口和流出载气的出气口，所述载气通道的出气口与所述混合区的载气入口连通；

优选地，所述载气通道形成为U形；

优选地，所述载气通道为多条；

优选地，所述混合套体包括可拆卸连接的上混合套体和下混合套体，所述汞储存容器的底部与所述下混合套体相接触，所述汞储存容器的顶部开口伸入所述上混合套体中，所述载气通道形成于所述上混合套体中和/或由所述上混合套体的内壁与所述汞储存容器的外壁所围成；

优选地，所述上混合套体和所述下混合套体的连接处设置有密封件，所述密封件包括密封圈，所述密封圈的材料包括氟橡胶或聚四氟乙烯；

优选地，所述混合套体包括金属套体和涂覆在所述金属套体内壁以避免汞与金属套体接触的非金属涂层。

可选地，所述汞储存容器包括位于下方的汞储存段和位于上方的汞蒸发段，所述汞储存段和汞蒸发段相连通且所述顶部开口设置于所述汞蒸发段顶部；

优选地，所述汞储存段和汞蒸发段均为沿轴向竖直设置的管状且所述汞储存段的内径大于所述汞蒸发段的内径，所述汞蒸发段的高度长于所述汞储存段的高度；

优选地，所述汞储存容器的材料包括选自玻璃、石英、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯中的一种或多种；

所述加热保温机构包括包围在所述混合套体外部的保温套体、设置于所述保温套体中的加热件和温度检测件；

优选地，所述保温套体包括可拆卸连接的上保温套体和下保温套体，所述上保温套体顶部设置有通入载气的载气入口和流出混合气体的气体出口，所述上保温套体的载气入口与所述载气通道的进气口连通，所述上保温套体的气体出口与所述混合区的混合气出口连通；

优选地，所述加热件为设置在所述混合套体外周的加热带、水浴加热装置或风暖加热装置；

优选地，所述保温套体与所述混合套体之间还填充有保温材料；

优选地，所述温度检测件设置于所述汞储存容器中或混合套体中；

优选地，所述保温套体和所述下保温套体为螺杆连接；

优选地，所述保温套体的材料包括金属或聚四氟乙烯。

可选地，所述汞蒸气发生装置还包括第一载气源和第一流量控制器，所述第一载气源通过所述第一流量控制器与所述混合区的载气入口连通；

优选地，所述汞蒸气发生装置还包括第一压力稳定装置，所述第一载气源通过所述第一压力稳定装置与所述第一流量控制器连通；

优选地，所述汞蒸气发生装置还包括第一压力传感器，所述第一压力稳定装置通过所述第一压力传感器与所述第一流量控制器连通；

优选地，所述汞蒸气发生装置还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述混合区的混合气出口连通。

可选地，所述汞蒸气稀释装置包括第二载气源、第二流量控制器和第一管线，所述第二载气源通过所述第二流量控制器与所述第一管线连通，所述第一管线与所述混合区的混合气出口连通；

优选地，所述第一管线设置有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口上设置有第一阀门，所述第二出气口上设置有第一背压阀；

优选地，所述汞蒸气稀释装置还包括第二压力稳定装置，所述第二载气源通过所述第二压力稳定装置与所述第二流量控制器连通；

优选地，所述汞蒸气稀释装置还包括第三压力传感器，所述第二压力稳定装置通过所述第三压力传感器与所述第二流量控制器连通。

可选地，所述汞蒸气稀释装置包括一条第二管线、第四流量控制器和第三载气源，所述第二管线与所述第一管线之间通过第三流量控制器连通，所述第二管线通过第四流量控制器连通第三载气源；

优选地，所述第二管线设置有第三出气口和第四出气口，所述第三出气口连通有第二阀门，所述第四出气口连通有第二背压阀；

优选地，所述汞蒸气稀释装置还包括第三压力稳定装置，所述第三载气源通过所述第三压力稳定装置与所述第四流量控制器连通；

优选地，所述汞蒸气稀释装置还包括第四压力传感器，所述第三压力稳定装置通过所述第四压力传感器与所述第四流量控制器连通。

可选地，所述汞蒸气稀释装置还包括多条第二管线、第四流量控制器和第三载气源，所述第二管线与所述第一管线之间和第二管线与第二管线之间均通过第三流量控制器连通，每条所述第二管线通过第四流量控制器连通第三载气源；

优选地，一条或多条所述第二管线设置有第三出气口和第四出气口，所述第三出气口连通有第二阀门，所述第四出气口连通有第二背压阀；

优选地，所述汞蒸气稀释装置还包括第三压力稳定装置，所述第三载气源通过所述第三压力稳定装置与所述第四流量控制器连通；

优选地，所述汞蒸气稀释装置还包括第四压力传感器，所述第三压力稳定装置通过所述第四压力传感器与所述第四流量控制器连通。

可选地，所述***还包括用于控制所述汞蒸气稀释装置和汞蒸气发生装置温度的温控装置；

优选地，所述温控装置为保温箱。

可选地，所述第二流量控制器、第三流量控制器、第四流量控制器、第二压力稳定装置、第三压力稳定装置、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、第一管线、第二管线、第一背压阀、第二背压阀、第一阀门和第二阀门的材料包括聚四氟乙烯，优选为可溶性聚四氟乙烯。

本公开的痕量汞标准气体发生***依据扩散法原理产生汞标准气体，具体地，汞蒸气发生装置中汞储存容器产生汞蒸气并与载气充分混合后得到初始汞标准气体，通过控制汞发生装置的温度和压力，可以准确得到浓度不同初始汞标准气体；进一步地，初始汞标准气体进入汞蒸气稀释装置以实现汞蒸气的多级稀释，可以根据需要进一步产生浓度范围更宽的痕量汞标准气体。本公开的痕量汞标准气体发生***可以生成量值准确、浓度稳定的痕量汞标准气体，浓度范围可以在1ng/m³-250ug/m³。

另外，本公开***的载气与来自汞储存容器顶部开口的蒸气由下至上在混合区中混合并进一步由下至上从混合区的混合气出口离开，有效防止载气直接吹扫汞储存容器中汞的表面，从而减少载气流速、流量等的变化和汞储存容器中汞的储存量变化对汞蒸发的影响，有效提高了汞标准气体的浓度稳定性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供的汞蒸气发生装置的一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本公开提供的痕量汞标准气体发生***的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

10混合区 11第一载气源

15第一压力稳定装置 16第一压力传感器 17第一流量控制器

18第二压力传感器 100汞蒸气发生装置

2保温套体 21上保温套体 22下保温套体

212第二载气源 213第三载气源 219第一阀门

220第二压力稳定装置 221第三压力传感器

223第三流量控制器 224第一背压阀 225第二阀门

226第二流量控制器 227第三压力传感器 228第四流量控制器

229第三压力稳定装置 230第二背压阀 234温控装置

300第一管线 301第二管线

5汞储存容器 51顶部开口 52汞储存段

53汞蒸发段

6温度检测件

7混合套体 71上混合套体 72下混合套体

8载气通道

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指本公开的痕量汞标准气体发生***正常使用时的方向。

如图1所示，本公开提供一种痕量气态汞标准发生***，该***包括用于产生汞蒸气的汞蒸气发生装置100；

汞蒸气发生装置100包括用于储存汞和产生汞蒸气的汞储存容器5、混合区10、以及用于给汞储存容器5和混合区10加热保温的加热保温机构；

汞储存容器5顶部设置有用于蒸发出汞蒸气的顶部开口51，混合区10设置于顶部开口51上方并与顶部开口51连通，混合区10设置有位于底部的载气入口和位于顶部的混合气出口。

汞在常温下为液态，其低饱和蒸气压的特点决定汞很容易蒸发产生汞蒸气，汞蒸气的生成速率除了受到温度等因素的影响之外，还受到载气流量、流速及载气与液态汞的接触面积等因素有关，从而使汞蒸气浓度随着载气的流量、流速变化以及液态汞储存量变化等因素的变化而变化，影响了生成汞标准气体浓度的稳定性。本公开从确保汞标准气体生成量值的准确性与稳定性方面考虑，拉大了汞蒸发过程与汞蒸气和载气的混合过程的距离，减小了载气直接吹扫液态汞液面导致的气态汞产生速率的不稳定性，从而提高了汞标准气体的浓度稳定性。本公开的汞存储容器5储存汞，并在设定好温度的加热保温机构的加热作用下产生汞蒸气，汞蒸气与载气在混合区10混合后生成一定浓度的混合气，混合气由混合区顶部的混合气出口送出。本公开的***可以稳定、准确地产生痕量汞标准气体。

如图2所述，根据本公开，该***还可以包括用于稀释来自汞蒸气发生装置100的汞蒸气的汞蒸气稀释装置200；

汞蒸气稀释装置200可以设置有汞蒸气入口和汞蒸气出口，混合区10的混合气出口可以与汞蒸气稀释装置200的汞蒸气入口连通。汞蒸气稀释装置200对来自汞发生装置100的混合气进一步稀释以得到浓度范围更宽的痕量汞标准气体。

如图1所示，汞蒸气发生装置100还可以包括设置于汞储存容器5外部的混合套体7，混合套体7与汞储存容器5之间形成有混合区10，载气和由汞储存容器5产生的汞蒸气在混合区混合形成浓度一定的混合气体。

一种实施方式，如图1所示，混合区10的顶面可以形成为直径由下至上逐渐缩小的锥形面，混合区10的混合气出口可以设置于所述锥形面的锥尖处，上述锥形面可以减小混合气的流通死角、避免汞吸附于混合套体7内壁，以保证混合气顺畅通过混合气出口，进而有利于定量产生浓度准确、量值稳定的痕量汞标准气体。

一种实施方式，如图1所示，混合套体7中还可以设置有用于预热载气的载气通道8，载气通道8设置有用于通入载气的进气口和流出载气的出气口，载气通道8的出气口与混合区10的载气入口连通。进一步地，载气通道8形可以成为U形，该U形的载气通道8可以将混合套体7的热量有效地传递给载气以实现载气的预热，从而可以有效减少载气与汞蒸气的温度差，保持混合区10和混合气体温度的恒定，有利于生成含量稳定的痕量汞标准气体；更优选地，载气通道8可以为多条，每条载气通道可以各自独立地通入载气，使载气分散进入混合区10以更高效地实现载气预热并促进混合均匀。

为了方便维护、更换汞蒸气发生装置100内部的汞储存容器5，如图1所示，混合套体7可以包括可拆卸连接的上混合套体71和下混合套体72，汞储存容器5的底部可以与下混合套体72相接触，汞储存容器5的顶部开口伸入上混合套体71中，载气通道8可以形成于上混合套体71中和/或由上混合套体71的内壁与汞储存容器5的外壁所围成。混合套体7可以采用导热性能良好的材料制备，优选地，混合套体7可以包括金属套体和涂覆在金属套体内壁以避免汞与金属套体接触的非金属涂层，非金属涂层可以避免汞与金属套体接触而发生反应，显著减少汞的吸附量，其中金属套体和非金属涂层可以为本领域的技术人员所常规采用的材料，在此不再赘述。

其中，为了避免汞蒸气的逸出，形成较好的密闭环境以准确、稳定地生成痕量汞标准气体，上混合套体71和下混合套体72的连接处设置还可以有密封件，密封件可以为密封圈，密封圈可以采用不与汞蒸气发生反应的材料制备，例如氟橡胶或聚四氟乙烯。

根据本公开，如图1所示，汞储存容器5还可以包括位于下方的汞储存段52和位于上方的汞蒸发段53，汞储存段52和汞蒸发段53相连通且顶部开口51设置于汞蒸发段53顶部，设置汞蒸发段53可以进一步减小载气对汞储存段52中汞蒸发过程的影响，提高汞蒸气浓度的稳定性。

一种优选实施方式，如图1所示，汞储存段52和汞蒸发段53均为沿轴向竖直设置的管状且汞储存段52的内径大于汞蒸发段53的内径，汞蒸发段53的高度长于汞储存段52的高度。其中，汞储存段52的内径与汞蒸发段53的内径比可以为(1.1-100):1，优选为(2-10)：1，汞蒸发段53的高度与汞储存段52的高度比可以为(1.1-100)：1，优选为(10-50)：1。上述汞储存段52中的储存的汞受热产生的汞蒸气并通过细长管状的汞蒸发段53经扩散作用扩散进入混合区10，可以有效避免因载气直接吹扫汞液面而造成汞挥发不稳定，可以定量地生成浓度准确、量值稳定的痕量汞标准气体，其中汞蒸发段53的长度(或高度)可以大于3厘米，长度与内径的比可以大于3:1，内径长度可以为0.001米-0.02米，优选为0.001米-0.006米。

为了避免汞与储存容器5发生汞齐反应，减少汞的吸附量，优选地，汞储存容器5的材料可以为非金属，例如包括选自玻璃、石英、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯中的一种或多种。

加热保温机构可以包括包围在混合套体7外部的保温套体2、设置于保温套体2中的加热件和温度检测件6。优选地，温度检测件6可以设置于汞储存容器5中或混合套体7中，更优选地，温度检测件6可以为设置在混合套体7底部的温度传感器，例如设置于混合套体7底部开设的孔隙中，以避免温度监测件6与汞直接接触反应或产生吸附，影响产生的痕量汞标准气体的稳定性。

本公开的加热件是本领域技术人员所熟知的，例如可以为设置在混合套体7外周的加热带、水浴加热装置或风暖加热装置，例如当为加热带时，可以将加热带紧密缠绕在混合区10的外壁，为了避免受环境温度变化影响，进一步提高保温套体2的保温性能，保温套体2与混合套体7之间还可以填充有保温材料，保温材料可以包括选自玻璃棉和/或泡沫塑料。

为了便于拆卸和更换保温套体2内部的汞蒸气储存容器和混合套体7，提高***使用的方便、灵活性，保温套体2可以包括可拆卸连接的上保温套体21和下保温套体22，其中，优选地，上保温套体21和下保温套体22可以为螺杆连接、法兰连接或卡接，保温套体2的材料可以包括金属或聚四氟乙烯。

一种实施方式，上保温套体21顶部设置有通入载气的载气入口和流出混合气体的气体出口，上保温套体21的载气入口与载气通道8的进气口连通，上保温套体21的气体出口与混合区10的混合气出口连通。具体地，上保温套体21的载气入口通过管线与载气通道8的进气口连通，上保温套体21的气体出口通过管线与混合区10的混合气出口连通，以保证载气和汞标准气体能够顺畅进出汞蒸气发生装置100，该管线可以是聚四氟乙烯材质的软管等。

如图2所示，为了准确控制载气流量，汞蒸气发生装置100还可以包括第一载气源11和第一流量控制器17，第一载气源11可以通过第一流量控制器17与混合区10的载气入口连通。其中，第一载气源11可以是气瓶，其提供的载气可以为N₂、Ar和He中的一种或多种，可以通过观察第一流量控制器上的示数来调节气瓶阀门的开度进而控制载气流量，第一流量控制器可以为质量流量控制器。

进一步地，为了控制第一载气源11送出的载气的压力，同时使载气可以具有稳定的压力，汞蒸气发生装置100还可以包括第一压力稳定装置15，第一载气源11通过第一压力稳定装置15与第一流量控制器17连通，压力稳定装置是本领域技术人员所熟知的，例如第一压力稳定装置15可以为高精度压力调节阀等。

一种实施方式，汞蒸气发生装置100还可以包括第一压力传感器16，第一压力稳定装置15通过第一压力传感器16与第一流量控制器17连通，第一压力传感器16用来监测压力稳定装置15提供的压力的稳定性，进而对压力稳定装置15具有间接的反馈调节作用，第一压力传感器16可以为表压传感器、差压传感器和绝压传感器中的一种；更优选地，汞蒸气发生装置100还可以包括第二压力传感器18，第二压力传感器18与混合区10的混合气出口连通，汞蒸气发生装置100内的温度和压力共同作用影响痕量汞标准气体的浓度，第二压力传感器18用来监测汞蒸气发生装置100内压力的稳定性，第二压力传感器18可以与第一压力传感器16相同或不同，本公开不再赘述。

根据本公开，如图2所示，汞蒸气稀释装置200可以包括第二载气源212、第二流量控制器226和第一管线300，第二载气源212通过第二流量控制器226与第一管线300连通，第一管线300与混合区10的混合气出口连通。其中，第二载气源212提供的载气可以与第一载气源11所提供的载气相同或不同，本公开不再赘述，第二流量控制器226可以为质量流量控制器。通过来自第二载气源212的载气可以将来自混合区10的混合气体进行进一步稀释。

一种优选实施方式，第一管线300可以设置有第一出气口和第二出气口，第一出气口用于送出汞标准气体，其上可以设置有第一阀门219，第二出气口用于控制第一管线中气体压力的稳定，其上设置有第一背压阀224。其中，第一阀门219可以为开关阀，如果痕量汞标准气体的浓度达到要求，则开启开关阀以使痕量汞标准气体排出；第一背压阀224可以为在第一管线300压力不稳的情况下稳定第一管线300的压力。

一种实施方式，汞蒸气稀释装置200还可以包括第二压力稳定装置220，第二载气源212通过第二压力稳定装置220与第二流量控制器226连通，第二压力稳定装置220可以为与第一压力稳定装置15相同或不同，本公开不再赘述。

一种实施方式，汞蒸气稀释装置200还可以包括第三压力传感器221，第二压力稳定装置220通过第三压力传感器221与第二流量控制器226连通，第三压力传感器221可以与第一压力传感器16相同或不同，本公开不再赘述。

为了得到浓度范围更宽的痕量汞标准气体，可以根据需要对汞蒸气发生装置100产生的汞蒸气进行一级或多级汞稀释处理。具体地，如图2所示，汞蒸气稀释装置200可以包括一条第二管线301、第四流量控制器228和第三载气源213，第二管线301与第一管线之间通过第三流量控制器223连通，第二管线301通过第四流量控制器228连通第三载气源213，其中，第三流量控制器223和第四流量控制器228可以为质量流量控制器，第三载气源213提供的载气可以与第三载气源213提供的载气相同或不同，本公开不再赘述。

优选地，第二管线301设置有第三出气口和第四出气口，第三出气口连通有第二阀门225，第四出气口连通有第二背压阀230，其中，第二阀门225可以为开关阀，第二阀门和第二背压阀的功能与第一阀门和第一背压阀的功能类似，本公开不再赘述。

一种实施方式，汞蒸气稀释装置200还包括第三压力稳定装置229，第三载气源213通过第三压力稳定装置229与第四流量控制器228连通，第三压力稳定装置229可以与第一压力稳定装置15相同或不同，本公开不再赘述。

一种实施方式，汞蒸气稀释装置200还包括第四压力传感器227，第三压力稳定装置229通过第四压力传感器227与第四流量控制器228连通，第四压力传感器227可以与第一压力传感器相同或不同，本公开不再赘述。

进一步为准确获得浓度更低的痕量汞标准气体，根据本公开，如图2所示，汞蒸气稀释装置200可以包括多条第二管线301、第四流量控制器228和第三载气源213，第二管线301与第一管线300之间和第二管线301与第二管线301之间均可以通过第三流量控制器223连通，每条第二管线301通过第四流量控制器228连通第三载气源213。

一种实施方式，一条或多条第二管线301设置有第三出气口和第四出气口，第三出气口连通有第二阀门225，第四出气口连通有第二背压阀230。

一种实施方式，汞蒸气稀释装置200还包括第三压力稳定装置229，所述第三载气源213通过第三压力稳定装置229与第四流量控制器228连通，压力稳定装置229可以与第一压力稳定装置15相同或不同，本公开不再赘述。

一种实施方式，汞蒸气稀释装置200还包括第四压力传感器227，所述第三压力稳定装置229通过第四压力传感器227与第四流量控制器228连通，第四压力传感器227可以与第一压力传感器16相同或不同，本公开不再赘述。

根据本公开，如图2所示，该***还可以包括用于控制汞蒸气稀释装置200和汞蒸气发生装置100的温度的温控装置234；优选地，温控装置234可以为本领域技术人员所熟知的保温箱，以减少因外界环境的温度变化对本公开的***的温度所产生的影响，本领域技术人员可以根据需要将本公开***中的一个或多个部件设置于所述温控装置中。

为了避免因汞吸附和汞齐反应造成汞的损失而影响痕量汞标准气体浓度、量值的稳定性，第二流量控制器220、第三流量控制器223、第四流量控制器228、第二压力稳定装置220、第三压力稳定装置229、第二压力传感器18、第三压力传感器221、第四压力传感器227、第一管线300、第二管线301、第一背压阀224、第二背压阀230、第一阀门219和第二阀门225的材料可以包括聚四氟乙烯，优选为可溶性聚四氟乙烯。进一步优选地，上述的流量控制器、压力稳定装置、压力传感器、背压阀和阀门与汞蒸气直接接触部分的材料(例如管线)可以为聚四氟乙烯，优选为可溶性聚四氟乙烯。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (33)

1.一种痕量气态汞标准发生***，其特征在于，该***包括用于产生汞蒸气的汞蒸气发生装置（100）和用于控制所述汞蒸气发生装置（100）温度的温控装置（234）；

所述汞蒸气发生装置（100）包括用于储存汞和产生汞蒸气的汞储存容器（5）、混合区（10）、用于给所述汞储存容器（5）和混合区（10）加热保温的加热保温机构，设置于所述汞储存容器（5）外部的混合套体（7），第一载气源（11）、第一流量控制器（17）、第一压力稳定装置（15）和第一压力传感器（16），所述混合套体（7）与所述汞储存容器（5）之间形成有所述混合区（10）；

所述汞储存容器（5）顶部设置有用于蒸发出汞蒸气的顶部开口（51），所述混合区（10）设置于所述顶部开口（51）上方并与所述顶部开口（51）连通，所述混合区（10）设置有位于底部的载气入口和位于顶部的混合气出口；

所述混合套体（7）中还设置有用于预热载气的载气通道（8），所述载气通道（8）设置有用于通入载气的进气口和流出载气的出气口，所述载气通道（8）的出气口与所述混合区（10）的载气入口连通；所述载气通道（8）形成为U形；

所述第一载气源（11）通过所述第一流量控制器（17）与所述混合区（10）的载气入口连通，所述第一载气源（11）通过所述第一压力稳定装置（15）与所述第一流量控制器（17）连通；所述第一压力稳定装置（15）通过所述第一压力传感器（16）与所述第一流量控制器（17）连通。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，该***还包括用于稀释来自汞蒸气发生装置（100）的汞蒸气的汞蒸气稀释装置（200）；

所述汞蒸气稀释装置（200）设置有汞蒸气入口和汞蒸气出口，所述混合区（10）的混合气出口与所述汞蒸气稀释装置（200）的汞蒸气入口连通。

3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合区（10）的顶面形成为直径由下至上逐渐缩小的锥形面，所述混合区（10）的混合气出口设置于所述锥形面的锥尖处。

4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述载气通道（8）为多条。

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述混合套体（7）包括可拆卸连接的上混合套体（71）和下混合套体（72），所述汞储存容器（5）的底部与所述下混合套体（72）相接触，所述汞储存容器（5）的顶部开口伸入所述上混合套体（71）中，所述载气通道（8）形成于所述上混合套体（71）中和/或由所述上混合套体（71）的内壁与所述汞储存容器（5）的外壁所围成。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述上混合套体（71）和所述下混合套体（72）的连接处设置有密封件，所述密封件包括密封圈，所述密封圈的材料包括氟橡胶或聚四氟乙烯。

7.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述混合套体（7）包括金属套体和涂覆在所述金属套体内壁以避免汞与金属套体接触的非金属涂层。

8.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述汞储存容器（5）包括位于下方的汞储存段（52）和位于上方的汞蒸发段（53），所述汞储存段（52）和汞蒸发段（53）相连通且所述顶部开口（51）设置于所述汞蒸发段（53）顶部。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述汞储存段（52）和汞蒸发段（53）均为沿轴向竖直设置的管状且所述汞储存段（52）的内径大于所述汞蒸发段（53）的内径，所述汞蒸发段（53）的高度长于所述汞储存段（52）的高度。

10.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述汞储存容器（5）的材料包括选自玻璃、石英、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯中的一种或多种；

所述加热保温机构包括包围在所述混合套体（7）外部的保温套体（2）、设置于所述保温套体（2）中的加热件和温度检测件（6）。

11.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述保温套体（2）包括可拆卸连接的上保温套体（21）和下保温套体（22），所述上保温套体（21）顶部设置有通入载气的载气入口和流出混合气体的气体出口，所述上保温套体（21）的载气入口与所述载气通道（8）的进气口连通，所述上保温套体（21）的气体出口与所述混合区（10）的混合气出口连通。

12.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述加热件为设置在所述混合套体（7）外周的加热带、水浴加热装置或风暖加热装置。

13.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述保温套体（2）与所述混合套体（7）之间还填充有保温材料。

14.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述温度检测件（6）设置于所述汞储存容器（5）中或混合套体（7）中。

15.根据权利要求11所述的***，其特征在于，所述上保温套体（21）和所述下保温套体（22）为螺杆连接。

16.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述保温套体（2）的材料包括金属或聚四氟乙烯。

17.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述汞蒸气发生装置（100）还包括第二压力传感器（18），所述第二压力传感器（18）与所述混合区（10）的混合气出口连通。

18.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）包括第二载气源（212）、第二流量控制器（226）和第一管线（300），所述第二载气源（212）通过所述第二流量控制器（226）与所述第一管线（300）连通，所述第一管线（300）与所述混合区（10）的混合气出口连通。

19.根据权利要求18所述的***，其特征在于，所述第一管线（300）设置有第一出气口和第二出气口，所述第一出气口上设置有第一阀门（219），所述第二出气口上设置有第一背压阀（224）。

20.根据权利要求18所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）还包括第二压力稳定装置（220），所述第二载气源（212）通过所述第二压力稳定装置（220）与所述第二流量控制器（226）连通。

21.根据权利要求20所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）还包括第三压力传感器（221），所述第二压力稳定装置（220）通过所述第三压力传感器（221）与所述第二流量控制器（226）连通。

22.根据权利要求18所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）包括一条第二管线（301）、第四流量控制器（228）和第三载气源（213），所述第二管线（301）与所述第一管线（300）之间通过第三流量控制器（223）连通，所述第二管线（301）通过第四流量控制器（228）连通第三载气源（213）。

23.根据权利要求22所述的***，其特征在于，所述第二管线（301）设置有第三出气口和第四出气口，所述第三出气口连通有第二阀门（225），所述第四出气口连通有第二背压阀（230）。

24.根据权利要求22所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）还包括第三压力稳定装置（229），所述第三载气源（213）通过所述第三压力稳定装置（229）与所述第四流量控制器（228）连通。

25.根据权利要求24所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）还包括第四压力传感器（227），所述第三压力稳定装置（229）通过所述第四压力传感器（227）与所述第四流量控制器（228）连通。

26.根据权利要求18所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）还包括多条第二管线（301）、第四流量控制器（228）和第三载气源（213），所述第二管线（301）与所述第一管线（300）之间和第二管线（301）与第二管线（301）之间均通过第三流量控制器（223）连通，每条所述第二管线（301）通过第四流量控制器（228）连通第三载气源（213）。

27.根据权利要求26所述的***，其特征在于，一条或多条所述第二管线（301）设置有第三出气口和第四出气口，所述第三出气口连通有第二阀门（225），所述第四出气口连通有第二背压阀（230）。

28.根据权利要求26所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）还包括第三压力稳定装置（229），所述第三载气源（213）通过所述第三压力稳定装置（229）与所述第四流量控制器（228）连通。

29.根据权利要求28所述的***，其特征在于，所述汞蒸气稀释装置（200）还包括第四压力传感器（227），所述第三压力稳定装置（229）通过所述第四压力传感器（227）与所述第四流量控制器（228）连通。

30.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括用于控制所述汞蒸气稀释装置（200）温度的温控装置（234）。

31.根据权利要求30所述的***，其特征在于，所述温控装置（234）为保温箱。

32.根据权利要求18-29中任意一项所述的***，其特征在于，所述第二流量控制器（226）、第三流量控制器（223）、第四流量控制器（228）、第二压力稳定装置（220）、第三压力稳定装置（229）、第二压力传感器（18）、第三压力传感器（221）、第四压力传感器（227）、第一管线（300）、第二管线（301）、第一背压阀（224）、第二背压阀（230）、第一阀门（219）和第二阀门（225）的材料包括聚四氟乙烯。

33.根据权利要求32所述的***，其特征在于，所述聚四氟乙烯为可溶性聚四氟乙烯。

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