【国家标准(GB)】 电子工业用气体 氮

ICS71.100.20
中华人民共和国国家标准
GB/T16944—2009
代替GB/T16944-1997
电子工业用气体
Gas for electronic industry—Nitrogen2009-10-30发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2010-05-01实施
本标准代替GB/T16944一1997《电子工业用气体氮》。本标准与GB/T16944-1997相比主要变化如下：GB/T16944—2009
修改电子工业用氮的适用范围（GB/T16944--1997的第1章，本版的第1章）；修改规范性引用文件（GB/T16944一1997的第2章，本版的第2章）；修改技术指标内容（GB/T16944一1997的第3章，本版的第3章）；修改电子工业用氮抽样和判定规则（GB/T16944一1997的4.1，本版的4.1）；一增加电子工业用氮采样要求（见4.1.3)；一修改氢、氧、氧化碳、二氧化碳含量的分析方法（GB/T16944一1997的4.3、4.4、4.6，本版的4.3);
修改总烃分析方法的检测限（16944-1997的4.7，本版的4.4）；修改水分含量的分析方法（GB/T16944一1997的4.5，本版的4.6）；修改标志、包装、贮运及安全（GB/T16944—1997的第5章，本版的第5章）；增加规范性附录A，并把测定电子工业用氮中的氢、氧、一氧化碳、二氧化碳含量的方法写入该附录（见附录A)。
本标准的附录A为规范性附录。
本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会提出。本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会气体分技术委员会归口。本标准起草单位：中国计量科学研究院、西南化工研究设计院。本标准主要起草人：周泽义、周鹏云。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T16944-1997。
1范围
电子工业用气体
GB/T16944—2009
本标准规定了电子工业用气体氮的技术要求，试验方法以及包装、标志、贮运及安全。本标准适用于以深冷法从空气中提取的气态和液态氮，以及经电化学方法得到的氮。它们在超大规模集成电路制造中用作保护、吹扫、覆盖、加压，化学气相淀积等。分子式：N2。
相对分子质量：28.0134（按2005年国际相对原子质量计算）。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB190危险货物包装标志
GB/T3723工业用化学产品采样安全通则GB/T3864工业氮
GB5099
GB7144
钢质无缝气瓶（GB5099—1994，neqISO4705：1993）气瓶颜色标志
GB/T8984
GB14194
GB16912
JB/T5905
JB/T6897
JB/T6898
气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定气相色谱法永久气体气瓶充装规定
深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程真空多层绝热低温液体容器
低温液体运输车
低温液体贮运设备使用安全规则气瓶安全监察规程
压力容器安全技术监察规程
压力管道安全管理与监察规定
3技术要求
电子工业用气体氮的质量应符合表1的要求。表1技术指标
氮（Nz）纯度（体积分数）/10-2氢（H2）含量（体积分数)/10-
氧(02)含量（体积分数)/10-s
一氧化碳(CO)含量(体积分数)/10-6二氧化碳含量（CO2）（体积分数)/10-6总烃含量（以甲烷计)(体积分数)/10-5>
GB/T16944—2009
水(H2O)含量（体积分数)/10-6
杂质总含量（体积分数)/10-6
注：质量保证期为36个月。
4试验方法
4.1抽样、判定和复验
表1(续）
供需双方商定
供需双方商定此内容来自标准下载网
4.1.1瓶装、集装格装、大容积钢质无缝气瓶装和多层绝热低温容器装氮产品应逐一检验并验收。当检验结果有任何一项指标不符合本标准技术要求时，则判该产品不合格。4.1.2对稳定生产的管道输送的氮由供需双方确定抽样频次。企业应确保管道输送的氮产品符合本标准技术要求。
4.1.3氮采样安全应符合GB/T3723的相关规定。4.2氮纯度
氮纯度按式(1)计算：
Φ=100-(Φ++++Φ+）×10
式中：
氮纯度（体积分数），10-2；
氢含量（体积分数），10-6；
氧含量（体积分数），10-。；
一氧化碳含量（体积分数），10-6；二氧化碳含量（体积分数），10-6；总烃含量（体积分数），10-°；Φ——水含量（体积分数），10-。4.3氢、氧、一氧化碳、二氧化碳的测定4.3.1氢、氧、一氧化碳、二氧化碳的测定见附录A。.(1)
4.3.2允许采用其他等效的方法测定氮中氢、一氧化碳、二氧化碳含量。当测定结果有异议时，以4.3.1规定的方法为仲裁方法。
4.4总烃（以甲烷计)的测定
按GB/T8984规定的方法或其他等效的方法测定氮中的微量总烃含量。当以上测定结果有异议时，以GB/T8984规定的方法为仲裁方法。仪器检测限的体积分数：0.05×10-6。4.5气体标准样品
组分含量的体积分数为(1～5)×10-6,平衡气为氮。4.6水分含量的测定
4.6.1方法及原理
采用光腔衰荡光谱法测定氮中水分含量。光腔衰荡光谱法通过测量时间而不是强度的变化来确定光学吸收。光腔衰荡光谱法水分仪的主要部件是激光源、一对高反射性镜面形成的光共振腔和光探测器。在光衰荡光谱法中，一小部分脉冲激光会进入光腔并且由高度反射性镜面反复多次反射，每次都有微小的光透过镜面而离开光腔。这部分光就构成了光衰荡信号。它的强度变化可以简单地用单指数衰减来描述，光的衰荡是由于光在共振腔中2
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的损失决定的。如果光腔是空的，衰荡时间取决于镜子的反射率（假设散射和吸收与透射损失相比是微不足道的），见式(2)：
Tampy = c(1-R)
式中：
Tempty
空腔光衰荡时间；
d-—两个镜面的距离；
C-光速；
R—镜面反射率(假设两个镜面相同)。.(2)
实际上，mpty并不是在真正的空腔里测量的，而是将激光调在光腔内气体分子没有吸收的波长下测量的。当激光频率是在腔内分子的一条具体吸收线的峰顶时，光腔衰荡时间t(u)还要取决于分子的吸收。而分子的吸收服从比尔定律，见式（3)。d
t(v) =c(1-R+a(u) .N.d)
式中：
r(u)——在激光频率下的衰荡时间；g(u)——分子在激光频率吸收截面；N—-分子密度，与绝对浓度成正比（3）
在光腔衰荡光谱法测量中，首先要测量没有吸收时的衰荡时间tempty，激光的频率此时被调到分子没有吸收的位置。然后再测量分子吸收高峰频率位置的衰荡时间t（u）。这两个测量位置的激光频率都处于镜面高反射区，反射率基本恒定。分子密度N，可以很容易地转换成浓度，可以从式（4)计算出来：
)·(() mpr
4.6.2检测限
仪器检测限的体积分数：0.05×10-6。（4）
4.6.3允许采用其他等效的方法测定氮中水分含量。当测定结果有异议时，以光腔衰荡光谱法为仲裁方法。
5标志、包装、贮运及安全
5.1标志、包装及贮运
5.1.1氮气瓶应符合GB5099的规定，气瓶颜色标记应符合GB7144的规定。运输时，氮气瓶上应附有GB190中指定的标志。
5.1.2推荐使用经过内表面处理的气瓶，气瓶内表面应满足本标准对于水分和颗粒的要求。瓶阀推荐使用CGA580、DISS718。
5.1.3应妥善处理气瓶瓶口。
5.1.4包装容器上应标明“电子氮”字样。5.1.5瓶装氮应符合GB14194以及《气瓶安全监察规程》（2000年)的相关规定。5.1.6液态氮应符合JB/T5905、JB/T6897、JB/T6898和《压力容器安全技术监察规程》(1999年）的相关规定。
5.1.7管道输送的氮应符合《压力管道安全管理与监察规定》(1996年）。5.1.8瓶装氮气压力应大于气瓶公称工作压力的90%。用于测量的压力表精度不低于2.5级。氮气在20℃、101.3kPa状态下的体积按GB/T3864的规定。5.1.9返厂氮气钢瓶的余压不应低于0.2MPa。余压不符合要求的气瓶，水压试验后的气瓶以及新气3
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瓶等在充装前应按规定要求进行加热、抽空和置换。5.1.10氮出厂时应附有质量合格证，其内容至少应包括：一产品名称，生产厂名称，危险化学品生产许可证编号；生产日期或批号，成品压力或质量，产品技术指标；一本标准标准号及产品等级，检验员号。5.2安全要求
5.2.1氮的生产、使用以及贮运应符合GB16912、《气瓶安全监察规程》（2000年）、《压力容器安全技术监察规程》(1999年)等相关规定。2氮气比空气重，可能累积在低层空间，造成缺氧。空气中高浓度氮造成缺氧，有神志不清或死亡5.2.2
危险。进人污染工作区域前，检验氧含量。5.2.3容器漏损时，液氮迅速蒸发造成封闭空间空气中过饱和，有室息严重风险。5.2.4液氮可能引起冻伤。冻伤时，用大量水冲洗，不要脱去衣物，给予医疗护理。5.2.5．在氮有可能泄漏或氮含量有可能增加的地方应设置通风装置。5.2.6
氮的生产企业应为顾客提供安全技术说明书。A.1仪器
附录A
（规范性附录）
电子工业气体氮中氢、氧、一氧化碳、二氧化碳的测定GB/T16944—2009
采用配备氧化锆检测器和配备甲烷转化器的火焰离子化检测器的气相色谱仪测定电子工业用气体氮中氢、氧、一氧化碳、二氧化碳。检测限的体积分数：0.05×10-6。A.2方法提要
A.2.1氧化锆检测器是氧化锆固体电解质氧浓差电池。由于在氧化锆中掺人一定量的氧化，使得ZrO·Y2O3电解质具有氧离子空穴和导电性能。在一定温度下，当电解质两侧氧浓度不同时，高浓度侧的氧分子被吸附在铂电极上与电子（4e)结合形成氧离子O2-，使该电极带正电，O2-离子通过电解质中的氧离子空位迁移到低氧浓度侧电极上放出电子，转化成氧分子，使该电极带负电。这样在两个电极间便产生了一定的电动势，此电势与测量气中的氧浓度的关系服从Nernst定律。如果在测量气中有还原性气体如H2、CH4、CO存在时，它们在电极表面发生氧化还原反应而产生电动势。A.2.2采用吸附剂分离样品气中一氧化碳、二氧化碳，各组分依次通过甲烷化转化器，使一氧化碳和二氧化碳均转化为甲烷，用火焰离子化检测器进行测定。A.3测定条件
A.3.1载气：高纯氮，经过纯化处理，其流速参照相应的仪器说明书。A.3.2色谱柱：
色谱柱I：长约2m，内径2mm的不锈钢管，内装粒径为0.18mm～0.25mm的13X分子筛，或其他等效色谱柱。色谱柱I用于分析氮中氢、氧组分。色谱柱Ⅱ：长约0.4m，内径2mm的不锈钢管，内装粒径为0.18mm～0.25mm的TDX-01，或其他等效色谱柱。色谱柱IⅡI用于分析氮中一氧化碳、二氧化碳组分。A.3.3气体标推样品
组分含量的体积分数为(15)×10-°,平衡气为氮。A.3.4其他条件：载气净化器温度、色谱柱温度、检测器温度、燃烧气流量、空气流量、样气流量等其他条件参考仪器说明书。
A.4分析步骤
开启仪器至稳定后按仪器说明书的操作步骤完成样品分析。平行测定气体标准样品和样品气至少两次，记录色谱响应值，直至相邻两次测定的相对偏差不大于10×10-2，取其平均值。
A.5结果处理
采用峰面积（或峰高）定量，用外标法计算结果氢、氧、一氧化碳、二氧化碳含量的计算采用外标法，按式（A.1)计算： 一(
...(A.1)
GB/T16944-2009
式中：
中：样品气中被测组分的含量（体积分数）；A(h:）样品气中被测组分的峰面积或峰高，单位为平方毫米或毫米（mm或mm）；A（h,）一气体标准样品中相应已知组分的峰面积或峰高，单位为平方毫米或毫米（mm2或mm）；Φ—气体标准样品中相应已知组分的含量（体积分数）。6
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