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特殊氣體透過率具有很高的實用性，檢測需求很大。然而由於氣體性質的差異，特殊氣體透過率應該如何檢測，檢測方法和設備應該如何選擇，需要在實際檢測中不斷總結經驗。筆者結合檢測氣體性質以及相關檢測信息，對特殊氣體透過率檢測方法進行介紹，並給出檢測建議。 |
| 關鍵詞
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特殊氣體,透過率,有機氣體,壓差法,均衡法
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盡管阻隔性檢測在我國尚未全面普及，但其檢測重要性及實用性已經深入人心，而一些研究人員的研究對象更已超出常見的阻隔性檢測領域，涉足特殊氣體透過率的檢測。這不但顯示出我國阻隔性檢測發展已經進入良性軌道，成為一種有需求的主動檢測，而且也將阻隔性檢測的使用領域拓寬到航空航天、特殊氣體保存、醫療器械、建築等領域，顯示了巨大的發展潛力。然而，特殊氣體透過率檢測是阻隔性檢測中的一個新興領域，特殊氣體透過率應該如何檢測，檢測方法和設備應該如何選擇，需要在實際檢測中不斷總結經驗。蘭光實驗室多次承接特殊氣體透過率檢測項目及客戶諮詢，本文中筆者將結合檢測氣體性質以及相關檢測信息，對特殊氣體透過率檢測方法進行介紹，並給出檢測建議。
1.檢測氣體介紹
氧氣和水蒸氣是阻隔性檢測中最常見的測試氣體，從氣體性質上來講這兩種氣體都比較安全。氧氣雖然助燃，但是無毒、支持呼吸，水蒸氣則是無毒害的。但是當測試氣體變為其他特殊氣體之後，由於氣體性質上的巨大差異致使檢測變得相當復雜。例如He是惰性氣體，性質穩定、不燃、無毒、無腐蝕性；H2無毒，但易燃易爆；CO不但易燃，而且有毒；CH4易燃易爆，但是需要特別注意的是它是有機氣體。
測試氣體的燃燒性和毒性直接關系到試驗人員的安全，但是測試氣體的腐蝕性及是否有機氣體直接關系到設備構造和樣品測試。對於檢測樣品，測試氣體是否有機氣體所帶來的影響非常明顯。盡管行業不同，但是需要檢測氣體透過率的樣品絕大多數都是高分子聚合物，或者是高聚物與金屬、紙張、纖維的復合物，當有機氣體溶解到高聚物內部時會導致高聚物溶脹，溶脹現象不但導致高聚物外形上發生變化同時也會大大影響其阻隔性，表現為氣體透過率不斷增加而且難以達到滲透平衡。因此，無機氣體透過率的檢測方法與有機氣體透過率的檢測方法存在明顯差異。
2.特殊氣體透過率檢測方法
筆者認為可以將特殊氣體分為以下三類：第一類是不燃而且無毒的無機氣體，例如CO2、N2、惰性氣體等；第二類是易燃或有毒的無機氣體，例如H2、CO、NO、HCl、H2S、SO2、Cl2等；第三類是有機氣體（蒸汽），例如甲烷、乙醇。以上三類氣體的透過率測試方法和檢測設備都有不同，下面將一一介紹。需要特別說明的是倘若檢測氣體具有強腐蝕性則需定制檢測設備，並研究測試方法的可用性。
2.1 不燃而且無毒的無機氣體
對於這類氣體的檢測使用壓差法
透氣性測試儀即可完成，無需增加測試附件，也不需要改造設備，使用者只需購買測試氣體氣源並注意做好尾氣處理即可。
2.2 易燃或有毒的無機氣體
這類氣體就是通常所說的危險氣體，其檢測具有一定的危險性，因為它們或者具有毒性、或者易燃易爆、或者二者皆有，因此需要嚴格按照氣體特性控制整個實驗室內（包括測試設備內部）的危險氣體含量，並加強試驗尾氣的處理手段，確保安全。該類氣體的透過率檢測方法依舊是壓差法，但是在結構設計中會針對不同檢測氣體的性質做出適當調整。
2.3 有機氣體（蒸汽）
有機物中只有少數物質在常溫下為氣態（例如甲烷），多數為液態但有揮發性（例如乙醇），所以我們這裡所說的檢測氣體大多是指有機蒸汽。
有機氣體可致使高分子聚合物溶脹，進而使其阻隔性發生顯著改變，因此其透過率的檢測方法與無機氣體存在很大不同，最大的差異就是進行檢測時其測試氣體的濃度很低，同時考慮到有機氣體的特性所以在設備中需要有一個有機氣體發生系統來提供濃度准確的測試氣體。通常對於不燃而且無毒的無機氣體，一般高濃度側的測試氣體濃度是100％；對於易燃或有毒的無機氣體，其高濃度側的測試氣體濃度必須控制在其安全使用的濃度范圍之內；而對於有機氣體的測試，只有當高濃度側的測試氣體濃度不高於100ppm時我們纔可認為有機氣體使樣品溶脹的程度及其對樣品阻隔性的影響可以忽略。
可以采用均衡法檢測樣品的有機氣體透過率。Labthink蘭光已經開發出均衡法有機氣體透過率檢測專用裝置——PERME
TM OR2/410有機氣體透過率測試系統，該儀器具有專利結構設計，主要由滲透腔、有機氣體發生裝置、定時采樣閥、分離室、FID火焰離子化檢測器等構成，操作簡單，是當前自動化程度最高的有機氣體透過率檢測裝置。該測試方法的相關國家標准制訂工作已經展開。
圖1 均衡法薄膜有機氣體透過率測試儀器結構示意圖
盡管應該使用均衡法進行薄膜有機氣體透過率的檢測，但是也有一些使用者基於具體應用要求使用壓差法（該方法在文獻中使用地非常廣泛）進行檢測。實際上，壓差法可以用於一些特定有機氣體的透過率檢測，但是必須定制檢測設備，與易燃或有毒的無機氣體檢測設備類似。
3.總結
特殊氣體透過率具有很高的實用性，檢測需求很大。近幾年，用於特殊氣體透過率檢測的檢測方法和檢測設備都在不斷豐富，可以預見，隨著材料阻隔性能檢測的普及，特殊氣體透過率的檢測會成為未來阻隔性檢測中的重要部分，其應用領域也將越來越寬廣。