一种红外器件表面生长设备的气体监测装置及监测系统的制作方法

本发明主要涉及红外器件表面生长设备，具体涉及一种红外器件表面生长设备的气体监测装置及监测系统。

背景技术：

1、红外器件表面生长设备是制造红外探测器关键的工艺设备，一般需要在超净实验室和超净设备中进行，另外，hgcdte材料的镀膜生长往往需要很长时间，这期间需要工程师们24小时连续的监控，发生意外情况时需要紧急处理，但是工程师们很难满足24小时值守的条件，同时，由于超洁净工艺的要求，工作人员不便于频繁出入。

2、以lpe技术为例，当hgcdte材料生长过程中，设备内部的特种气体出现泄漏，同时发出报警提示，设备值守人员临时不在现场，如果不能及时发现并处理这一异常，会造成hgcdte材料的损坏，影响器件的正常加工，更甚会造成设备的损失和严重的人员伤亡。

3、针对红外器件表面生长设备，在工艺区域与非工艺区域，设备内部的气体探测器不能远程实时监测工艺特种气体浓度信息，也不能存储实时监测的气体浓度数据与预警信息，不能直观读取气体浓度信息，不能长距离传输气体浓度信息到监控平台，具体不足如下：

4、第一，现有的红外器件表面生长设备的气体探测器安装在设备内部，工艺人员无法实时监测到工艺气体的浓度信息。

5、第二，现有设备内部的气体探测器的气体浓度信息只显示在探测器面板上，无法直接传输到监控平台。

6、第三，现有的气体探测器根据远端口抽取的气体经过探测器内部处理输出的模拟量为电流信号，不能直接转化为可读的气体浓度信息。

7、第四，气体探测器监测到气体浓度超过阈值时，设备会发出报警信号，而远程监控平台无法根据气体浓度做出及时的应急措施。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、对气体进行实时监控的红外器件表面生长设备的气体监测装置及监测系统。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种红外器件表面生长设备的气体监测装置，包括主逻辑控制器、通讯模块、气体测量模块、智能型i/o模块和供电模块；

4、所述气体测量模块，用于抽取气体样品并进行测量，得到测量信号；

5、所述智能型i/o模块，用于将气体测量模块内输出的测量信号进行标定转换为气体浓度信息；

6、所述主逻辑控制器，用于接收气体浓度信息并进行处理，再通过通讯模块将处理后的气体浓度信息传送到外界设备；

7、所述供电模块分别与主逻辑控制器、通讯模块、气体测量模块、智能型i/o模块相连以提供供电。

8、作为上述技术方案的进一步改进：

9、所述气体测量模块包括子控制器、热解器、气体传感器、过滤器和泵；所述子控制器分别与所述气体传感器和泵电气相连；所述热解器的入口用于接收待测气体，所述热解器的出口与气体传感器的入口相连，所述气体传感器的出口经所述过滤器与泵相连。

10、所述气体传感器包括h2传感器、n2传感器、so2传感器、h2s传感器、nh3传感器、cl2传感器、o2传感器中的一种或多种。

11、所述气体测量模块还包括流量控制器、压力传感器、流量传感器和调速阀；所述压力传感器和流量传感器位于气体传感器的出口端，用于检测气体的压力和流量；所述调速阀位于热解器的入口处；所述流量控制器分别与压力传感器、流量传感器和调速阀相连，用于根据气体的压力和流量来调节调速阀和泵以使得气体的压力和流量在预设范围内。

12、所述气体测量模块和智能型i/o模块通过modbus或rs485方式与主逻辑控制器相连接。

13、所述主逻辑控制器为plc。

14、所述子控制器为stm32单片机。

15、所述主逻辑控制器与通讯模块通过以太网端口相连并采用modbus tcp协议。

16、所述外界设备包括智能终端或上位机。

17、本发明还公开了一种红外器件表面生长设备的气体监测系统，包括通信交换模块、监控平台、报警模块和如上所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置；所述气体监测装置通过通信交换模块与所述监控平台和报警模块通讯相连；所述监控平台与报警模块通讯相连。

18、与现有技术相比，本发明的优点在于：

19、本发明的气体监测装置将智能型i/o模块标定得出的气体浓度信息传输给主逻辑控制器，有利于实现对多种工艺气体的不间断在线采集与监测，气体监测装置可根据实际需要进行气体传感器种类的更换，拆装便捷。本发明的气体监测系统能够实现多种工艺气体实时监测与预警，且安装使用便捷。

20、本发明的红外器件表面生长设备的气体监测装置及气体监测系统，满足将气体探测器内部的模拟量电流信号转化为可读的气体浓度信息传输到监控平台，满足监控平台能实时监测设备内反应室的气体浓度信息并存储气体浓度信息和报警信息，使得监控平台及时预警采取相应的处理措施，最大限度的保障人员和财产的安全。

21、本发明的红外器件表面生长设备的气体监测系统，对在工艺区域或非工艺区域的不同气体信息进行实时监测与精准预警，并将监测到的气体浓度信息实时存储，有利于查阅每天的不同气体浓度信息。

22、本发明的红外器件表面生长设备的气体监测系统，当设备内部出现气体浓度超过预设阈值时，监控平台自动驱动设备的独立保护模块触发设备的保护机制停止工艺，以及当监控平台自动驱动设备的保护模块机制出现失效后，远程语音预警，提醒设备操作人员人为干预触发设备的保护机制，避免造成设备的财产损失与人员的安全伤害。

23、本发明的红外器件表面生长设备的气体监测系统，针对材料镀膜生长的检测情况，反向分析气体监测系统存储的气体浓度信息是否影响到材料镀膜生长的情况，有利于改进材料镀膜生长的工艺配方。

24、本发明的红外器件表面生长设备的气体监测装置，可将气体检测模块远端进气口的接口进行替换，用于检测设备内部的气路管道有无气体泄漏，该接口替换，操作简单，维护成本低，实用性强。

技术特征：

1.一种红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，包括主逻辑控制器(1)、通讯模块(2)、气体测量模块(3)、智能型i/o模块(4)和供电模块(5)；

2.根据权利要求1所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述气体测量模块(3)包括子控制器(33)、热解器(37)、气体传感器、过滤器(39)和泵(42)；所述子控制器(33)分别与所述气体传感器和泵(42)电气相连；所述热解器(37)的入口用于接收待测气体，所述热解器(37)的出口与气体传感器的入口相连，所述气体传感器的出口经所述过滤器(39)与泵(42)相连。

3.根据权利要求2所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述气体传感器包括h2传感器(35)、n2传感器(36)、so2传感器、h2s传感器、nh3传感器、cl2传感器、o2传感器中的一种或多种。

4.根据权利要求2或3所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述气体测量模块(3)还包括流量控制器(41)、压力传感器(40)、流量传感器(43)和调速阀(38)；所述压力传感器(40)和流量传感器(43)位于气体传感器的出口端，用于检测气体的压力和流量；所述调速阀(38)位于热解器(37)的入口处；所述流量控制器(41)分别与压力传感器(40)、流量传感器(43)和调速阀(38)相连，用于根据气体的压力和流量来调节调速阀(38)和泵(42)以使得气体的压力和流量在预设范围内。

5.根据权利要求1或2或3所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述气体测量模块(3)和智能型i/o模块(4)通过modbus或rs485方式与主逻辑控制器(1)相连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述主逻辑控制器(1)为plc。

7.根据权利要求1或2或3所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述子控制器(33)为stm32单片机。

8.根据权利要求1或2或3所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述主逻辑控制器(1)与通讯模块(2)通过以太网端口相连并采用modbus tcp协议。

9.根据权利要求1或2或3所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置，其特征在于，所述外界设备包括智能终端或上位机。

10.一种红外器件表面生长设备的气体监测系统，其特征在于，包括通信交换模块(7)、监控平台(8)、报警模块(9)和如权利要求1-9中任意一项所述的红外器件表面生长设备的气体监测装置(6)；所述气体监测装置(6)通过通信交换模块(7)与所述监控平台(8)和报警模块(9)通讯相连；所述监控平台(8)与报警模块(9)通讯相连。

技术总结本发明公开了一种红外器件表面生长设备的气体监测装置及监测系统，监测装置包括主逻辑控制器、通讯模块、气体测量模块、智能型I/O模块和供电模块；所述气体测量模块，用于抽取气体样品并进行测量，得到测量信号；所述智能型I/O模块，用于将气体测量模块内输出的测量信号进行标定转换为气体浓度信息；所述主逻辑控制器，用于接收气体浓度信息并进行处理，再通过通讯模块将处理后的气体浓度信息传送到外界设备；所述供电模块分别与主逻辑控制器、通讯模块、气体测量模块、智能型I/O模块相连以提供供电。本发明具有结构简单、拆装简便、能够对气体浓度进行远程监控等优点。技术研发人员：周亚林,李瑫受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十八研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/9