溫度和壓力條件與目標容器的已知體積一起來確定加入第二氣體以后所必須達到的總壓力，以得到組成氣體的最終的量和相對比例。
[0095]通常假設(shè)氣體混合物遵從道爾頓定律(Dalton’ s law)并且總壓力為各氣體的分壓力之和。已知在高壓下可能發(fā)生大幅度偏離，但通常對混合時或剛混合后不久的壓力變化的細節(jié)卻知之甚少。在BF3/H2混合物的情況下，在高壓下向BF 3中加入Η 2會導(dǎo)致壓力增加，其也受氣體混合的時間效應(yīng)的影響。在加入4的過程中，溫度增加且增加量與流速成正比。當(dāng)停止流動時，混合物開始冷卻，且該現(xiàn)象導(dǎo)致壓力先增加后降低。與氣體混合相關(guān)的另一現(xiàn)象會表現(xiàn)出來。當(dāng)引入Η2時，其壓縮BF 3，引起B(yǎng)F3壓縮因子降低，從而導(dǎo)致BF 3分壓和所得總壓降低。與此同時，BF#H^始混合，其增大了混合物的壓縮因子，這引起總壓增加，直至達到完全混合的氣體的穩(wěn)定值。所有這些現(xiàn)象導(dǎo)致形成復(fù)雜的壓力一溫度曲線，所述曲線在完成比引入時呈現(xiàn)出振蕩性，并使最終混合物壓力的檢測復(fù)雜化。對該問題的一個簡單的解決方案是使氣體在等溫條件下完全混合，并且如果尚未達到目標壓力，則根據(jù)需要加入更多的H2。但是，該方案可能需要大量的時間并且可能使整個方法效率低下而又昂貴。理解了這些現(xiàn)象使得能夠開發(fā)出經(jīng)驗性的壓力-溫度-時間模型(matrixes)，所述模型能夠提供因加入H2而產(chǎn)生的瞬變目標壓力(transient target pressure)，所述瞬變目標壓力對應(yīng)于該組成氣體的精確的相對比例。
[0096]因此，本發(fā)明涉及了構(gòu)建用于確定因加入氣體而形成的瞬變目標壓力的經(jīng)驗性P/T/t (壓力/溫度/時間)模型的方法，從而得到精確的氣體混合物。
[0097]此外，或者，在用第一氣體填裝目標容器后，可稱量目標容器以確定容器中的第一氣體的量(例如，凈重量)，以便能夠計算第二氣體(或者如果氣體混合物包含三種或多種組分的話，則為后續(xù)的氣體)的濃度。對于說明性的BF3/H2混合物，可在填裝BF^稱量目標氣缸以確定其凈重量而用于計算H2濃度。
[0098]填裝三氟化硼以后，用氫氣來填裝目標氣缸的說明性填裝順序
[0099]在該說明性方法中，加入比以獲得在21.5°C溫度下的1090psia的氣體混合物壓力。應(yīng)認識到，組分的順序可以顛倒，首先填裝H2，隨后再用BF3填裝容器，以形成BF 3/H2混合物。在首先填裝比隨后再用BF3填裝容器的該顛倒的填裝順序中，應(yīng)首先測定1的壓力，以確定完成該氣體混合物所應(yīng)該加入的8?3的量(在該顛倒順序的實例中，最終的混合物壓力仍為在21.5°C下的1090psia)。
[0100]在已經(jīng)在目標容器中填裝了三氟化硼的順序中，氫氣的填裝可以如下進行。
[0101]將填裝了目標氣缸重新安裝在歧管上以后，向氣缸中加入H2，直至在21.5°C下為1090psia。正如填裝BF3的情況一樣，可精確控制汽缸溫度來實現(xiàn)目標Η2濃度的精確性和準確性；或者，如上所述，可以監(jiān)測氣缸的溫度，然后可使用狀態(tài)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗性方程或已知模型對填裝壓力進行校正。在示例性方法中，Η2填裝包括以下步驟:
[0102]1.將目標氣缸置于溫控環(huán)境中以使氣缸溫度穩(wěn)定在預(yù)定的設(shè)定點溫度水平。
[0103]2.將填裝過程的Η2壓力設(shè)定為1090psia。
[0104]3.用比填裝歧管管線至1090psiadiH2在歧管流程線路中停留一段預(yù)定的時間，如5-10分鐘，然后排空歧管管線。
[0105]4.將歧管流程線路填裝至達到目標氣缸填裝閥，直至填裝至所選定的1090psia的壓力。
[0106]5.短暫地打開目標氣缸(目標-1)以將其填裝至壓力為1090psia，然后關(guān)閉目標氣缸。如果源氫氣氣缸壓力低于1090psia，則氫氣的填裝可能需要以級聯(lián)式進行。
[0107]6.對所有的目標氣缸依次重復(fù)步驟5。
[0108]7.使目標氣缸回到設(shè)定點的溫度。
[0109]8.驗證目標氣缸(目標-1)的壓力并根據(jù)需要而加入更多的H2以達到1090psia的目標壓力。
[0110]盡管此處介紹了特定實例的具體細節(jié)，但應(yīng)更一般地認為，此套方法將適用于將目標容器填裝至任意數(shù)目的混合物組合物目標。
[0111]作為進一步的變化，可同時填裝多于一個的氣缸來進行&填裝。以同樣方式，可同時填裝多于一個的目標容器來進行bf3填裝。還應(yīng)考慮到，可對一個或多個打開的目標容器同時打開多于一個源容器。但是，在本發(fā)明的各種實施方案中，對單個源容器打開單個目標容器將構(gòu)成優(yōu)選的方法。
[0112]然后，可進行分析來確定氫氣的濃度并驗證氣體混合物的組成。例如，在以上述填裝順序加入氫氣后，可稱量目標氣缸，以確定&的凈重量并計算Η 2的濃度。可采用其他分析方法來確定&的凈重量并計算!12的濃度，如傅立葉變換紅外(FTIR)分析法、氣相色譜分析法等等。在各種實施方案中，分析技術(shù)包括重量分析測定法，因為與其他方法不同，重量分析測定法容易得到可靠的標準物(NIST可溯源的重量)。但是，因為H2的分子量低，所以必須小心確保重量分析法的準確性。
[0113]制備容器中的精確濃度的氣體混合物的另一種方法是在作為“母氣缸”(mothercylinders)的大體積氣缸中(例如為49至500升)提供氣體混合物來用于填裝例如體積為5至50升的目標氣缸。可用氣體混合物填裝母氣缸，計算出氫氣濃度，然后將BF3/H2混合物由母氣缸填裝到目標氣缸中。在目標氣缸的此類混合物填裝中可以使用級聯(lián)技術(shù)，以實現(xiàn)更徹底的原料利用率。
[0114]母氣缸填裝過程的終點可通過以下確定:將目標氣缸填裝至預(yù)定壓力、或監(jiān)測母氣缸的壓力、或監(jiān)測母氣缸或目標氣缸的重量變化以及當(dāng)已轉(zhuǎn)移了所需重量的氣體混合物時終止該填裝操作。尤其在填裝大的目標氣缸時，為確保在填裝操作中的氣體混合物的均勻性，填裝的同時可以使目標氣缸沿其縱軸旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)將加快氣體混合操作，在旋轉(zhuǎn)中，有助于將第二氣體(以及后續(xù)氣體，如果涉及的話)擴散到第一氣體中，以形成氣體混合物?？梢圆捎闷渌夹g(shù)，如在流體散布器(flow spreaders)的下端使用下管端接，來使引入到目標氣缸中的氣體與其中已經(jīng)存在的氣體有效的相互混合。
[0115]盡管對目標容器進行熱調(diào)節(jié)使所引入的氣體達到設(shè)定點的壓力從而在容器中獲得精確量的該氣體可實現(xiàn)良好的效果，但是可能存在著在氣體混合物已經(jīng)形成以后還需要進一步的微調(diào)的情況，以便在多組分氣體混合物中嚴格實現(xiàn)各氣體的高度準確的濃度。在該情況下，有必要改變混合物中的一種或多種氣體的濃度。
[0116]例如，在BF3/H2氣體混合物的情況下，在完成填裝操作以后可能需要調(diào)節(jié)混合物的氫氣濃度。這可通過對容器中存在的混合物進行濃度調(diào)節(jié)而實現(xiàn)。
[0117]例如，當(dāng)較低分子量的氣體一一較輕氣體，以略微超過所需設(shè)定點濃度而存在時，可以通過以下過程來調(diào)節(jié)氣體混合物組合物:將含有混合物的目標容器冷卻以使一種或多種較重的組成氣體冷凝，同時維持較輕的組成氣體處于氣相。然后可將氣相原料由容器中移除，以將各混合組分的相對比例調(diào)節(jié)至所需值。可通過原位監(jiān)測技術(shù)來監(jiān)測移除操作而測定容器中的氣體體積的濃度和/或移除的氣相原料中的氣體體積的濃度，從而確定在容器中已達到氣體混合物中的氣體的所需濃度的點。
[0118]或者，可以向含有氣體混合物的容器中加入混合物的精確量的一種或多種組成氣體，以將混合物的氣體組分的濃度微調(diào)至所需的設(shè)定點的值。加入氣體的同時可以移除少量的氣體混合物，以防止在對濃度進行微調(diào)期間容器的過填裝。
[0119]應(yīng)認識到，本發(fā)明的氣體混合物制備封裝方法可被用于任意數(shù)目的氣體來制備用于后續(xù)使用的高精度的氣體混合物。雖然本發(fā)明是以三氟化硼/氫氣氣體混合物為例進行說明，但是應(yīng)認識到，本發(fā)明并不限于此，并且本發(fā)明擴展至并包括那些為了氣體混合物的后續(xù)使用而必須對組成氣體的濃度進行精確控制的任意其他合適的氣體混合物。
[0120]另外還應(yīng)認識到，本發(fā)明的方法可以利用含有預(yù)混氣體組合物的源氣缸來實施，然后對所述預(yù)混氣體組合物進行依次處理，以在混合物中實現(xiàn)組成氣體的高精確濃度，即，其中實施該方法而得到由其所得的預(yù)定氣體混合物組合物。
[0121]還應(yīng)認識到，如下所述，可利用合適的監(jiān)控系統(tǒng)使本發(fā)明的方法自動化，以使該方法中的至少一步實現(xiàn)自動化操作。
[0122]可應(yīng)用本發(fā)明的方法的其他說明性氣體混合物，包括含有一種或多種用于離子注入的摻雜氣體與一種或多種補充氣體的氣體混合物，所述用于離子注入的摻雜氣體如四氟化鍺、鍺烷、三氟化硼、乙硼烷、四氟化二硼、四氟化硅、硅烷、一氧化碳、二氧化碳、碳酰氟、砷化三氫、磷化氫、砸化氫、硫化氫、三氯化硼、二氟化氙以及氨氣，所述補充氣體如