在微電子超純水（UPW）應(yīng)用中，水系統(tǒng)中的總有機碳（TOC）濃度極低，通常為亞ppb級。本文介紹如何優(yōu)化微電子超純水應(yīng)用中的在線TOC分析，包括操作步驟指導(dǎo)。Sievers等廠商生產(chǎn)的分析儀，檢測限均在0.02至0.03 ppb之間。典型的超純水系統(tǒng)的TOC濃度在0.2至0.4 ppb之間，或者說僅比分析儀的檢測限高一個數(shù)量級。當(dāng)要測量的TOC濃度非常接近分析儀的檢測xian時，我們可以優(yōu)化分析儀的性能以獲得理想的測量結(jié)果，但此時的校準(zhǔn)方法必需有別于測量高TOC時所采用的校準(zhǔn)方法。
Sievers專門為微電子應(yīng)用設(shè)計了兩款TOC分析儀 — Sievers® M9e和M500e。雖然這兩款分析儀有著相似的低濃度測量性能，但Sievers M9e使用酸劑和氧化劑，因而能測量2.5 ppm（2.5 ppm是Sievers M500e的測量上限）以上的TOC值，還能測量高IC值，或測量pH不是中性的水樣。酸劑和氧化劑會向樣品中引入痕量有機物，本文稍后介紹對此的空白校正程序。如果不是特別需要使用酸劑和氧化劑，我們建議您在應(yīng)用中使用Sievers M500e分析儀。
Sievers M500e有兩種配置可供選擇 —“集成在線取樣器（iOS，Integrated On-line Sampler）"和“不銹鋼取樣塊（Stainless Steel Sample Block）"。iOS可以進行在線測量，并能在不切斷樣品連接的情況下將吸樣樣品或參考標(biāo)樣送入分析儀，非常便捷。iOS對校準(zhǔn)和確認(rèn)校準(zhǔn)特別有用。
由于后面提到的原因，對于測量低ppb和亞ppb的TOC分析儀來說，傳統(tǒng)的校準(zhǔn)意義不大。因此，我們建議在低ppb和亞ppb應(yīng)用中使用配置不銹鋼取樣塊的Sievers M500e。取樣塊不僅能降低儀器成本，而且能形成更適合低ppb和亞ppb應(yīng)用的封閉式取樣系統(tǒng)。
影響分析儀校準(zhǔn)的兩個因素是“增益（gain）"和“偏移（offset）"。“增益"影響校準(zhǔn)曲線的斜率，“偏移"影響校準(zhǔn)曲線通過零點的位置。這兩種因素對儀器分析性能的影響力的大小取決于超純水系統(tǒng)的TOC濃度和分析儀的測量范圍之間的關(guān)系。超純水系統(tǒng)的TOC濃度越接近分析儀的檢測限（或接近于零），自動歸零在優(yōu)化分析儀性能時所起的作用就越大，而校準(zhǔn)的作用就越小（見圖1）。
圖1：TOC校準(zhǔn)
可以用低ppb或亞ppb TOC校準(zhǔn)標(biāo)樣
來校準(zhǔn)要測量的范圍嗎？
用于制備校準(zhǔn)標(biāo)樣的樣瓶，即便經(jīng)過較嚴(yán)格的清潔，認(rèn)證的TOC都僅低于10 ppb，因此無法用于制備亞ppb校準(zhǔn)標(biāo)樣。此外，樣瓶和校準(zhǔn)標(biāo)樣的制備過程會給標(biāo)樣帶來TOC誤差（通常會增加幾個ppb的TOC），因此校準(zhǔn)標(biāo)樣僅在稱重誤差和測量誤差可以忽略不計的幾百ppb以上的范圍有效。當(dāng)分析儀在校準(zhǔn)點附近工作時，調(diào)整上述濃度（如1 ppm校準(zhǔn)）下的校準(zhǔn)（增益）會對報告結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生正面影響，但當(dāng)分析儀在低于校準(zhǔn)點幾個數(shù)量級的濃度（接近于零）下工作時，調(diào)整校準(zhǔn)就對報告結(jié)果的影響非常小。
從圖1中可以看出，將校準(zhǔn)曲線移至最壞情況的校準(zhǔn)上限或下xian時，對亞ppb下的儀器響應(yīng)沒有影響。
在低濃度下，改變零點或“偏移"對儀器性能的影響最大，最能保證測量的可靠性，最有利于“儀器到儀器"的一致性（見圖2）。
圖2：TOC自動歸零
Sievers M9e和M500e用自動歸零（Auto-Zero）來確保分析儀在沒有TOC的情況下報告為零。分析儀的手冊對自動歸零有詳細(xì)的說明。自動歸零非常有用，能夠幫助優(yōu)化分析儀的低TOC測量性能，并有利于達到“儀器到儀器"的一致性。
在漂洗新安裝的分析儀或進行維護工作時，分析儀的零點都會受影響。水系統(tǒng)的特性（例如水系統(tǒng)中的無機碳含量）也會對零點產(chǎn)生較小影響。因此，我們建議進行以下自動歸零過程，以保持分析儀的最佳性能：
在安裝新分析儀后的漂洗期間，應(yīng)每天運行自動歸零，運行一周左右。在第一周之后到第一個月結(jié)束前，每周運行一次自動歸零。在第一個月之后，每月運行一次自動歸零，并保持此運行頻率，因為預(yù)計以后不會有明顯變化。
在進行日常維護（包括更換紫外燈、樣品管、去離子樹脂盒等）之后，應(yīng)漂洗分析儀一整天，然后進行自動歸零。此時無需進行校準(zhǔn)。如果此時進行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)雖沒有壞處，但也沒有好處，還會延長預(yù)防性維護后（post-PM，post-Preventative Maintenance）的漂洗時間，因為系統(tǒng)需要時間從接觸ppm濃度的校準(zhǔn)標(biāo)樣后恢復(fù)過來。在進行初次預(yù)防性維護后的自動歸零之后，可以在一周后重復(fù)運行自動歸零程序，然后恢復(fù)到典型的每月自動歸零常規(guī)操作。
如果將分析儀移動到新位置，應(yīng)在讀數(shù)穩(wěn)定后運行自動歸零。與日常維護一樣，可以在一周后再次運行自動歸零，然后恢復(fù)典型的每月自動歸零常規(guī)操作。
如果進行了重要的維修工作（即更換主要部件），應(yīng)在維修后進行校準(zhǔn)，以確保分析儀的基本性能不變。對于配置了不銹鋼取樣塊的分析儀，可以臨時安裝iOS以便進行校準(zhǔn)。Sievers維修技術(shù)人員都經(jīng)過培訓(xùn)，具備執(zhí)行此項服務(wù)的能力。
Sievers M9e和M500e也具有電導(dǎo)率自動歸零功能。TC和IC通道的溫度和電導(dǎo)池只接觸到含有少量CO2的去離子水，因而無需針對電導(dǎo)率的增加而進行校準(zhǔn)。隨著時間推移，當(dāng)離子污染物從電導(dǎo)池浸出時，電導(dǎo)池的偏移就會發(fā)生變化。電導(dǎo)率自動歸零校準(zhǔn)任務(wù)能夠調(diào)整TC和IC池的偏移。
與TOC自動歸零不同，電導(dǎo)率自動歸零無需經(jīng)常進行。我們建議在診斷負(fù)TOC值時運行電導(dǎo)率自動歸零。只可由技術(shù)支持或現(xiàn)場服務(wù)工程師來運行電導(dǎo)率自動歸零。
不使用試劑的Sievers M500e專用于測量亞ppb級的TOC值。Sievers M9e常用于高TOC應(yīng)用，包括需要添加氧化劑來測量ppm級的TOC應(yīng)用，或需要酸化樣品和去除IC的高濃度無機碳的系統(tǒng)監(jiān)測。在有些應(yīng)用中，樣品的TOC很低，但電導(dǎo)率或IC很高，這時就需要使用Sievers M9e的功能來進行理想的TOC測量。
超純水應(yīng)用無需使用氧化劑，本文討論的操作程序只適用于酸劑。Sievers M9e使用電子級酸劑，但電子級酸劑也會向樣品中引入痕量的有機污染物，這些有機物對低濃度讀數(shù)的影響雖小，但仍不可忽視。Sievers M9e（固件1.06及更高版本）帶有自動酸劑空白（Reagent Blank）程序，能測量酸劑實際產(chǎn)生的有機污染物的量，并根據(jù)所選流量來應(yīng)用偏移量，從而將有機污染物從報告的TOC值中扣除。
各個酸劑盒所產(chǎn)生的痕量有機污染物稍有不同，每次在安裝新酸劑盒后，都需要運行試劑空白程序。
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
7
立即詢價
您提交后，專屬客服將第一時間為您服務(wù)