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Monitorización de CH4 en oxígeno de ultra alta pureza (UHPO) (nota Aplicación)
El oxígeno, con sus características altamente reactivas para formar óxidos, desempeña un papel importante en muchos campos, como la industria del acero, la industria de la salud, la industria alimentaria, etc. Entre ellos también se encuentra la industria de semiconductores con formación de película dieléctrica de compuerta / formación de electrodo de compuerta, la aplicación que utiliza particularmente oxígeno de pureza ultraalta (UHPO). La pureza del UHPO suele ser del 99,9995 % o superior y se produce principalmente en la unidad de separación de aire (ASU).
El aire atmosférico que entra en la unidad de tratamiento de aire se comprime y pasa por la denominada "caja fría". Durante el proceso, los principales componentes del aire ambiente, como el oxígeno, el nitrógeno y el argón, se licúan y se separan en diferentes puntos de congelación. Para operaciones de seguridad y para mejorar aún más la pureza del producto final, se utiliza una unidad de purificación adicional al final del proceso.
Con el fin de garantizar el correcto funcionamiento del proceso, se utilizan múltiples equipos analíticos. Particularmente para la medición de metano (CH4), el analizador de detección de ionización de llama (FID) se usa comúnmente, sin embargo, existen varios desafíos, tales como:
La técnica NDIR de doble haz de modulación cruzada logra una deriva cero y una sensibilidad notablemente mejoradas para el monitoreo del nivel de ppb en tiempo real de CH4 en oxígeno puro.
La técnica NDIR no requiere hidrógeno como gas útil, lo que garantiza la seguridad de la medición.
Figura 1: Analizador de gas de trazas GA-370
| Gases medidos | CO, CO2, CH4 |
| Rangos de medición | 0-1/2/5/10 ppm |
| LDL | 10 ppb |
| Rango seleccionable | 4 rangos |
| Repetibilidad | +/- 2% of full scale |
| Linealidad | +/- 2% of full scale |
| Deriva cero (semana) | +/- 0,03 ppm |
| Deriva de amplitud (semana) | +/- 3% of full scale |
Figura 2: Unidad de separación de aire
Se sabe que las moléculas formadas por diferentes átomos absorben la luz infrarroja en un rango de longitud de onda específico. El analizador infrarrojo no dispersivo (más tarde, NDIR) utiliza las propiedades físicas anteriores de las moléculas y mide la absorción de luz infrarroja en la longitud de onda específica de CO, CO2 y / o CH4 en el gas de muestra y proporciona una medición continua del valor de concentración.
Este método, conocido como método modulación cruzada, se diferencia de la modulación convencional con un chopper en que utiliza un mecanismo (mecanismo de modulación) en el que se conmuta una válvula solenoide a intervalos regulares para introducir alternativamente el gas de muestra y el gas de referencia en la misma celda de gas.
Este método modulación cruzada tiene una desviación muy pequeña y produce una señal de salida estable a largo plazo. Además, el diafragma del micrófono de condensador se mueve hacia la izquierda y la derecha (el doble de la cantidad de señal cuando se utiliza un chopper), lo que mejora la inmunidad al ruido. A diferencia del chopper, no se requiere ningún ajuste al realizar el mantenimiento del mecanismo de modulación.
Además, para reducir los efectos de interferencia causados por gases con componentes de interferencia con bandas de longitud de onda cercanas a la longitud de onda específica absorbida por el componente de medición, se incorpora un detector de compensación para componentes de interferencia para lograr una medición altamente precisa de la concentración de gas. La combinación de NDIR con un método modulación cruzada y un detector de compensación para el componente de interferencia permite una medición altamente precisa a nivel de ppb.
Figura 3: Técnica infrarroja no dispersiva de doble haz con modulación cruzada. Esquema de flujo
Analizador de gas de trazas
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