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Surveillance du CH4 dans l'oxygène ultra-pur (UHPO) (Note Application)
L'oxygène, grâce à sa forte réactivité pour former des oxydes, joue un rôle important dans de nombreux secteurs tels que la sidérurgie, la santé et l'agroalimentaire. Parmi ces secteurs figure également l'industrie des semi-conducteurs, notamment pour la formation de films diélectriques et d'électrodes de grille, une application qui utilise particulièrement l'oxygène ultra-pur (UHPO). La pureté de l'UHPO est généralement de 99,9995 % ou plus et il est principalement produit dans une unité de séparation d'air (ASU).
L'air atmosphérique admis dans l'ASU est comprimé et traverse une « boîte froide ». Au cours du processus, les principaux composants de l'air ambiant, tels que l'oxygène, l'azote et l'argon, sont liquéfiés et séparés à différents points de congélation. Pour des raisons de sécurité et d'amélioration de la pureté du produit final, une unité de purification supplémentaire est utilisée en fin de processus.
Afin d'assurer le bon fonctionnement du processus, plusieurs équipements analytiques sont utilisés. Particulièrement pour la mesure du méthane (CH4), l'analyseur à détection par ionisation de flamme (FID) est couramment utilisé, cependant, il existe plusieurs défis tels que :
La technique NDIR à faisceau double par modulation croisée réalise une amélioration remarquable de la dérive zéro & la sensibilité pour la surveillance en temps réel des niveaux de ppb de CH4 dans l'oxygène pur.
La technique NDIR ne nécessite pas d’hydrogène comme gaz utilitaire, garantissant ainsi la sécurité de la mesure.
Figure 1 : Analyseur de traces de gaz GA-370
| Gaz mesurés | CO, CO2, CH4 |
| Plages de mesure | 0-1/2/5/10 ppm |
| LDL | 10 ppb |
| Plage sélectionnable | 4 gammes |
| Répétabilité | +/- 2 % de la pleine échelle |
| Linéarité | +/- 2 % de la pleine échelle |
| Dérive nulle (semaine) | +/- 0,03 ppm |
| Dérive d'envergure (semaine) | +/- 3 % de la pleine échelle |
Figure 2 : Unité de séparation d'air
Les molécules composées d'atomes différents sont connues pour absorber la lumière infrarouge dans une plage de longueurs d'onde spécifique. L'analyseur infrarouge non dispersif (plus tard, NDIR) utilise cette propriété physique des molécules et mesure l'absorption de la lumière infrarouge dans la longueur d'onde spécifique du CO, du CO2 et/ou du CH4 dans le gaz échantillon et fournit une mesure continue de la valeur de concentration.
Cette méthode, connue sous le nom de méthode modulation croisée, diffère de la modulation conventionnelle avec un hacheur par le fait qu'elle utilise un mécanisme (mécanisme de modulation) dans lequel une électrovanne est commutée à intervalles réguliers pour introduire alternativement le gaz d'échantillon et le gaz de référence dans la même cellule à gaz.
Cette méthode modulation croisée présente une très faible dérive et produit un signal de sortie stable sur le long terme. De plus, le diaphragme du microphone à condensateur se déplace vers la gauche et la droite (doublement du signal avec un hacheur), ce qui améliore l'immunité au bruit. Contrairement au hacheur, aucun réglage n'est nécessaire lors de l'entretien du mécanisme de modulation.
De plus, afin de réduire les effets d'interférence causés par les gaz interférents dont les bandes de longueurs d'onde sont proches de la longueur d'onde spécifique absorbée par le composant de mesure, un détecteur de compensation des interférences est intégré pour obtenir une mesure très précise de la concentration de gaz. L'association de NDIR à une méthode modulation croisée et d'un détecteur de compensation des interférences permet une mesure très précise à l'échelle du ppb.
Figure 3 : Technique infrarouge non dispersive à double faisceau et modulation croisée. Schéma de principe.
Analyseur de traces de gaz
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