การตรวจสอบสิ่งเจือปนมีเทนในออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงพิเศษสำหรับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

- การประกันคุณภาพออกซิเจนที่ผลิตได้ที่หน่วยแยกอากาศ -

ออกซิเจนมีคุณสมบัติในการทำปฏิกิริยาสูงจนเกิดออกไซด์ จึงมีบทบาทสำคัญในหลายสาขา เช่น อุตสาหกรรมเหล็ก อุตสาหกรรมการดูแลสุขภาพ อุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้น รวมถึงอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการสร้างฟิล์มไดอิเล็กตริกเกต/การสร้างอิเล็กโทรดเกต ซึ่งเป็นการใช้งานที่ใช้ออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ (UHPO) โดยทั่วไปแล้ว ความบริสุทธิ์ของ UHPO จะมีค่า 99.9995% ขึ้นไป และส่วนใหญ่ผลิตที่หน่วยแยกอากาศ (ASU)

อากาศในบรรยากาศที่ถูกนำเข้าไปใน ASU จะถูกอัดและผ่านสิ่งที่เรียกว่า "กล่องเย็น" ในระหว่างกระบวนการ ส่วนประกอบหลักของอากาศแวดล้อม เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และอาร์กอน จะถูกทำให้เป็นของเหลวและแยกออกจากกันที่จุดเยือกแข็งต่างๆ เพื่อการดำเนินงานที่ปลอดภัยและเพื่อปรับปรุงความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย จึงมีการใช้หน่วยฟอกเพิ่มเติมในขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการ

เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการทํางานอย่างเหมาะสมจึงใช้อุปกรณ์วิเคราะห์หลายตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับการตรวจวัดก๊าซมีเทน (CH ₄) มักใช้เครื่องวิเคราะห์ Flame Ionization Detection (FID) อย่างไรก็ตาม มีความท้าทายหลายประการ เช่น:

1. ออกซิเจนส่งผลเสียต่อปฏิกิริยาไอออไนเซชันของเปลวไฟไฮโดรเจนโดยการสร้าง CO ₂ และ H ₂ O โดยการออกซิไดซ์ ซึ่งส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอย่างมีนัยสําคัญเมื่อความเข้มข้นที่วัดได้ของสิ่งเจือปน CH ₄ ต่ําถึงระดับ ppb
2. FID กำหนดให้ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับความเสี่ยงในการบริหารจัดการความปลอดภัยของสิ่งอำนวยความสะดวกและต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มเติม
3. แม้ว่าทางเลือกที่นิยมใช้กันทั่วไปสำหรับ FID คือวิธีอินฟราเรดแบบไม่กระจาย (NDIR) แต่ความไวที่ร้องขอไม่ได้รับการตอบสนองในหลายกรณี

เสียงจากแผนกควบคุมคุณภาพ

• การนำออกซิเจนบริสุทธิ์เข้าสู่เครื่องวิเคราะห์ FID เป็นเรื่องยากที่จะทำให้เปลวไฟเผาไหม้ได้อย่างเสถียร
• วิธี FID ต้องใช้ไฮโดรเจนเป็นยูทิลิตี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเสี่ยง
• ทางเลือกเช่นวิธี NDIR ไม่สามารถวัดระดับการติดตามของ CH ₄ ได้

รูปที่ 2: ชุดแยกอากาศ