Kiểm tra tạp chất mêtan trong oxy siêu tinh khiết cho ngành công nghiệp bán dẫn

- Đảm bảo chất lượng oxy sản xuất tại bộ phận tách chiết khí -

Oxy, với đặc tính phản ứng cao để tạo thành oxit, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như ngành thép,ngành chăm sóc sức khỏe, ngành thực phẩm, v.v. Trong số đó cũng có ngành công nghiệp bán dẫn với sự hình thành màng điện môi cổng / sự hình thành điện cực cổng, ứng dụng đặc biệt sử dụng Oxy siêu tinh khiết (UHPO). Độ tinh khiết của UHPO thường là 99,9995% trở lên và chủ yếu được sản xuất tại bộ phận tách khí (ASU).

Không khí trong khí quyển đưa vào ASU được nén và đi qua cái gọi là “hộp lạnh”. Trong quá trình này, các thành phần chính của không khí xung quanh như oxy, nitơ và argon được hóa lỏng và tách ra ở các điểm đóng băng khác nhau. Để đảm bảo an toàn và cải thiện độ tinh khiết của sản phẩm cuối cùng, một bộ phận tinh chế bổ sung được sử dụng vào cuối quá trình.

Để đảm bảo quy trình hoạt động thích hợp, nhiều thiết bị phân tích được sử dụng. Đặc biệt đối với phép đo khí mêtan (CH₄), máy phân tích phát hiện ion hóa ngọn lửa (FID) được sử dụng phổ biến, tuy nhiên, có một số thách thức như:

Oxy ảnh hưởng tiêu cực đến phản ứng ion hóa của ngọn lửa hydro bằng cách tạo ra CO₂và H₂O do quá trình oxy hóa, dẫn đến sai số đo đáng kể khi nồng độ đo được của tạp chất CH₄thấp bằng mức ppb.
FID yêu cầu sử dụng hydro làm nhiên liệu, điều này liên quan đến rủi ro quản lý an toàn của cơ sở và chi phí vận hành bổ sung.
Mặc dù một trong những phương án thay thế phổ biến cho FID là phương pháp Hồng ngoại không phân tán (NDIR), nhưng độ nhạy yêu cầu không được đáp ứng trong nhiều trường hợp.

Ý kiến của các phòng ban QC

Khó có thể có ngọn lửa cháy ổn định khi đưa oxy nguyên chất vào máy phân tích FID
Phương pháp FID đòi hỏi sử dụng hydro mà khí này lại liên quan đến rủi ro
Phương pháp thay thế như phương pháp NDIR không thể đo mức dấu vết của CH₄

Giải pháp từ HORIBA

GA-370 giúp bạn!

Đo liên tục CH₄với độ nhạy cao

Kỹ thuật NDIR chùm tia kép điều chế chéo nhận ra độ trôi và độ nhạy không được cải thiện đáng kể để theo dõi mức ppb thời gian thực của CH₄trong oxy tinh khiết.

Đo an toàn

Kỹ thuật NDIR không yêu cầu sử dụng khí hydro, đảm bảo tính an toàn khi đo.

GA-370

Hình 1: Máy đo khí vết GA-370

Bảng 1: Thông số kỹ thuật
Khí đo được	CO, CO₂, CH₄
Dải đo	0-1/2/5/10 trang/phút
LDL	10 ppb
Dải đo có thể lựa chọn	4 dải
Độ lặp	+/- 2% of full scale
Tuyến tính	+/- 2% of full scale
Độ trôi điểm không (tuần)	+/- 0,03 ppm
Khoảng trôi (tuần)	+/- 3% of full scale

Giải pháp HORIBA trong bộ tách khí

Hình 2: Bộ phận tách khí

Tài liệu liên quan

Nguyên lý đo

Máy phân tích hồng ngoại không phân tán chùm kép điều biến chéo (NDIR)

Các phân tử bao gồm các nguyên tử khác nhau được biết là hấp thụ ánh sáng hồng ngoại trong một dải bước sóng cụ thể. Máy phân tích hồng ngoại không phân tán (sau này là NDIR) sử dụng tính chất vật lý trên của các phân tử và đo sự hấp thụ ánh sáng hồng ngoại ở bước sóng cụ thể của CO, CO₂và / hoặc CH₄trong khí mẫu và cung cấp phép đo giá trị nồng độ liên tục.

Phương pháp này, được gọi là phương pháp điều biến chéo, khác với phương pháp điều biến thông thường có bộ ngắt quãng ở chỗ nó sử dụng cơ chế (cơ chế điều biến) trong đó van điện từ được chuyển đổi theo các khoảng thời gian đều đặn để luân phiên đưa khí mẫu và khí tham chiếu vào cùng một bình khí.

Phương pháp điều biến chéo này có độ trôi rất nhỏ và tạo ra tín hiệu đầu ra ổn định trong thời gian dài. Ngoài ra, màng chắn của micrô tụ điện di chuyển sang trái và phải (gấp đôi lượng tín hiệu khi sử dụng chopper), giúp cải thiện khả năng chống nhiễu. Không giống như chopper, không cần điều chỉnh khi bảo dưỡng cơ chế điều biến.

Hơn nữa, để giảm hiệu ứng nhiễu do khí thành phần nhiễu có dải bước sóng gần với bước sóng cụ thể được hấp thụ bởi thành phần đo, một bộ dò bù cho thành phần nhiễu được tích hợp để đạt được phép đo nồng độ khí có độ chính xác cao. Sự kết hợp của NDIR với phương pháp điều biến chéo và bộ dò bù cho thành phần nhiễu cho phép đo có độ chính xác cao ở mức ppb.