Sievers專門為微電子應用設計了兩款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樣送入分析儀,非常便捷。iOS對校準和確認校準特別有用。
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,傳統的校準意義不大。因此,我們建議在低ppb和亞ppb應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應用的封閉式取樣系統。
影響分析儀校準的兩個因素是“增益(gain)"和“偏移(offset)"。“增益"影響校準曲線的斜率,“偏移"影響校準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的TOC濃度和分析儀的測量范圍之間的關系。超純水系統的TOC濃度越接近分析儀的檢測限(或接近于零),自動歸零在優化分析儀性能時所起的作用就越大,而校準的作用就越小(見圖1)。
圖1:TOC校準
可以用低ppb或亞ppb TOC校準標樣
來校準要測量的范圍嗎?
用于制備校準標樣的樣瓶,即便經過嚴格的清潔,認證的TOC都僅低于10 ppb,因此無法用于制備亞ppb校準標樣。此外,樣瓶和校準標樣的制備過程會給標樣帶來TOC誤差(通常會增加幾個ppb的TOC),因此校準標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。當分析儀在校準點附近工作時,調整上述濃度(如1 ppm校準)下的校準(增益)會對報告結果的準確性產生正面影響,但當分析儀在低于校準點幾個數量級的濃度(接近于零)下工作時,調整校準就對報告結果的影響非常小。
從圖1中可以看出,將校準曲線移至最壞情況的校準上限或下限,對亞ppb下的儀器響應沒有影響。
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的說明。自動歸零非常有用,能夠幫助優化分析儀的低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。水系統的特性(例如水系統中的無機碳含量)也會對零點產生較小影響。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,應漂洗分析儀一整天,然后進行自動歸零。此時無需進行校準。如果此時進行校準,校準雖沒有壞處,但也沒有好處,還會延長預防性維護后(post-PM,post-Preventative Maintenance)的漂洗時間,因為系統需要時間從接觸ppm濃度的校準標樣后恢復過來。在進行初次預防性維護后的自動歸零之后,可以在一周后重復運行自動歸零程序,然后恢復到典型的每月自動歸零常規操作。
如果將分析儀移動到新位置,應在讀數穩定后運行自動歸零。與日常維護一樣,可以在一周后再次運行自動歸零,然后恢復典型的每月自動歸零常規操作。
如果進行了重要的維修工作(即更換主要部件),應在維修后進行校準,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。Sievers維修技術人員都經過培訓,具備執行此項服務的能力。
Sievers M9e和M500e也具有電導率自動歸零功能。TC和IC通道的溫度和電導池只接觸到含有少量CO2的去離子水,因而無需針對電導率的增加而進行校準。隨著時間推移,當離子污染物從電導池浸出時,電導池的偏移就會發生變化。電導率自動歸零校準任務能夠調整TC和IC池的偏移。
與TOC自動歸零不同,電導率自動歸零無需經常進行。我們建議在診斷負TOC值時運行電導率自動歸零。只可由技術支持或現場服務工程師來運行電導率自動歸零。
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應用,包括需要添加氧化劑來測量ppm級的TOC應用,或需要酸化樣品和去除IC的高濃度無機碳的系統監測。在有些應用中,樣品的TOC很低,但電導率或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,能測量酸劑實際產生的有機污染物的量,并根據所選流量來應用偏移量,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。
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