低 TOC 浓度分析的加压集成在线取样器（PiOS）

简介 

Sievers* M9e 总有机碳（TOC）分析仪的 “加压集成在线 取样器（ PiOS ， Pressurized Integrated On-Line  Sampler）” 配件专用于加强微电子应用中的超纯水 （UPW）系统的有机物监测能力。在微电子应用中 （TOC 通常小于 5 ppb），监测水质的微小变化至关重 要，能够确保Z终产品质量和优化处理工艺。 当要监测的浓度很低时，总碳（TC）和无机碳（IC）的 值非常接近，因此 TOC 测量值（TOC = TC - IC）会受信 噪等干扰因素的影响。周围环境中的微气泡就是这种干 扰源之一，会导致意外的 TOC 峰值。PiOS 能给分析仪 中的样品加压 3 - 5 psig，YZ气泡的形成，确保分析 仪在低浓度下进行准确的分析。

验证 Pios 

在下列条件下进行测试，验证配置了“加压集成在线取 样器（PiOS）” 和 “标准集成在线取样器（iOS）”的分 析仪的低 TOC 分析性能： • 正常运行模式 • Turbo 运行模式 • 各标样的 TOC 回收率 • 各种环境温度、入口压力、样品温度 PiOS 不影响系统任务的运行，其中包括校准、确认、 仪器检测限等系统任务。在微电子车间进行的外部测试 的结果表明，使用 PiOS 时能够报告稳定的亚 ppb 级的 TOC 分析结果。本文将在后面的部分中详细报告此验证 的结果。

降低噪声和峰值 

与标准 iOS 相比，PiOS 能够减少低 TOC 分析结果中 的 TOC 峰值和点对点噪声（见图 1a 和 1b）。

图 1a：使用标准 iOS 的 TOC 分析

图 1b：使用 PiOS 的 TOC 分析

此外，在长时间的低 TOC（<1 ppb）测试中，PiOS 能 够报告稳定的结果和可靠的“仪器到仪器”一致性，如图 2 所示。

图 2：使用 PiOS 进行长时间测试（SN =序列号）

与配置标准 iOS 的 Sievers 900 TOC 分析仪相比，配置 PiOS 的 Sievers M9e TOC 分析仪的分析结果显示出更好 的稳定性和更少的小尖峰（图 3）。

图 3：配置 PiOS 的 M9e 与配置标准 iOS 的 900

TOC 分析性能 

图 4 中的结果表明，使用配置了 PiOS 的 M9e TOC 分析仪，能够在单台仪器内和多台仪器间得到相同的有机化 合物回收率。

图 4：4台配置 PiOS 的 M9e的 TOC 回收率百分比

在回收监测期间，常用 Turbo 模式来帮助进行快速决 策。与普通模式下的情况类似，在 Turbo 模式下， PiOS 比标准 iOS 更能减少峰值（见图 5a 和 5b）。

图 5a： 配置 PiOS 的分析仪在 Turbo 模式下进行 TOC分析

图 5b： 配置标准 iOS 的分析仪在 Turbo模式下进行 TOC 分析

可以用可选的压力计套件来测量样品压力，样品压力的 理想范围是 5 - 40 psig。在以下方面，PiOS 不影响 M9e 分析仪的性能：

 •TOC 回收率 

• 执行系统任务 

可以将可选的样瓶端口加到 PiOS，但这并非标准配置。 同高 TOC 应用相比，低 ppb 至亚 ppb 应用要求采用不 同的校准策略，以保证分析仪在低浓度下的分析性能。 在无 TOC 的情况下，自动归零功能强制校准曲线通过 零点。自动归零功能比校准标样更加有效，校准标样不 适用于低 ppb 至亚 ppb 运行 1。

结论 

PiOS 在低浓度（< 5 ppb TOC）应用中有更好的有机物 监测性能，其良好的稳定性、准确性、“仪器到仪器”一 致性对监测超纯水系统来说至关重要。PiOS 可安装于 Sievers M9e 便携式分析仪和在线型分析仪，可以安装在 新分析仪上，也可以作为现有分析仪的升级配置。 有了 PiOS，M9e 就能有效监测整个超纯水处理过程中的 有机污染物，如有机氮化合物和有机酸。PiOS 能够不 受干扰，提供稳定、准确、可靠的分析数据，从而优化 分析仪的在线 TOC 分析，更有效地监测低 ppb 甚至亚 ppb 级的超纯水系统。

参考文献： 

1. Operation, Calibration, and Autozero Guidance for TOC Monitoring in  Microelectronics UPW Applications. GE Analytical Instruments. 2015. Web. 2 Jun 2016.