低TOC浓度分析的加压集成在线取样器(PiOS)

简介

       苏伊士Sievers® M9^e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5ppb)，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3-5psig，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 2:使用 PiOS 进行长时间测试 (SN=序列号)

       此外，在长时间的低TOC(<1ppb)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 3:配置 PiOS 的 M9^e 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M9^e 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 M9^e 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5-40psig。在以下方面，PiOS不影响M9^e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(<5ppb 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 M9^e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，M9^e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 inMicroelectronics UPW Applications. GE Analytical Instruments. 2015. Web.2 Jun 2016.