Messung von Feuchtigkeit und anderen Spurenverunreinigungen in ultrareinen und Spezialgasen

Viele Anwendungen erfordern hochreine, inerte Gase, um gefährliche Chemikalien abzudecken oder als Schutzatmosphäre zu dienen. Die Elektronik- und Halbleiterindustrie verwendet hochreine Spezialgase als Teil des Produktionsprozesses für jede dieser Anwendungen. Es gibt mehrere Verunreinigungen, die am Produktionsort, während des Transports und der Lagerung sowie am Einsatzort kontrolliert werden müssen. Wir bieten eine vollständige Palette von Sensoren, Instrumenten und kompletten Analysesystemen an, die in der Lage sind, alle Spuren von Verunreinigungen in Gasen bis hin zu geringen Teilen pro Billion zu erkennen.

Wir bieten folgende Messgrößen an:

Feuchtigkeit aufspüren

Feuchtigkeit ist die häufigste Verunreinigung, die entfernt werden muss. Da sie jedoch in der Atmosphäre so weit verbreitet ist, reicht es nicht immer aus, das Gas während der Herstellung einfach zu trocknen. Das ultrareine Gas muss auch nach der Lagerung und nach Stillstandszeiten der Werkzeuge sowie regelmäßig an bestimmten Punkten des Prozesses auf Spuren von Feuchtigkeit überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Feuchtigkeit zurückgekehrt ist.

Spuren von Sauerstoff

Das Vorhandensein von Sauerstoffspuren in Gasen ist oft ein guter Hinweis auf Lecks im System. Bei UHP-Stickstoff und -Argon können nach dem kryogenen Luftzerlegungsverfahren

Spurengas- und Kohlenwasserstoffverunreinigungen

Bei komplexen Spezialgasen ist es oft notwendig, Spuren mehrerer Verunreinigungen nachzuweisen, die von Spuren von Gasen (z. B. Sauerstoff, Stickstoff, Helium) bis hin zu Spuren von Öl und anderen Kohlenwasserstoffen reichen. UHP O2, N2 und Ar können auch nach der Verarbeitung und Lagerung mit Spuren von Kohlenwasserstoffen verunreinigt sein .

In diesem Artikel werden die verfügbaren Lösungen zur Sicherstellung der Qualität von UHP-Gasen beschrieben und bewährte Verfahren für die Probenahme vorgestellt.

Wie rein ist „reines Gas“?

Die erforderliche Reinheit von Gasen variiert je nach Anwendung. In der folgenden Tabelle haben wir einige typische Reinheitsgrade für Gase nach Anwendung aufgelistet:

Gasart	Reinheit	Maximaler Feuchtigkeitsgehalt
R744 Kältemittelklasse CO2	99.9%	< 10ppm
synthetische Luft	99.99%	≤ 5ppm
hochreiner Stickstoff	99.999%	≤ 3ppm
hochreines Argon	99.9995%	≤ 0.5ppm
Neon	99.996%	<1ppm
Krypton	99.999%	<3ppm
Xenon	99.9995%	<0.1ppm
Oxygen	99.98%	< 5ppm
Hydrogen	99.999%	< 1ppm
Helium	99.999%	<5 ppm
Octafluorocyclobutane (C4F8)	99.999%	1 ppm
Difluoromethane (CH2F2)	99.995%	2 ppm
Tetrafluoromethane	99.999%	1 ppm

Geeignete Feuchtigkeitsmessverfahren

Nicht alle Feuchtigkeitssensoren sind in der Lage, Spurenfeuchtigkeit bis zu den sehr niedrigen Teilen pro Milliarde zu messen, die für die Qualität von UHP-Gas erforderlich sind. Wir sind einzigartig in unserem Angebot einer Reihe von Technologien zur Messung von Spurenfeuchtigkeit, die den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen und Budgets gerecht werden.

Für die Messung des Taupunkts bieten Taupunktspiegel-Hygrometer die größte Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Als Premiumprodukt werden sie häufig von Gasherstellern als Standard während der Produktion zur Qualitätskontrolle eingesetzt.

Technologie	Vorteile	ist es für mich?
Keramischer Metalloxid-Feuchtigkeitssensor	Unsere Sensoren wurden speziell für diese hochreinen Anwendungen entwickelt und ermöglichen Messungen bis in den niedrigen ppb-Bereich. Historisch bewährt als geeignete Messtechnik mit dem Vorteil, dass sie einfach zu installieren und zu warten ist. Sehr kosteneffizient.	Diese kleinen Sensoren sind einfach zu installieren und zu warten, was sie zu einer kostengünstigen Option macht. Die typische Installation erfolgt an UHP-Speisegasversorgungen für Fertigungswerkzeuge.
Chilled Mirror	liefert hochpräzise, grundlegende Messungen des Taupunkts mit minimaler Abweichung. Sie sind in der Lage, Feuchtigkeitsgehalte bis in den ppb-Bereich (Teile pro Milliarde) zu messen.
Quarzkristallmikrowaage	ermöglicht schnelle und präzise Messungen des Feuchtigkeitsgehalts bis zu 100 ppbV.	Ein weiteres Premiumprodukt, QCM-Analysatoren, erfordern nur minimale Wartung. Wenn das Hauptinteresse dem Feuchtigkeitsgehalt und nicht der Taupunkttemperatur gilt, ist die QCM-Technologie eine gute Wahl.

Empfohlene Instrumente für Feuchtigkeitsmessungen in UHP-Gasen:

Michell Pura Trace Moisture Transmitter

Ein robustes, eigenständiges Hygrometer zur Messung von Spurenfeuchtigkeit in ultrareinen Gasen. Pura ist einfach zu installieren und zu warten und Teil unserer Sensoraustauschprogramm.

Erfahren Sie mehr über Pura.

Michell S8000 RS Hochpräzises Taupunktspiegel-Hygrometer

Liefert hochpräzise und wiederholbare Messungen des Frostpunkts bis zu –90 °C mit minimaler Abweichung. Wird häufig in der Halbleiterfertigung eingesetzt, wo eine präzise Kontrolle der Feuchtigkeit unerlässlich ist.

Erfahren Sie mehr über S8000 RS.

New Michell S8000 –100 Hochpräzises Hygrometer mit niedrigem Taupunkt

Das neueste Gerät der S8000-Reihe kann Frostpunkte bis zu –100 °C messen, ohne dass eine externe Kühlung erforderlich ist.

Erfahren Sie mehr über S8000 -100

Michell QMA401 Selbstkalibrierender Spurenfeuchtigkeitsmesser

Unter Verwendung der neuesten Entwicklungen in der Quarzkristallmikrowaage-Technologie misst das QMA401 den Feuchtigkeitsgehalt von 0,1 ppmV bis 2000 ppmV mit einer schnellen Reaktion sowohl bei Übergängen von trocken zu nass als auch von nass zu trocken. Es erfordert nur minimale Wartung und bietet niedrige Lebenszeitkosten.

Erfahren Sie mehr über QMA401.

Geeignete Technologien zur Sauerstoffmessung

Technologie	Vorteile	ist es für mich?
Galvanische Elektrochemie	Diese Sensoren sind klein, benutzerfreundlich, einfach zu installieren und äußerst kostengünstig. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören der geringe Stromverbrauch und die Möglichkeit, Luft als Kalibriergas zu verwenden. Sie sind präzise bei der Messung von Sauerstoffspuren von 0–10 ppm.	Elektrochemische Sensoren sind chemikalienbeständig und können verwendet werden, wenn Spuren von Kohlenwasserstoffen vorhanden sind.
Zirkonoxid	Diese Festkörper-Sensoren ohne Verbrauch eignen sich für eine Vielzahl von O2-Spuranwendungen. Sie liefern zuverlässige und stabile Messungen im Bereich von 0-10 ppm.	Die Sensoren sind verbrauchsfrei und haben eine Lebensdauer von 3 bis 5 Jahren, wodurch die Betriebskosten niedrig sind.

Empfohlene Instrumente für die Sauerstoffspurenmessung in UHP-Gasen:

AII GPR1600 Sauerstoffanalysator für Industriegase

Der GPR-1600 basiert auf den leistungsstarken galvanischen Sauerstoffsensoren von AII und hat eine niedrigere Nachweisgrenze von 50 ppb O2. Er bietet eine typische Sensorlebensdauer von etwa 24 Monaten, um die Betriebs- und Wartungskosten auf ein Minimum zu beschränken.

erfahren Sie mehr über GPR-1600.

Michell XZR400 Sauerstoffanalysator für Messungen der Gasreinheit

Das XZR400 wurde zur Messung von Sauerstoffspuren in Inertgasen wie Stickstoff, Kohlendioxid, Helium und Argon entwickelt und verfügt über einen schnell ansprechenden Zirkonoxidsensor. Mit einer unteren Nachweisgrenze von 100 ppb eignet es sich für eine Reihe von Anwendungen zur Gasreinheit.

erfahren Sie mehr über XZR400

Technologien zur Messung von Verunreinigungen

Technologie	Vorteile	ist es für mich?
Plasma-Emissionsdetektor (PED)	In Verbindung mit Gaschromatographen ermöglichen diese Detektoren die Erkennung einer Vielzahl von Gasen und Spurenverunreinigungen in sehr geringen Teilen pro Milliarde.	Die PED-Technologie kann so konfiguriert werden, dass sie eine Vielzahl von Verunreinigungen im Hintergrund von Ar oder He erkennt. Der Detektor muss in Verbindung mit einem Gaschromatographen verwendet werden.
Flammenionisationsdetektor (FID)	Erkennt die Kohlenwasserstoffgaskonzentration als Teil eines Gaschromatographensystems. Niedrigere Nachweisgrenzen von wenigen Teilen pro Million sind möglich.	FIDs reagieren auf alle Kohlenwasserstoffgase, einschließlich Methan. Der Detektor muss als Teil eines Gaschromatographensystems verwendet werden.

Vorgeschlagene Instrumente auf der Grundlage der PED- und FID-Technologie:

LDetek MultiDetek3 Compact Gaschromatograph NEU

Dieser modulare Prozess-GC vereint die Funktionalität von zwei GCs in einem. Neben der Möglichkeit, PED-, FID- und TCD-Detektoren zu verwenden, können auch spezielle Feuchtigkeits- und Sauerstoffsensoren integriert werden.

erfahren Sie mehr über MultiDetek3

LDetek LD8000 MultiGas für Verunreinigungen in He und Ar

Der LD8000 MultiGas ist ein Online-Gasanalysator zur Überwachung von N2-, O2-, H2O- und CnHm-Spuren in Helium. Die kompakte 4U-Einheit wurde entwickelt, um die Anforderungen der kryogenen Heliuminstallationen für Online-Messungen zu erfüllen.

erfahren Sie mehr über LD8000 MultiGas

LDetek LD2000 Trace-Analysator für Gesamtkohlenwasserstoffe

Mit dem FID bietet LD2000 den Benutzern eine Komplettlösung zur Überwachung von UHP-Bulk-Gasen zur Erkennung von Kohlenwasserstoffspuren. Einfache Installation mit geringem Platzbedarf.

erfahren Sie mehr über LD2000

Technologien zur Messung der Gasreinheit

Technologie	Vorteile	ist es für mich?
Wärmeleitfähigkeitssensor	Diese Technologie wird verwendet, um die Reinheit des Gases selbst zu messen, nicht den Feuchtigkeitsgehalt, d. h. Sauerstoff in Stickstoff oder Argon in Stickstoff	Wählen Sie diese Technologie, wenn die Bestimmung der Reinheit des Gases selbst im Vordergrund steht und nicht die Suche nach dem Feuchtigkeitsgehalt. Mit Wärmeleitfähigkeitsanalysatoren können Luftlecks in einem System schnell aufgespürt werden. Sie werden häufig im Rahmen der Qualitätssicherung während der Herstellung eingesetzt. Je größer der Unterschied zwischen der Wärmeleitfähigkeit des betreffenden Gases und der der Hintergrundgase ist, desto niedriger ist die Nachweisgrenze.
Wärmeleitfähigkeitsdetektor (TCD)	In Verbindung mit einem Prozess-GC ermöglicht der TCD Messungen von % bis ppm in binären Gasgemischen

Denken Sie daran, wie wichtig Stichproben sind!

Die Art des Sensors oder Analysators ist nur ein Teil der Gleichung, wenn es um die genaue Messung von Feuchtigkeit oder anderen Spurenverunreinigungen in hochreinem Gas geht: Die Materialien und Komponenten im Probenahmesystem spielen eine entscheidende Rolle. Die Wahl ungeeigneter Materialien oder die Nichteinhaltung angemessener Probenbedingungen hat erhebliche Auswirkungen auf die Zuverlässigkeit der Messungen.

Die Kontrolle über den Gasfluss und die Auswahl der Ströme sind besonders wichtig für Prozessgaschromatographen und Online-Spurenanalysegeräte für Verunreinigungen. LDetek bietet eine große Auswahl an Fallen, Druckregler und Gasreiniger für den Einsatz mit ihren eigenen Analysegeräten und anderen Bereichen.

Wichtige Fragen, die bei der Festlegung eines Stichprobensystems gestellt werden sollten, sind:

Welchen Druck hat das Gas, das untersucht werden soll?

Wie wird die Durchflussmenge gesteuert?

Sind die ausgewählten Komponenten für die Handhabung der Proben für den Zweck geeignet?

Muss die Probe in den Prozess zurückgeführt werden?

Kontaktieren Sie uns, um fachkundige Beratung bei der Auswahl des richtigen Probenahmesystems zu erhalten.