電子工業中對氫氣的雜質檢測非常重要,尤其是在半導體制造、集成電路(IC)生產、光伏材料制備等高純度要求的領域。氫氣在這些工藝中常用于還原反應、鈍化、清洗、蝕刻等過程,因此其純度直接影響產品質量和設備性能。 一、氫氣在電子工業中的應用
1. 半導體制造 : 用于硅片的表面鈍化處理。 在化學氣相沉積(CVD)過程中作為還原劑或載氣。 在等離子體刻蝕中作為反應氣體。
2. 光伏產業 : 用于硅基薄膜太陽能電池的沉積過程。
3. 光電子器件制造 : 在LED、激光器等器件的制造中用作保護氣體或反應氣體。 二、氫氣中常見的雜質種類 氫氣中常見的雜質包括: | 雜質類型 | 常見雜質 | 來源 | | | | | | 水分(H?O) | 水蒸氣 | 氣源含濕、管道冷凝 | | 氧氣(O?) | 氧氣 | 空氣泄漏、氧化反應 | | 氮氣(N?) | 氮氣 | 空氣泄漏、氣源不純 | | 二氧化碳(CO?) | 二氧化碳 | 氣源污染、燃燒產物殘留 | | 甲 (CH?) | 甲 | 氣源污染、裂解副產物 | | 硫化物(H?S、SO?) | 、 | 燃料氣污染、催化劑失效 | | 氯化物(HCl) | | 化學反應副產物 | | 金屬雜質(如Fe、Cu、Ni等) | 金屬顆粒或蒸汽 | 設備腐蝕、密封不良 | 三、氫氣雜質檢測方法
1. 氣相色譜法(GC) 原理 :利用不同組分在色譜柱中的保留時間差異進行分離和定量分析。 優點 :靈敏度高、可檢測多種氣體雜質。 常用檢測器 : TCD(熱導檢測器):適用于非極性氣體。 FID(氫火焰離子化檢測器):適用于碳氫化合物。 ECD(電子捕獲檢測器):適用于鹵素化合物。 PID(光離子化檢測器):適用于揮發性有機物。
2. 質譜法(MS) 原理 :將氣體分子電離后根據質荷比(m/z)進行分析。 優點 :可同時檢測多種雜質,適合痕量分析。 常用于 :高純氫氣中微量雜質(ppb級)的檢測。
3. 紅外光譜法(FTIR) 原理 :通過吸收特定波長的紅外光來識別氣體成分。 適用范圍 :水、CO?、CH?等具有強紅外吸收特征的氣體。
4. 電化學傳感器 原理 :基于氣體與電極之間的化學反應產生電信號。 適用范圍 :O?、CO、H?S等氣體的在線監測。
5. 激光吸收光譜(TDLAS) 原理 :利用激光在特定波長的吸收特性檢測氣體濃度。 優點 :高精度、實時在線監測。 四、氫氣純度標準(參考) | 純度等級 | 氫氣純度(%) | 允許雜質濃度(ppm/ ppb) | | | | | | 99.99%(4N) | ≥99.99% | O? < 10 ppm, H?O < 10 ppm | | 99.999%(5N) | ≥99.999% | O? < 1 ppm, H?O < 1 ppm | | 99.9999%(6N) | ≥99.9999% | O? < 0.1 ppm, H?O < 0.1 ppm | 五、檢測注意事項
1. 采樣系統 :應使用惰性材料(如不銹鋼、聚四氟 )避免吸附或反應。
2. 樣品處理 :防止水分或其他雜質在采樣過程中引入。
3. 儀器校準 :定期使用標準氣體進行校準,確保檢測準確性。