电子工业中的超纯水质控-上海涞科

半导体厂商如果想在当今的市场中保持竞争力就必须持续追求更高的产量和更低的生产成本。由于水的纯度会影响产量，因而对可靠而精确的纯度测量仪器的需求就日益增长。
　　测量电阻率及其倒数电导率是在超纯水系统中检测离子污染程度的最佳方法之一。由于电导率值随杂质浓度的增大而增大，故使用该指标更直观。所以，对半导体厂商来说，一个能重复、精确地检测出超低程度的离子污染状况的仪表极为重要。超纯水的电导率在25.00°C时为0.0550μS/cm。所以，电导率测量仪表必须能够重复、精确地测出某一非零背景下极微小的电导率变化。这类测量问题的更复杂之处在于水分解所形成的离子的电导率还随温度变化而变化。因此，如果水的电导率增大，测量系统必须能够确定这种变化是由于温度升高，还是杂质浓度增大，抑或二者兼而有之。
　　USP（《美国药典》）对超纯水的质量有着严格的定义，也是半导体厂商在超纯水电导率测量方面很好的参考标准。
　　目前，根据USP标准，水中离子的测定是通过测量电导率来完成。但是，电导率是个不确定参数，它并不体现离子的化学本质，除离子外，其固有离子H3O+及OH-、溶于水中的环境气体（尤其是CO2）及测量温度等参数都对溶液的电导率有影响。最终确认使用以导电能力很弱的Cl-和NH4+为基质的参比系统来选择电导率参数，从而建立了0-100°C间电导率测量的极限（1.33mM和1.66mM）（见下图）。
　　考虑到日常测量（在线或实验室测量）中碰到的不同要求，USP为电导率质控测试定义了以下三个阶段：
　　第一阶段 对应最常见的情形，即在无环境气体存在的情况下测量电导率。
文本框: 图1：符合USP第三阶段要求的“纯水”和“注射用水”的电导率限值。　　这一阶段中，要求测量未经过温度补偿的电导率并同时记录温度，然后在已知的电导率/温度对照表中找到小于并最接近该温度值，它所对应的电导率则是该温度时的极限值。如果测量值不高于表中的数值，则说明水的质量满足电导率测量的要求。不必再进行第二阶段和第三阶段的测试。
　　第二阶段 适合无法避免CO2影响因素的情况。调节样品（100ml或以上）温度至25±1°C，并搅拌使其与环境中的CO2达到平衡。定时观察电导率测量情况，当电导率的变化值在每5分钟内小于0.1μS/cm时，将该电导率值记录下来。如果电导率值不高于2.1μS/cm，则水的质量满足电导率测量的要求。不必再进行第三阶段的测试。
　　第三阶段 必须在完成第二阶段的5分钟内进行第三阶段测试。温度保持在25±1°C，将氯化钾饱和溶液加入水样中（0.3mL/100mL样品）并测量pH（精确至0.1pH）及电导率。在图1中找到最接近的pH值，如果其相应的电导率值不高于图中所示，则水的质量满足电导率测量要求。