Industrija mikroelektronike živi in umira s preciznostjo, pri čemer temperaturna kompenzacija pri upornosti UPW predstavlja odločilno merilo za kakovost ultra čiste vode (UPW). Zaznava majhne spremembe ionov in zagotavlja podatke, ki ščitijo tako opremo kot končne izdelke. Redno spremljanje upornosti pomaga odkriti ne le nenadne ionske prodore, temveč tudi dolgoročne trende. V sistemih UPW lahko počasna sprememba električne upornosti nakazuje težave, kot so obraba komponent, spremembe kakovosti dovodne vode ali spremembe v učinkovitosti opreme za čiščenje.
Kot eno najbolj zanesljivih orodij pri analizi vode upornost zagotavlja podatke, potrebne za učinkovito nadzorovanje sistema UPW. Vendar pa prinaša tudi lastne izzive. Kakovost meritve je odvisna od tega, kako občutljiv in odziven je senzor. Čeprav je natančnost bistvena, so za zanesljivo meritev upornosti pomembni tudi drugi dejavniki, ki morda niso navedeni v tehničnem listu.
Tukaj si ogledamo, zakaj je natančna temperaturna kompenzacija tako pomembna za zanesljive meritve upornosti.
Meritve upornosti zaznavajo majhne spremembe v koncentraciji ionov. Ti podatki pomagajo varovati občutljivo opremo in končne izdelke, saj omogočajo zgodnje opozarjanje.
V sistemih UPW je običajno uporabljati kompenzirane odčitke upornosti. To omogoča primerjavo ionske čistosti vzorcev vode, odvzetih pri različnih temperaturah. Temperaturni senzor v senzorju upornosti meri temperaturo vode, nato pa algoritem s podatkoma o temperaturi in upornosti izračuna kompenzirano vrednost. Idealno bi na kompenzacijo vplivala le temperatura vode, vendar lahko v praksi na številne senzorje upornosti vpliva tudi temperatura zraka.
Ali se kompenzirana kakovost vode pri 15˚C, 25˚C ali 40˚C res spremeni? Ne, se ne. Vendar lahko spremembe temperature zraka dovolj vplivajo na odčitek temperature senzorja, da zmotijo temperaturno kompenzacijo. V krajih s hladnimi zimami in vročimi poletji se lahko zdi voda poleti »čistejša«. Ta učinek nastane, ko se toplota iz zraka prenese v senzor in izkrivlja kompenzirane odčitke upornosti.
Ta težava je še posebej očitna med sanitizacijami. Ko se senzor upornosti uporablja pri toplotni sanitizaciji, pogosto kaže precej nižji odčitek kot običajno. Del tega padca je lahko posledica razgradnje organske snovi v ione, vendar v večini sistemov UPW ni dovolj organskih snovi, da bi povzročile padec za 1,5 MΩ-cm. Pravi vzrok je verjetno algoritem za temperaturno kompenzacijo, ki pri visokih temperaturah ne deluje dobro. To je posebej pomembno, kadar so senzorji upornosti ključni za sproščanje vode naprej v sistem za visoko vredne procese, kot je proizvodnja rezin.
UPW UniCond je najsodobnejši senzor upornosti z zelo učinkovito temperaturno kompenzacijo in merjenjem, ki odpravlja vplive temperature vode in zraka. Ko je konkurenčni senzor nameščen v UPW, kjer temperatura niha, se pokažejo pomanjkljivosti algoritma za temperaturno kompenzacijo.
Graf prikazuje kompenzirano upornost, ne pa nekompenzirane upornosti. Spremembe pri upornosti kažejo na algoritem temperaturne kompenzacije, ki ni popoln.
Čeprav temperatura niha za enak obseg kot pri konkurenčnem senzorju, je odčitek upornosti pri napravi UPW UniCond v enakih pogojih povsem stabilen. To je še bolj očitno pri višjih temperaturah.
Graf 3 prikazuje štiri krivulje: temperaturo in upornost za UPW UniCond in senzor konkurenta (referenco). Senzorja sta bila nameščena v isti zanki UPW, spreminjala pa se je le temperatura vode. Graf kaže, da oba senzorja temperaturo merita skoraj povsem enako, zato morebitna razlika pri upornosti ni posledica napačnega odčitka temperature. Pri 80˚C senzor konkurenta odčita približno 16,4 Mohm-cm, medtem ko UPW UniCond odčita približno 18 Mohm-cm. To ni popolno, vendar je blizu standardom UPW. Ko temperatura pade z 80˚C na 20˚C, se UPW UniCond hitro vrne na 18,2 Mohm, medtem ko senzor konkurenta pokaže precej večjo spremembo električne upornosti s temperaturo.
Ko se spreminja temperatura zraka, se pri senzorjih konkurenta pojavijo podobni učinki, medtem ko UPW UniCond ostaja stabilen.
V grafu 4 sta senzor konkurenta in UPW UniCond oba v zanki UPW s stalno temperaturo vode. Spreminja se le temperatura zraka okoli senzorjev. Ko se temperatura zraka spremeni za le 2˚C, senzor konkurenta pokaže spremembo električne upornosti, UPW UniCond pa ostane stabilen pri 18,18 Mohm-cm. Če senzor konkurenta pri zgolj 2˚C spremembi temperature zraka niha za 0,02 mohm-cm, bi lahko sezonski razpon od 15˚C do 30˚C povzročil znatno spremembo njegovih odčitkov.
UPW UniCond izstopa zaradi svoje stabilnosti pri kompenzaciji temperature vode in neobčutljivosti na spremembe temperature zraka.
Industrija mikroelektronike se pri zaznavanju drobnih ionskih premikov in spremljanju dolgoročnih trendov čiščenja zanaša na upornost. Ti podatki so glavni pokazatelj stanja opreme in kakovosti vode. Vendar se tradicionalni senzorji pogosto spopadajo z nihanji temperature, saj lahko omejeni algoritmi prilagajanja sprožijo "lažne" padce upornosti. To je še posebej problematično med sanitacijo pri visoki temperaturi, ko lahko odčitki kažejo na onesnaženje, ki v resnici ni prisotno.
METTLER TOLEDO Thorntonov senzor UPW UniCond to rešuje z napredno temperaturno kompenzacijo, ki zmanjšuje vpliv sprememb temperature vode in zraka.
Preizkusi kažejo, da senzor UPW UniCond v nasprotju s konkurenčnimi senzorji ohranja odčitke upornosti stabilne in natančne v širokem razponu temperatur, zaradi česar je zanesljiv za kritične procese, kot je proizvodnja rezin.
Jared Culbertson je predan inženir z globokimi tehničnimi temelji na področju biotehnološke in farmacevtske vodne industrije. V času svojega dela pri METTLER TOLEDO Thornton je postal zanesljiv vir za obvladovanje tehničnih posebnosti merjenja čiste vode. Z mostom med inovativno senzorsko strojno opremo in regulativnim upravljanjem Jared zagotavlja, da imajo proizvajalci orodja in znanje, potrebna za ohranjanje natančnega procesnega nadzora.