超純水硅表采用電化學分析原理進行測量。這種方法通常基于硅在特定電極表面發生的氧化還原反應。例如,在含有特定電解質溶液的電化學池中,硅離子在電極表面發生氧化反應,產生與硅含量相關的電流信號。通過測量該電流信號的大小,并結合電化學模型和校準曲線,就可以確定水樣中硅的含量。電化學分析法具有響應速度快、靈敏度高、可實現連續在線測量等優點,但電極的穩定性和抗干擾能力是影響測量準確性的關鍵因素。
超純水硅表的結構組成:
(一)采樣系統
采樣系統是超純水硅表獲取水樣的部分,其設計需要確保采集到的水樣能夠真實代表超純水的實際狀況,同時避免外界污染。通常采用不銹鋼或聚四氟乙烯等耐腐蝕、低吸附的材料制作采樣管道和閥門。采樣管道應盡量短且直,以減少水樣在管道中的停留時間和吸附損失。
(二)反應系統
反應系統是進行硅含量化學分析的關鍵部分。根據所采用的分析方法不同,反應系統包含不同的反應容器和試劑添加裝置。對于硅鉬黃或硅鉬藍光度法,反應容器通常為光學透明的比色皿,以便光學系統能夠準確測量吸光度。試劑添加裝置需要準確控制試劑的添加量和添加時間,確保反應能夠按照預定的條件進行。
(三)光學系統(針對光度法)
在采用光度法測量,光學系統起著至關重要的作用。它主要包括光源、單色器、比色皿和光電探測器等部件。光源通常采用穩定的氘燈或鎢燈,能夠提供足夠強度和穩定性的光信號。單色器用于將光源發出的復合光分離成特定波長的單色光,以確保測量的準確性和選擇性。比色皿是放置水樣和反應產物的容器,其材質和光學性能直接影響測量結果。光電探測器則負責將光信號轉換為電信號,其靈敏度和線性范圍決定了測量的精度和動態范圍。
(四)電化學系統(針對電化學分析法)
對于采用電化學分析法的超純水硅表,電化學系統是核心部分。它由電化學池、電極和信號處理電路組成。電化學池是進行電化學反應的場所,其結構和材質需要滿足電化學反應的要求,同時避免對水樣和電極的污染。電極是電化學分析的關鍵部件,包括工作電極、參比電極和對電極。工作電極的材質和表面狀態對測量靈敏度和選擇性有重要影響,通常采用鉑、金等貴金屬或特殊修飾的電極材料。信號處理電路負責將電極產生的微弱電流信號進行放大、濾波和數字化處理,以便后續的數據分析和顯示。
(五)數據處理與顯示系統
數據處理與顯示系統接收來自光學系統或電化學系統的電信號,通過內置的算法和程序對信號進行處理,計算出水樣中硅的含量。同時,該系統還具備數據存儲、查詢和傳輸功能,能夠將測量結果記錄下來,方便用戶進行歷史數據分析和追溯。顯示系統通常采用液晶顯示屏,能夠直觀地顯示測量結果、儀器狀態和操作提示等信息,方便用戶操作和監控。