水分是影響氫氣純度的關鍵負面因子,尤其在電子工業等尖端領域,即便是微量的水汽也可能導致芯片制造過程中的災難性失敗。
隨著應用需求的不斷提升,傳統的露點儀或電解法等水分檢測手段已難以滿足日益嚴苛的精度要求。
在此背景下,國家標準GB/T 16942—2009果斷將光腔衰蕩光譜法(CRDS)確立為氫氣中水分含量測定的仲裁方法,引領了水分檢測技術的新潮流。
光腔衰蕩光譜法的核心優勢在于其獨特的測量原理——它不依賴于光強的絕對值,而是通過測量光在諧振腔內的衰減時間來確定吸收。
儀器內部由兩塊反射率高達99.99%以上的超精密鏡片構成一個光學諧振腔。
當一束脈沖激光射入腔內,光會在鏡片間反復反射,每次反射僅有極少量的光透過鏡片被探測器捕獲,形成一條指數衰減的曲線,即“衰蕩”信號。
這個衰蕩信號的衰減速率,或者說衰蕩時間,直接反映了腔內介質的總光學損耗。
在無吸收的情況下,損耗主要來自鏡片的固有透射,此時衰蕩時間最長。
一旦腔內存在水分子,并且激光波長被精確調諧至水分子的特定吸收峰上,水分子便會額外吸收光能,導致衰蕩時間顯著縮短。
通過對比有無吸收時的衰蕩時間,并結合比爾-朗伯定律,CRDS可以直接計算出水分子的絕對濃度,整個過程無需外部標定,從根本上保證了結果的準確性和長期穩定性。
更重要的是,由于CRDS測量的是時間而非光強,它對外界光源波動、光學元件輕微污染等因素具有天然的免疫力。
GB/T 16942—2009規定,CRDS法的檢測限可達0.05 ppm(50 ppb),遠優于傳統方法。
這一卓越性能使其能夠可靠地監控電子一級氫中低于0.2 ppm的水分指標,為半導體制造等精密工藝提供了堅實的數據保障。
因此,CRDS不僅是標準推薦的方法,更是現代高純氫氣水分檢測領域當之無愧的技術標桿。

