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Tech
 Notes
 技術專文

 此法同時使用兩種不同的雷射裝置
 圖4、雷射誘導擊穿檢測機構設置  [11]  圖6、使用SEM法確認UF效能
 以提升傳統光散射法之極限。通過
 聚焦脈衝雷射光束在單顆粒上產生
 等離子體來直接檢測膠體。此法最                   既設UPW Line (UF入口)
 早(2001)應用於水性膠體領域 [11] 。  piezo detector  energy detector  S        透過水
 現今(2015)亦有學者援引使用於  primary and variable  透過水
 lens (1,2)  attenuator                                           S
 超純水顆粒之量測  [12] ，雖可量測至    PI          PI                 PI
 10nm，但解析濃度需在10,000#/  beam stopper  Nd-YAG  or Dye  laser                                Inlet, 5870 PCS (Nitto)
 (2)
 (1)
 mL以上，顯示此法仍有進步空間   beam splitter                                     PI
 圖4。  cuvette               S           S                  S
 band pass  lter (1)  UF         UF                   UF         UF
                                  nd
                       st
                                                                  nd
                                                       st
                     (1 )        (2 )                 (1 )       (2 )         Organo
 microscope (1)  boxcar averager                                              採樣器
 and              FI
 動態光散射(dynamic light   CCD-camera (1)  computer interface  B  B  CI  FI        163L
 scattering, DLS)                         濃縮水                         濃縮水                 Outlet, 14 PCS (Nitto)
                               UF (Asahi)                UF (Nitto)
 此法係利用懸浮在液體中的粒子與
 (1) installed only in the Nd-YAG laser system
 溶劑分子的隨機碰撞所產生的布朗  (1) Nd-YAG laser: one lense f = 40 mm  Computer
 (2) Dye laser: two lenses f kt = 20 mm
 運動，進而量測雷射光撞擊到粒子
                                              足即時性及精準性？                           Semiconductors 2.0, Yield Enhance-
 後所產生的散射光。透過散射光線  圖7、加強離心採樣效能後之機台                                                 ment.
 隨時間之波動使用相關函數進行分                              在生化領域中，前面已經提到動態                  [3]   Henley, M. (2014). Advances in semi-
 析，即可獲得粒子的粒徑及其粒徑  圖5、奈米顆粒追蹤分析法即時影像  [13]      光散射法(dynamic  light  scattering,    conductor devices derived demand for
                                                                                  particle measurement at smaller sizes.
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 分佈。其量測濃度在10 #/mL以                            DLS)解析粒徑可至1nm，量測濃度                  Ultrapure Water Journal, Vol. 2014-
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 上，一般常見於生化領域之使用。                              為10 #/mL以上；而使用相同原理                  05/06. 31(3).
                                                                               [4]   International, S.S.E.a.M. (2017). SEMI
 由於其解析粒徑可至1nm，引起學                             進行修正加強的奈米顆粒追蹤分析                     F75-0617 Guide for quality monitoring
 者持續之關注。                                      法(nanoparticle  tracking  analysis,   of ultrapure water used in  semicon-
                                                                                  ductor manufacturing.
                                              NTA)其解析粒徑雖為10nm，然
 50nm                                                                          [5]   Kondo, K. (2016). Latest Technology
                                              其量測濃度可降低2個數量級至                      and Standardization Trends for Liquid-
 奈米顆粒追蹤分析(nanoparti-                          10 #/mL。這讓人不禁聯想在此領                  borne Particle Counters. Bunseki, Vol. 9
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                                                                                  p.449.
 cle tracking analysis, NTA)                  域中，還有無其他量測方法有機會                  [6]   Taylor, J. L. & Dlugos, J. F. (2015).
                                                                                  How to Measure in Vivo UVA and UVB
 此法原理同動態光散射(dynamic                           繼續把偵測極限濃度往下推進？                      Blocking Sunscreens and Cosmetics
 light  scattering,  DLS)，係利用雷  800nm         物理學門中，可分作聲學、光學、                     on Human  Skin. PerkinElmer.
 射光源照射奈米顆粒懸浮液，藉由                              力學、熱學、電學、及磁學等次領                  [7]   Kuang, C. (2016) Ultrafine Conden-
 240nm                                                                            sation Particle Counter Instrument
 調整背景底色，增強信號對比度，                              域，應用於超純水奈米顆粒的量                      Handbook .
                                                                               [8]   Langer, G.(1965) An Acoustic Particle
 通過顯微鏡即能快速直接的觀察到                              測，聲學、及光學已經束手無策，                     Counter – Preliminary Results. Journal
 帶有散射光顆粒的布朗運動，對顆                              熱力學所勾勒的布朗運動也只能到                     of Colloid Science, Vol. 20(6).
 粒進行粒徑、散射光強度、數量及  結論                          10 #/mL，電磁學呢？                    [9]   Madanshetty, S.I. (2016). Particle
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                                                                                  profiling of UPW and suspensions.
 濃度檢測，且可同時獲得布朗運動                              本文最大貢獻為羅列細搜各種偵測                     Ultrapure Water  Micro  2016, Austin,
 下移動顆粒的動態影像，一般常見  顆粒偵測的方法有很多，採用光學                                                 Texas, oral presentation.
                                              方式，屬負面表列，基本上不需要                  [10]  Uncopiers Particle Scout PS -20,
 於生化領域之使用，在生物診斷可  原理已走到盡頭，偵測極限濃度              繼續投入時間及資源於所探討過的                     catalog of Uncopiers, Inc.
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 發揮重要作用。因為此法進行強度  [14]  至10 #/mL。根據光學原理再作                                      [11]  Laser-induced breakdown detection
 直接使用掃描電子顯微鏡進行觀測  有效縮短  。此法因為需要耗費大            方法，可為其他有興趣於此領域之
 對比的調整，所以量測濃度可至  加強改善的做法，偵測極限濃度介                                                  (LIBD) of aquatic colloids with different
 仍然是量測粒子的基本方法，量測  量的時間及人力，也容易受人為因             開發者節省大量的人力物力。                       laser systems. (2001) Colloids  and
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 10 #/mL，但仍未達超純水之需  於10 ~10 #/mL。聲學方法雖可                                           Surfaces A: Physicochemical and
 時，需要逐一地測量單一顆粒的粒  素影響，較不適用在工業產品的品             礙於篇幅所限，結論所提的三個問                     Engineering Aspects, Vol.177(1).
 求。由於此法提供了可視化的檢測  至100#/mL，然而距離目標濃度
 徑，再加以彙整及統計分析。此法  質檢測上(無法提供即時性)。              題，將於未來專文一併回答並提出                  [12]  Nagtegaele, P., S. Boj, and P. Rychen
 過程及結果，利於觀測與即時互  1#/mL仍有一段差距。直接影像                                                 (2015).  Has  the LIBD  technique
 具有許多優點如顆粒形狀，及隨後                              具體解決方案。
 動，故有較多的研發能量目前投注  圖6 (2014)使用SEM法於UF效能之  法的SEM雖可至目標濃度，具備精                         potential for online Nano-particle
 的基本元素分析(EDS/EDX)，都可                                                              detection in UPW? Ultrapure Water
 於此  [13] 。附帶一提，提供可視化  確認，進口端可點出5,870 pcs/mL  準性，甚至可以獲知顆粒的組成成                     Micro 2015, Portland, Oregon, oral
 直接提供關於粒子來源的訊息。然  之數量，出口端可點出14  pcs/mL                                            presentation.
 的過程中，降低了顆粒大小的判別  份，但是要獲致資料卻曠日費時，
 而，此法根本的缺點在於統計有效  之數量，由此即可獲知待測UF之粒                                             [13]  Manta (2017). The Better Way to
 度，此法目前最小的解析粒徑為  一個月僅能產出一個數據，採樣率              參考文獻                                Characterize Nanoparticles – MANTA’s
 樣本需要極長的人工操作時間。  子攔除效能。由SEM截圖可清楚看
 10nm 圖5。     過低除了數據不夠客觀外，亦無法                 [1]  Libman, S., et al. (2017). UPW IRDS   ViewSizer 3000. White Paper, Manta
 Organo於四年前即開始發展此法，  出顆粒的形狀，故搭配元素分析功  即時對系統進行預警。有即時線上  and SEMI: Reinforced process of   Instruments, http://www.mantainc.com.
 當時採集水樣約需一個月，讀取  能亦能輕鬆的獲得顆粒的成份。圖  量測功能的方法，其精度卻不敷超  enabling advanced existing and future   [14]  Ichihara, F., et al. (2017). Investigation
                                                  semiconductor technologies, oral pre-
                                                                                  of a new final UF module for advanced
 掃描電子顯微鏡(scanning   SEM人工計數約需一個月，目前採  7  (2018)為加強離心採樣效能後之  純水系統使用，精度夠的方法卻缺  sentation. Ultrapure Water Micro 2017,   U P W  sy st e m s. U lt rap u re  W at e r
                                                  Portland, Oregon, oral presentation.  Micro 2017, Portland, Oregon, oral
 electron microscopy ,SEM)  樣可縮短至2週，惟人工計數仍未  機台。  乏即時性。究竟有無方法可同時滿  [2]   ITRS (2015). International Roadmap for   presentation.
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