2013年11月,美國MOCON公司正式發(fā)布了2/21 M10x型超高靈敏度的氧氣透過率測試儀,將檢測范圍提高到5x10^(-4) cc/ (m^2-day),比2/21ML型提高了一個數(shù)量級,進一步滿足了OLED等行業(yè)對超高阻隔材料的檢測要求。
美國MOCON透氧儀采用真正的庫侖氧氣絕對值傳感器(MOCON專利Coulox),對滲透的氧分子進行100%的檢測,庫侖電量傳感器根據(jù)1個氧分子輸出4個電子的比例,保證線性輸出,測試精度不受溫度、壓力、流量和振動的影響,是一種絕對值傳感器,不需要進行補償式校準。另外,MOCON的庫侖傳感器具有超大容量的設(shè)計,有著超凡的穩(wěn)定性和耐久性,可以穩(wěn)定使用5年以上。
透氧率測試的國際標準 ISO 15105-2、ASTM D-3985、ASTM F-1927、DIN 53380、JIS K-7126、ASTM F-1307、中國國標GB/T 19789-2005、以及即將頒布的包裝件透氧率測試標準(庫侖法),這些標準都明確要求采用庫侖電量絕對值傳感器(Coulometric Sensor),所以只有MOCON透氧儀才能真正符合這些標準。
市場上其它品牌的透氧儀使用的都是電化學氧氣傳感器,電化學傳感器的測試容量小,儀器只能檢測滲透過樣品的氧氣中的一小部分(1~2%),大部分滲透氧氣從旁路直接排出,很容易受環(huán)境溫度、傳感器溫度和載氣流速波動的影響,無法保證線性輸出,測試精度低,達不到其標稱的測試范圍,是一種相對值傳感器,依賴于經(jīng)常性的校準,而且使用壽命短。
一、技術(shù)提升:
要進一步提高和保證儀器的靈敏度,就必須最大程度地降低基準噪音值,與2/21ML型相比,2/21 M10x型在以下幾個方面進行了減噪的技術(shù)提升:
1、傳感器:
氧氣傳感器中的結(jié)構(gòu)和密封材質(zhì)有了進一步革新,提高了傳感器的密封性能,降低了傳感器的基準噪音值。
2、電子器件:
采用了更高靈敏度的電子器件和電路設(shè)計,分辨率比第一代提高了5倍,提高了性噪比。
3、氣路密封性:
對氣路中的兩通和三通電磁閥都采用了氮氣保護,減少了環(huán)境中氧氣對氣路的滲入干擾。
4、測試腔密封性:
采用了最新的TruSealTM技術(shù),對于樣品在測試腔中的密封,采用了氮氣環(huán)流保護技術(shù),減少了因樣品邊緣泄漏造成的基準噪音。
二、測試數(shù)據(jù)比較:
檢測值在0.005 cc/m2day附近時的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性(2/21 ML vs 2/21 M10x)
圖中藍色曲線為2/21 ML的檢測數(shù)據(jù),褐色曲線為2/21M10x的檢測數(shù)據(jù),可以看到,M10x的測試穩(wěn)定性比ML更高,噪音波動更低。
三、校準:
MOCON透氧儀采用的庫侖傳感器,其100%的檢測效率以及全量程線性輸出,使其成為無需校準的絕對值傳感器;MOCON可提供3~4種不同量程可溯源NIST的標準膜,可用于驗證儀器的線性,從而保證全量程的測試精度。
而市場上其它品牌所采用的大多數(shù)是相對值型或濃度型的傳感器,因此都依賴于經(jīng)常性的校準補償。由于這些傳感器通常只測量一部分或一定比例的氧氣,無法保證全量程的線性,因此,它的工作范圍只能局限在可校準范圍內(nèi)。目前在國內(nèi)常規(guī)供應的標準氣體中,氧氣最低的濃度為5ppm±10%,客戶很難買到更低濃度的標準氧氣。如果采用此濃度來校準氧氣傳感器,傳感器上所受到的氧氣濃度只相當于在測試透氧率為14 cc/ (m2-day)的樣品時的濃度,所以根本無法保證更低測試量程時的精度。