تهویه کننده های گاز الکترونیکی گاز فوق خالص: یخچال چند مرحله ای برای آزمایشگاه ها

تهویه گاز های الکترونیک فوق خالص (UHP) نیاز به تعادل پیچیده کنترل حرارتی کریوجنیک و بی حرکت مطلق مواد دارد.یخچال صنعتی استاندارد به دلیل ارتعاش ناکافی است، آلودگی روغن و عدم ثبات دمایخچال چند مرحله ایکنترل دقیق دمای مورد نیاز برای رسیدن به نقاط انطباق پایدار را فراهم می کند،در حالی که اجزای فولاد ضد زنگ الکتروپولیس شده (EP) و سیستم های فشرده سازی بدون روغن اطمینان حاصل می کنند که گاز بدون آلودگی باقی می ماند، برای ساخت نیمه هادی و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی با دقت بالا ضروری است.

در برنامه های کاربردی UHP، هدف ترمودینامیک حذف گرما پنهان تبخیر (Q$) از جریان گاز بدون معرفی ناخالصی ها است.رد گرما مورد نیاز توسط سرعت جریان جرم و تغییر آنتالپی تعیین می شود.:

برای دستیابی به یک تهویه دقیق در دمای پایین، یک سیستم تک مرحله ای نمی تواند گرادیان درجه حرارت را به طور موثر مدیریت کند.یخچال چند مرحله ایاستفاده از دو یا چند چرخه با استفاده از یخچال های مختلف (به عنوان مثال،R-404A در مرحله بالا و R-23 یا R-508B در مرحله پایین) برای دستیابی به دماهای کریوجنیک (تا 80 °C یا کمتر) با حداکثر بهره وری انرژی.

• ثبات حرارتی:با توزیع بار حرارتی بر روی کمپرسورهای متعدد از "دریافت درجه حرارت" جلوگیری می کند.

• کارایی:به حداقل رساندن نسبت فشار در هر کمپرسور، کاهش استرس حرارتی و افزایش عمر مهر و موم.

• سازگاری:نقطه عطس خاص جریان گاز را حفظ می کند، حتی در هنگام نوسان دمای محیط آزمایشگاه، تضمین کنودنسی یکنواخت.

چگال کردن گاز خطر آلودگی دارد. اگر سطح داخلی چگال کننده با گاز در تعامل باشد، آلودگی فلز یا هیدروکربن رخ می دهد.

• تماميت مواد:تمام سطوح مرطوب شده باید از فولاد ضد زنگ 316L باپوشش برقی (EP)(Ra < 0.25 mu m $) این باعث به حداقل رساندن سطح برای گیر گرفتن ذرات و جذب گاز می شود.

• فشرده سازی بدون روغنکمپرسورهای روان کننده استاندارد ممنوع هستند. سیستم های فوق العاده خالص از کمپرسورهای رول خشک یا دیافراگم استفاده می کنند تا "اجاره مجدد" هیدروکربن به جریان گاز را از بین ببرند.

• مهر و موم هیرمیتیک:اتصال ها باید فلزی به فلزی (VCR یا در مدار جوشیده) باشد تا نرخ نشت هلیوم از $leq 1 × 10^{-9} text{std cc/sec} $ باشد.

"الکترونیک" در تهویه گاز الکترونیکی به معماری کنترل خودکار اشاره دارد. تهویه دقیق بدون حلقه های بازخورد فرکانس بالا غیرممکن است.

1. کنترل کننده های PID:کنترل کننده های متناسب-متکامل-شامل، دریچه های گسترش الکترونیکی (EEV) و سرعت کمپرسور را تنظیم می کنند تا دمای تهویه را در $pm 0.1^circtext{C}$ حفظ کنند.

2. دستگاه های فرکانس متغیر (VFD):اجازه دادن به راه اندازی نرم و تنظیم ظرفیت خنک کننده، ضروری برای پردازش گاز با بار گرمای پنهان متغیر.

3. نظارت بر خلوص در زمان واقعیادغام با سنسورهای پایین (مانند تحلیلگرهای اکسیژن / رطوبت) یک سیستم حلقه بسته ایجاد می کند که می تواند اگر خلوص زیر سطوح آستانه کاهش یابد ، کاندنسر را خاموش کند.

س: آیا می توانم از یک کولر استاندارد برای تهویه گاز UHP استفاده کنم؟

پاسخ: نه. کولر های استاندارد اغلب از لوله های مس و کمپرسورهای روغن معدن استفاده می کنند. این ها هیدروکربن ها را به منبع UHP شما خارج می کنند.استفاده از آن را برای نیمه هادی های حساس یا کاربردهای تحلیلی بی فایده می کندهمیشه سیستم های فولاد ضد زنگ UHP را مشخص کنید.

س: چرا برای یک تهویه گاز به یخچال چند مرحله ای نیاز دارم؟

ج: برای رسیدن به دماهای تهویه مورد نیاز برای بسیاری از گاز های الکترونیکی (به عنوان مثال کلر، هیدروژن کلراید) با دقت بالا، کمپرسور باید در برابر نسبت فشار بسیار بالا کار کند.سیستم های چند مرحله ای این نسبت را به مراحل کوچکتر تقسیم می کنند، کاهش استرس، کاهش مصرف برق و حفظ یک دمای ثابت سنگ.

س: "الترپوری" چگونه تایید می شود؟

ج: تأیید معمولاً از طریقشناسایی نشت هلیوم(سلامت ساختاری) وکروماتوگرافی گازی/ طیف سنجی توده ای (GC/MS)(تحلیل جریان فرآیند) برای اطمینان از عدم ورود هیدروکربن ها یا ذرات در طول فرآیند غلظت.

برای محیط های آزمایشگاهی که بالاترین سطح خالصیت گاز را می خواهند، تهویه کننده گاز الکترونیک بسیار خالص فقط یک ابزار مفید نیست بلکه یک ابزار حیاتی است.با استفاده از چند مرحله ای یخچال آبشار و الکتروپولیشبا استفاده از معماری های مواد بسته شده، محققان می توانند اطمینان حاصل کنند که گاز های فرآیند خود در محل استفاده به همان اندازه در محل تحویل هستند.

آیا شما یک سیستم تهویه کننده را برای یک آزمایشگاه جدید مشخص می کنید، یا به دنبال ارتقاء یک جریان فرآیند موجود برای پاسخگویی به استانداردهای خالص تر هستید؟

آیا میخواهید تفاوت های خاص در بهره وری خنک کننده بین طرح های "پلاک و پوسته" در مقابل "انبوه در لوله" برای کاربردهای گاز UHP با بهره وری بالا را مورد بحث قرار دهید؟