เครื่องอัดก๊าซฮีเลียม: การใช้งานในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และการวิจัย

ฮีเลียมเป็นก๊าซที่มีเอกลักษณ์และมีค่า เนื่องจากเป็นธาตุที่เบาที่สุดเป็นอันดับสองและเป็นสารเฉื่อยที่สุดเท่าที่รู้จัก จึงมีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยที่สุดบางอย่างบนโลก เครื่องอัดอากาศฮีเลียม—หรือคอมเพรสเซอร์—คืออุปกรณ์ที่ช่วยให้สามารถหมุนเวียน นำกลับมาใช้ใหม่ และส่งก๊าซนี้ด้วยแรงดันที่แม่นยำไปยังภาคอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ การแพทย์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

ทำไมฮีเลียมจึงสำคัญ

ฮีเลียมมีคุณสมบัติหลายประการที่ทำให้มันเป็นสารที่ขาดไม่ได้ในงานด้านเทคโนโลยีขั้นสูง ค่าการนำความร้อนของมันสูงมาก ทำให้มันเป็นสารหล่อเย็นที่เหมาะสม มันยังคงเป็นก๊าซที่อุณหภูมิที่สารอื่นๆ แข็งตัวเป็นของแข็ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมันถึงช่วยระบายความร้อนให้กับแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดในเครื่อง MRI และเครื่องเร่งอนุภาค มันเฉื่อยทางเคมี ดังนั้นมันจึงไม่ทำปฏิกิริยากับวัสดุในกระบวนการผลิต และเนื่องจากมันเป็นก๊าซเฉื่อยที่เบาที่สุด มันจึงเป็นตัวเลือกที่นิยมใช้สำหรับการตรวจจับการรั่วไหลในระบบปิดผนึก

ความท้าทายคือฮีเลียมเป็นทรัพยากรที่มีจำกัด สกัดได้จากแหล่งก๊าซธรรมชาติเป็นหลัก เมื่อปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศแล้ว มันจะหลุดลอยไปในอวกาศและสูญหายไปตลอดกาล ความขาดแคลนนี้ทำให้การกู้คืนและรีไซเคิลฮีเลียมอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญ และเครื่องอัดอากาศฮีเลียมเป็นหัวใจสำคัญของระบบเหล่านี้

การผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ฮีเลียมมีบทบาทสำคัญในการจัดการความร้อน ในระหว่างขั้นตอนการประมวลผลเวเฟอร์ ฮีเลียมจะถูกหมุนเวียนอยู่ด้านหลังเวเฟอร์เพื่อถ่ายเทความร้อนออกไป รักษาการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำในระหว่างกระบวนการกัดและเคลือบด้วยพลาสมา ความบริสุทธิ์ของฮีเลียมต้องสูงมาก เนื่องจากสิ่งปนเปื้อนใดๆ ก็ตามอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องในชิปที่ผลิตได้

เครื่องอัดอากาศฮีเลียมในโรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ต้องส่งก๊าซที่สะอาดบริสุทธิ์ ปราศจากน้ำมัน และรักษาระดับความดันให้คงที่ แม้แต่ความผันผวนของความดันในระดับไมโครวินาทีก็อาจส่งผลกระทบต่อความสม่ำเสมอของกระบวนการและผลผลิตได้ เทคโนโลยีเครื่องอัดอากาศแบบไดอะแฟรม ด้วยการปิดผนึกอย่างแน่นหนาและการออกแบบที่ปราศจากน้ำมัน จึงให้ระดับความสะอาดและความเสถียรที่การใช้งานเหล่านี้ต้องการ

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการถ่ายภาพทางการแพทย์

เครื่อง MRI ใช้ฮีเลียมเหลวในการรักษาอุณหภูมิของแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดให้อยู่ในระดับเยือกแข็งประมาณ 4 เคลวิน คอมเพรสเซอร์กู้คืนฮีเลียมจะดักจับก๊าซที่ระเหยออกมา อัดใหม่ และส่งกลับเข้าสู่ระบบการทำให้เป็นของเหลว วิธีการแบบวงปิดนี้ช่วยลดการใช้ฮีเลียมและต้นทุนการดำเนินงานได้อย่างมาก

ในการวิจัยฟิสิกส์อนุภาค ฮีเลียมถูกใช้ในระบบทำความเย็นแบบไครโอเจนิกสำหรับแม่เหล็กเร่งอนุภาคและเครื่องมือตรวจจับ คอมเพรสเซอร์ฮีเลียมในสถานที่เหล่านี้ต้องทำงานด้วยความน่าเชื่อถือเป็นพิเศษ เนื่องจากเวลาหยุดทำงานใดๆ ก็อาจทำให้โครงการทดลองที่มีค่าใช้จ่ายสูงล่าช้าได้

เครื่องอัดฮีเลียมข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

เนื่องจากฮีเลียมเป็นอะตอมเดี่ยวและมีความเร็วเสียงสูงกว่าก๊าซอื่นๆ มาก กลไกการทำงานของวาล์วคอมเพรสเซอร์และเส้นทางการไหลของก๊าซจึงต้องได้รับการปรับแต่งเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานกับฮีเลียม การออกแบบมาตรฐานสำหรับอากาศหรือไนโตรเจนจะไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพกับฮีเลียม คอมเพรสเซอร์จะต้องปิดสนิทอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากฮีเลียมมีแนวโน้มที่จะรั่วไหลผ่านช่องเปิดที่เล็กที่สุดและมีต้นทุนสูงต่อปริมาตร

ประสบการณ์ของ Huayan ในเรื่องเครื่องอัดอากาศฮีเลียม

ด้วยประสบการณ์ด้านวิศวกรรมคอมเพรสเซอร์กว่าห้าสิบปี Huayan ได้พัฒนาความเชี่ยวชาญที่จำเป็นในการออกแบบคอมเพรสเซอร์ฮีเลียมที่ตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และการวิจัย คอมเพรสเซอร์ฮีเลียมแต่ละเครื่องได้รับการออกแบบและผลิตขึ้นเองภายในโรงงานขนาด 91,000 ตารางเมตร โดยสามารถปรับแต่งอัตราการไหลของฮีเลียม ความดัน และระดับความบริสุทธิ์ได้ตามต้องการ ประสบการณ์ระดับโลกของ Huayan ซึ่งให้บริการลูกค้าในกว่าห้าสิบประเทศ ทำให้มั่นใจได้ว่าคอมเพรสเซอร์แต่ละเครื่องได้รับการผลิตตามมาตรฐานสูงสุดด้านความสะอาด ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพ

To discuss helium compression for your application, contact Huayan at mail@huayanmail.com or call +86 15150006570.