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气体小常识,高纯气体输送时气体的纯度、干燥度和洁净度

  

  气体产品作为现代工业重要的基础原料,应用范围十分广泛,在冶金、钢铁、石油、化工、机械、电子、玻璃、陶瓷、建材、建筑、食品加工、医药医疗等部门,均使用大量的常用气体或特种气体。能否将合符要求的高纯气体送至用气点仍保持质量合格的关键技术;高纯气配管技术是高纯气体供气系统的重要组成部分,包括系统的正确设计、管件及附件的选择、施工安装和试验测试等内容。气体的应用,特别对这些领域的高新技术有重要的影响,是其不可缺少的原料气或工艺气。也只有各种新兴工业部门和现代科学技术的需要和推动,气体工业产品才能在品种、质量和数量等方面得到飞跃发展.

    常见气体的种类(高纯气体、特种气体、标准气体),电子行业中常见气体的分类:

    普通气体,也称大宗气体氢气(H2)、氮气(N2)、氧气(O2)、氩气(A2)等;

    特种气体主要有 SiH4 PH3 B2H6 A8H3 CL HCL CF4 NH3 POCL3 SIH2CL2 SIHCL3 NH3 BCL3 SIF4 CLF3 CO C2F6 N2O F2 HF HBR SF6……

    特种气体(特殊气体)的种类一般可分为腐蚀性、毒性、可燃性、助燃性、惰性等,一般常用的半导体气体分类如下:

    (一)、腐蚀性 / 毒性:HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、 BCl3 …等

    (二)、可燃性:H2、 CH4、 SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…等

    (三)、助燃性:O2、Cl2、N2O、NF3…等

    (四)、惰性:N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、He…等

    半导体气体很多是对人体有害。特别是其中有些气体如SiH4的自燃性,只要一泄漏就会与空气中的氧气起剧烈反应,开始燃烧;还有AsH3的剧毒性,任何些微的泄漏都可能造成人员生命的危害,也就是因为这些显而易见的危险,所以对于系统设计安全性的要求就特别高。

气体在微电子、半导体行业中应用

    气体的使用在半导体制程中一直扮演着重要的角色,特别是半导体制程目前已被广泛的应用于各项产业,凡举传统的ULSI、TFT-LCD到现在的微机电(MEMS)产业,皆以所谓的半导体制程为产品的制造流程,其中的制程包括如干蚀刻、氧化、离子布植、薄膜沉积等皆使用到相当多的气体,而气体的纯度则对组件性能、产品良率有着决定性的影响,气体供应的安全性则关乎人员的健康与工厂运作的安全。

高纯管道在高纯气体输送中的意义

    在不锈钢熔炼制材过程中,每吨可吸收大约200g的气体。不锈钢材加工完毕,不仅其表面粘有各种污染物,而且在其金属晶格内也吸留有一定量的气体。当管路中有气流通过时,金属所吸留的这部分气体会重新进入气流中,污染纯净气体。当管内气流为不连续流动时,管材对所通过的气体形成压力下吸附,气流停止通过时,管材所吸附的气体又形成降压解析,而解析的气体同样作为杂质进入管内纯净气体中。同时,吸附、解析周而复始,使得管材内表面金属也会产生一定的粉末,这种金属粉尘粒子同样污染管内纯净的气体。管材的这一特性至关重要,为了确保输送的气体的纯净度,不仅要求管材内表面有一个极高的光滑度,而且,应当具有很高的耐磨特性。

    腐蚀性能较强的气体时,必须选用耐腐蚀的不锈钢管材作配管,否则,管材将会由于腐蚀而在内表面产生腐蚀斑,严重时会出现大片金属剥离甚至穿孔,从而污染输配的纯净气体。

    大流量的高纯、高洁净度气体输配管道的连接,原则上全部采用焊接,要求采用的管材,在施焊时组织不发生变化。含碳过高的材料在焊接时,受焊接部位的透气,使得管内外气体的相互渗透,破坏输送气体的纯度、干燥度和洁净度,导致我们的各项努力全部失去意义。

    综上所述,对于高纯气体及特种气体输送管道,必需采用一种特种处理的高纯不锈钢管,至使高纯管道系统(包含管道、管件、阀门、VMB、VMP)在高纯气体配送中占有至关重要的使命。

输配管道洁净技术

    高纯、洁净气体输送配管道,是指对输送气体的“气体纯度,干燥度,洁净度”有一定的要求或控制。

    气体纯度:气体中杂质气氛的含量,通常用气体纯度的百分数来表示,如99.9999%,也用杂质气氛含量的体积比ppm 、ppb、 ppt表示。

    干燥度:气体中微量水分的含量,或称之为湿量,通常以露点表示,如常压露点-70。C。

    洁净度:气体中含有污染物粒子的数量,粒径为µm的粒子,多少粒/M3 来表示,对于压缩空气,通常也用不可避免的固体残留物的多少mg/m3来表示,其中涵盖了含油量。

    污染物大小分类:污染物粒子,主要指管道冲刷、磨损、腐蚀产生的金属粒子、大气烟尘粒子,以及微生物、噬菌体以及含湿气体凝聚的液滴等,按其粒径的大小分为:

    a)大粒子—粒径在5μm以上

    b)粒子—料径在0.1μm-5μm之间

    c)超微粒子—粒径小于0.1μm。

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