Introducción
El sistema de gases especiales es un entorno preciso para el control de gases, que proporciona un importante apoyo a la fabricación de semiconductores y la investigación científica mediante una lógica rigurosa y un control preciso. En este sistema, las unidades de datos actúan como "códigos de lenguaje", conectando diversos componentes para garantizar una transmisión precisa de la información. Hoy le revelaremos las unidades de datos clave del sistema de gases especiales para ayudarle.
Unidades de presión: El factor clave para controlar el caudal de gas
La presión es un parámetro clave en el sistema de gases especiales, responsable de controlar el flujo de gas en la tubería, garantizar que llegue al equipo de destino con un caudal adecuado y cumplir los requisitos del proceso en cuanto a estabilidad y precisión de la presión. Comprender y utilizar las distintas unidades de presión es fundamental para la gestión eficaz de los sistemas de gases especiales. A continuación, ofreceremos una explicación detallada de varias unidades de presión de uso común:
– MPa (Megapascal): El estándar de presión en el Sistema Internacional de Unidades, 1 MPa equivale a una fuerza de 1.000.000 Newtons por metro cuadrado. En el sistema especial de gas, MPa se utiliza habitualmente para describir los valores de presión en puntos clave como la tubería principal de suministro de gas, el interior del tanque de almacenamiento y la salida de la válvula reductora de presión. Debido a su valor moderado y a su facilidad de integración con las normas internacionales, MPa se ha convertido en la unidad de presión preferida en muchas instalaciones industriales modernas, especialmente en los campos de la fabricación de semiconductores y la petroquímica.
– PSI (Libras por pulgada cuadrada): Una unidad imperial que representa libras de fuerza por pulgada cuadrada, comúnmente encontrada en equipos americanos. Desempeña un papel importante en determinados equipos importados dentro de los sistemas de gases especiales.
– Bar: Derivado de la palabra griega "baros", que significa "peso". Se define como 1 bar igual a 100.000 pascales (Pa). Se utiliza habitualmente en Europa, donde 1 bar equivale aproximadamente a 0,1 MPa o 14,50377 psi. En el sistema de gases especiales, el bar sirve como unidad intermedia entre MPa y psi. Facilita la conexión con el Sistema Internacional de Unidades y la interfaz con algunos equipos que aún utilizan unidades tradicionales. Este valor relativamente pequeño es fácil de calcular y estimar rápidamente, por lo que el bar resulta muy práctico en operaciones reales.
– atm (presión atmosférica estándar): Se utiliza para comparar la presión atmosférica; 1 atm ≈ 0,101325 MPa o 14,696 psi. En sistemas de gases especiales, la atm se utiliza a menudo como unidad de referencia para expresar la presión absoluta o relativa. Esto es especialmente cierto en escenarios como el análisis de la pureza del gas y la detección de fugas de gas, donde se aplica el concepto de "diferencia de presión relativa a la presión atmosférica", lo que convierte a la atm en una referencia indispensable.
– kPa (kilopascal): Es una unidad de presión más pequeña; 1 MPa = 1.000 kPa. En los sistemas de gases especiales, el kPa se utiliza a menudo para indicar la regulación de la presión local, la detección de microfugas de gas y otras situaciones que requieren mediciones de mayor precisión, o para presentar pequeñas fluctuaciones en los cambios de presión en informes y gráficos. Dado que la conversión entre kPa y MPa es sencilla e intuitiva, proporciona una opción flexible para expresar los datos de presión, ayudando a conseguir una medición clara y de calidad.descripciones de cola a través de diferentes rangos de presión.
Unidades de caudal: Una norma para medir el suministro de gas
La medición precisa del caudal de gas es fundamental para la velocidad y la cantidad total de suministro de gas en los sistemas de gases especiales, lo que afecta a la eficacia del proceso, la utilización del material y la calidad del producto final. Existen diferentes unidades de caudal adecuadas para los distintos escenarios de aplicación y requisitos de precisión dentro de los sistemas de gases especiales. Las siguientes unidades de caudal se utilizan habitualmente en estos sistemas:
– SLM: Litros estándar por minuto, a 20°C y 1 atmósfera.
– SCCM: Centímetros cúbicos estándar por minuto, también en condiciones estándar específicas.
– Nm³/h: Caudal estándar en metros cúbicos, para gases a granel, a 0°C y 1 atmósfera.
– L/min: Indica directamente el flujo de volumen, que debe ser entendido en función de las condiciones reales de funcionamiento.
Unidades de concentración: Garantizar la calidad y seguridad del gas. 
El control de la pureza de los sistemas de gas es fundamental, especialmente en áreas como la fabricación de semiconductores y los experimentos de investigación científica, donde existen estrictos requisitos de calidad del gas. Asegurar la pureza del gas puede garantizar el rendimiento del proceso, la calidad del producto, la seguridad del operario y evitar la contaminación medioambiental. A continuación se indican varias unidades de concentración utilizadas para el control de la pureza:
– ppm: Partes por millón, representa la concentración de un determinado componente en una mezcla de gases. En los sistemas de gases especiales, las ppm suelen utilizarse para describir el contenido de un determinado componente impuro en una mezcla de gases. Por ejemplo, la pureza del nitrógeno de alta pureza se marca como "5 ppm O₂", lo que significa que hay 5 partes de oxígeno en cada millón de partes de nitrógeno. El PPM es adecuado para situaciones con requisitos de pureza de gas extremadamente altos, como los procesos de oxidación y difusión en la fabricación de dispositivos semiconductores. Cualquier contenido minúsculo de impurezas puede afectar al rendimiento del dispositivo.
– ppb: Partes por billón, se utiliza para la detección y el control de trazas de gas. En ocasiones con requisitos de pureza de gases extremadamente estrictos, como la fabricación de circuitos integrados a ultra gran escala y la síntesis de materiales avanzados, el control de la pureza a nivel de ppb es crucial. Por ejemplo, puede exigirse que la pureza del argón de ultra alta pureza alcance "1 ppb H₂O", lo que significa que sólo se permite 1 parte de agua en cada mil millones de partes de argón. El control de la pureza al nivel de ppb requiere sistemas de gas especiales que tengan una capacidad de purificación extremadamente alta y métodos de detección precisos.
– %VOL: El porcentaje de volumen indica directamente el porcentaje de volumen de un gas en una mezcla. En comparación con ppm y ppb, %VOL es más adecuado para describir mezclas de gases con concentraciones más elevadas.
En los sistemas de gases especiales, %VOL se utiliza a menudo para indicar las proporciones de los componentes de los gases de proceso, como el gas mezclado utilizado en la deposición química en fase vapor (CVD), que puede incluir hidrógeno (H₂), silano (SiH₄), amoníaco (NH₃), etc., cada uno expresado en porcentajes de volumen. Además, %VOL se utiliza a menudo para describir la proporción de gases diluyentes (como el nitrógeno) en los gases mezclados.
Unidades de temperatura: Termómetros para controlar el entorno del proceso
La temperatura afecta directamente al funcionamiento estable del sistema de gases especiales y a las propiedades del gas. Las principales unidades son las siguientes:
– ℃ (Grados Celsius): Celsius, que es una unidad de temperatura aceptada internacionalmente.
– °F (Grados Fahrenheit): Fahrenheit, utilizado principalmente en Estados Unidos y zonas históricamente influenciadas por él.
Otras unidades esenciales: Tiempo, Masa y Longitud
– Unidades de tiempo: s (segundos), min (minutos), h (horas), utilizados para registrar el tiempo de funcionamiento del sistema, la tasa de consumo de gas, etc.
– Unidades de masag (gramos), kg (kilogramos), utilizados para describir la masa o el peso del gas.
– Unidades de longitudmm (milímetros), cm (centímetros), m (metros), utilizados para parámetros dimensionales como el tamaño de la tubería y la distancia.
Conclusión
Dominar estas unidades básicas es como disponer de una caja de herramientas de apoyo a la gestión del sistema de gases especiales. Las unidades de datos del sistema de gases especiales son la base de su funcionamiento. Comprendiendo y aplicando estas unidades, los ingenieros pueden controlar con precisión los parámetros del gas para garantizar la eficiencia, estabilidad y seguridad del sistema.
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