Introdução
O sistema de gás especial é um ambiente preciso para o controle de gases, fornecendo um suporte importante para a fabricação de semicondutores e para a pesquisa científica por meio de lógica rigorosa e controle preciso. Nesse sistema, as unidades de dados atuam como "códigos de linguagem", conectando vários componentes para garantir a transmissão precisa de informações. Hoje, revelaremos as principais unidades de dados do sistema de gases especiais para ajudá-lo.
Unidades de pressão: O fator-chave no controle do fluxo de gás
A pressão é um parâmetro fundamental no sistema de gases especiais, responsável pelo controle do fluxo de gás na tubulação, garantindo que ele chegue ao equipamento-alvo em uma taxa de fluxo adequada e atenda aos requisitos do processo quanto à estabilidade e precisão da pressão. A compreensão e o uso de várias unidades de pressão são fundamentais para o gerenciamento eficaz dos sistemas de gases especiais. A seguir, apresentaremos uma explicação detalhada de várias unidades de pressão comumente usadas:
– MPa (Megapascal): O padrão de pressão no Sistema Internacional de Unidades, 1 MPa é equivalente a uma força de 1.000.000 Newtons por metro quadrado. No sistema de gás especial, o MPa é comumente usado para descrever os valores de pressão em pontos-chave, como o gasoduto principal de fornecimento de gás, dentro do tanque de armazenamento e na saída da válvula redutora de pressão. Devido ao seu valor moderado e à facilidade de integração com os padrões internacionais, o MPa se tornou a unidade de pressão preferida em muitas instalações industriais modernas, especialmente nas áreas de fabricação de semicondutores e petroquímica.
– PSI (Libras por polegada quadrada): Uma unidade imperial que representa libras de força por polegada quadrada, comumente encontrada em equipamentos americanos. Ela desempenha um papel importante em determinados equipamentos importados dentro de sistemas de gás especiais.
– Bar: Derivado da palavra grega "baros", que significa "peso". É definido como 1 bar igual a 100.000 pascal (Pa). É comumente usado na Europa, onde 1 bar equivale a aproximadamente 0,1 MPa ou 14,50377 psi. No sistema de gás especial, a barra serve como uma unidade intermediária entre MPa e psi. Ele facilita a conexão com o Sistema Internacional de Unidades e faz interface com alguns equipamentos que ainda usam unidades tradicionais. Esse valor relativamente pequeno é fácil de calcular e estimar rapidamente, tornando a barra altamente prática em operações reais.
– atm (pressão atmosférica padrão): Usada para comparar a pressão atmosférica; 1 atm ≈ 0,101325 MPa ou 14,696 psi. Em sistemas de gases especiais, o atm é frequentemente usado como uma unidade de referência para expressar a pressão absoluta ou relativa. Isso é particularmente verdadeiro em cenários como análise de pureza de gás e detecção de vazamento de gás, em que o conceito de "diferença de pressão em relação à pressão atmosférica" é aplicado, tornando o atm uma referência indispensável.
– kPa (quilopascal): É uma unidade menor de pressão; 1 MPa = 1.000 kPa. Em sistemas de gases especiais, o kPa é frequentemente usado para indicar a regulagem da pressão local, a detecção de microvazamentos de gás e outras situações que exigem medições de maior precisão, ou para apresentar pequenas flutuações nas mudanças de pressão em relatórios e gráficos. Como a conversão entre kPa e MPa é simples e intuitiva, ela oferece uma opção flexível para expressar os dados de pressão, ajudando a obter resultados claros e precisos.descrições de cauda em diferentes faixas de pressão.
Unidades de vazão: Um padrão para medir o suprimento de gás
A medição precisa do fluxo de gás é fundamental para a velocidade e a quantidade total de fornecimento de gás em sistemas de gases especiais, afetando a eficiência do processo, a utilização de materiais e a qualidade do produto final. Diferentes unidades de vazão são adequadas para vários cenários de aplicação e requisitos de precisão em sistemas de gases especiais. As seguintes unidades de vazão são comumente usadas nesses sistemas:
– SLM: Litros padrão por minuto, a 20°C e 1 atmosfera.
– SCCM: Centímetros cúbicos padrão por minuto, também em condições padrão específicas.
– Nm³/h: Fluxo de metro cúbico padrão, para gases a granel, a 0°C e 1 atmosfera.
– L/min: Indica diretamente o fluxo de volume, que precisa ser compreendido em conjunto com as condições reais de operação.
Unidades de concentração: Garantem a qualidade e a segurança do gás. 
O controle de pureza dos sistemas de gás é fundamental, especialmente em áreas como a fabricação de semicondutores e experimentos de pesquisa científica, onde existem requisitos rigorosos de qualidade de gás. Assegurar a pureza do gás pode garantir o desempenho do processo, a qualidade do produto, a segurança do operador e evitar a poluição ambiental. Veja a seguir várias unidades de concentração usadas para o controle de pureza:
– ppm: Partes por milhão, representa a concentração de um determinado componente em uma mistura de gases. Em sistemas de gases especiais, o ppm é frequentemente usado para descrever o conteúdo de um determinado componente de impureza em uma mistura de gases. Por exemplo, a pureza do nitrogênio de alta pureza é marcada como "5 ppm O₂", o que significa que há 5 partes de oxigênio em cada milhão de partes de nitrogênio. O PPM é adequado para situações com requisitos de pureza de gás extremamente altos, como processos de oxidação e difusão na fabricação de dispositivos semicondutores. Qualquer pequeno teor de impureza pode afetar o desempenho do dispositivo.
– ppb: Partes por bilhão, é usado para detecção e controle de gases residuais. Em ocasiões com requisitos de pureza de gás extremamente rigorosos, como a fabricação de circuitos integrados em escala ultragrande e a síntese de materiais avançados, o controle de pureza em nível de ppb é crucial. Por exemplo, a pureza do argônio de altíssima pureza pode ser necessária para atingir "1 ppb H₂O", o que significa que apenas 1 parte de água é permitida em cada bilhão de partes de argônio. O controle de pureza no nível de ppb exige que os sistemas de gás especiais tenham recursos de purificação extremamente altos e métodos de detecção precisos.
– %VOL: A porcentagem de volume indica diretamente a porcentagem de volume de um gás em uma mistura. Em comparação com ppm e ppb, %VOL é mais adequado para descrever misturas de gases com concentrações mais altas.
Em sistemas de gases especiais, o %VOL é frequentemente usado para indicar as proporções dos componentes dos gases de processo, como o gás misto usado na deposição química de vapor (CVD), que pode incluir hidrogênio (H₂), silano (SiH₄), amônia (NH₃) etc., cada um expresso em porcentagens de volume. Além disso, %VOL é frequentemente usado para descrever a proporção de gases diluentes (como o nitrogênio) em gases mistos.
Unidades de temperatura: Termômetros para controlar o ambiente do processo
A temperatura afeta diretamente a operação estável do sistema de gás especial e as propriedades do gás. As unidades principais são as seguintes:
– ℃ (Graus Celsius): Celsius, que é uma unidade de temperatura aceita internacionalmente.
– °F (Graus Fahrenheit): Fahrenheit, usado principalmente nos Estados Unidos e em áreas historicamente influenciadas por ele.
Outras unidades essenciais: Tempo, massa e comprimento
– Unidades de tempo: s (segundos), min (minutos), h (horas), usado para registrar o tempo de operação do sistema, a taxa de consumo de gás, etc.
– Unidades de massag (gramas), kg (quilogramas), usado para descrever a massa ou o peso do gás.
– Unidades de comprimentomm (milímetros), cm (centímetros), m (metros), usados para parâmetros dimensionais, como tamanho e distância da tubulação.
Conclusão
Dominar essas unidades básicas é como ter uma caixa de ferramentas que dá suporte ao gerenciamento do sistema de gases especiais. As unidades de dados do sistema de gases especiais são a base de sua operação. Ao compreender e aplicar essas unidades, os engenheiros podem controlar com precisão os parâmetros do gás para garantir a eficiência, a estabilidade e a segurança do sistema.
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