ضاغط الهيليوم: استخداماته في صناعات أشباه الموصلات والبحوث

الهيليوم غاز فريد وثمين. وباعتباره ثاني أخف عنصر وأكثر المواد خمولاً المعروفة، فإنه يلعب دورًا حاسمًا في بعض أكثر التقنيات تقدمًا على كوكب الأرض. ضاغط الهيليوم - أوالضاغط— هي المعدات التي تُمكّن من تدوير هذا الغاز وإعادة تدويره وتوصيله بضغوط دقيقة عبر قطاعات أشباه الموصلات والطب والبحث العلمي.

لماذا يُعدّ الهيليوم مهماً؟

يتمتع الهيليوم بخصائص عديدة تجعله لا غنى عنه في التطبيقات التقنية المتقدمة. فموصليته الحرارية عالية للغاية، مما يجعله مبردًا مثاليًا. ويبقى غازًا في درجات حرارة تتجمد فيها جميع المواد الأخرى، ولذلك يُستخدم لتبريد المغناطيسات فائقة التوصيل في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي ومسرعات الجسيمات. وهو خامل كيميائيًا، فلا يتفاعل أبدًا مع مواد التصنيع. ولأنه أخف الغازات الخاملة، فهو الخيار الأمثل للكشف عن التسربات في الأنظمة المغلقة.

يكمن التحدي في أن الهيليوم مورد محدود، يُستخرج أساسًا من رواسب الغاز الطبيعي. وبمجرد انطلاقه في الغلاف الجوي، يتسرب إلى الفضاء ويُفقد فعليًا إلى الأبد. هذه الندرة تجعل استعادة الهيليوم وإعادة تدويره بكفاءة أولوية قصوى، ويُعدّ ضاغط الهيليوم عنصرًا أساسيًا في هذه الأنظمة.

تصنيع أشباه الموصلات

في صناعة أشباه الموصلات، يلعب الهيليوم دورًا أساسيًا في إدارة الحرارة. فخلال مراحل معالجة الرقاقات، يُضخ الهيليوم خلف الرقاقة لنقل الحرارة، مما يحافظ على دقة التحكم في درجة الحرارة أثناء عمليات الحفر بالبلازما والترسيب. ويجب أن تكون نقاوة الهيليوم عالية للغاية، لأن أي تلوث به قد يُسبب عيوبًا في الرقائق المُصنّعة.

يجب أن يوفر ضاغط الهيليوم في مصانع أشباه الموصلات غازًا فائق النقاء وخاليًا من الزيت بضغوط ثابتة. حتى تقلبات الضغط التي تحدث على مستوى أجزاء من الثانية يمكن أن تؤثر على تجانس العملية وإنتاجيتها. توفر تقنية ضاغط الحجاب الحاجز، بفضل مانع التسرب المحكم والتصميم الخالي من الزيت، مستوى النظافة والاستقرار المطلوبين لهذه التطبيقات.

البحث العلمي والتصوير الطبي

تعتمد أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي على الهيليوم السائل للحفاظ على مغناطيساتها فائقة التوصيل عند درجات حرارة منخفضة للغاية تبلغ حوالي 4 كلفن. يقوم ضاغط استعادة الهيليوم بجمع الغاز المتصاعد، وإعادة ضغطه، وإعادته إلى نظام التسييل. يقلل هذا النهج ذو الحلقة المغلقة بشكل كبير من استهلاك الهيليوم وتكاليف التشغيل.

في أبحاث فيزياء الجسيمات، يُستخدم الهيليوم في أنظمة التبريد المبردة لمغناطيسات المسرعات وأجهزة الكشف. يجب أن تعمل ضواغط الهيليوم في هذه المرافق بموثوقية استثنائية، لأن أي توقف عن العمل قد يؤخر البرامج التجريبية المكلفة.

ضاغط الهيليوماعتبارات التصميم

نظرًا لأن الهيليوم أحادي الذرة ويتميز بسرعة صوت أعلى بكثير من الغازات الأخرى، يجب تحسين ديناميكيات صمامات الضاغط ومسارات تدفق الغاز خصيصًا للعمل مع الهيليوم. لن تعمل التصاميم القياسية للهواء أو النيتروجين بكفاءة مع الهيليوم. كما يجب أن يكون الضاغط محكم الإغلاق تمامًا، نظرًا لميل الهيليوم للتسرب عبر أصغر الفتحات وارتفاع تكلفته لكل وحدة حجم.

تجربة ضاغط الهيليوم في هوايان

بفضل خبرتها الممتدة لخمسين عامًا في هندسة الضواغط، طورت شركة هوايان الخبرة اللازمة لتصميم ضواغط الهيليوم التي تلبي المتطلبات الصارمة لتطبيقات أشباه الموصلات والأبحاث. يُصمم كل ضاغط هيليوم ويُصنع بشكل مستقل داخل الشركة في منشأة تبلغ مساحتها 91,000 متر مربع، مع توفير خيارات تكوين مخصصة لمعدلات تدفق الهيليوم والضغوط ومستويات النقاء. تضمن خبرة هوايان العالمية - التي تخدم عملاء في أكثر من خمسين دولة - أن كل ضاغط يُصنع وفقًا لأعلى معايير النظافة والموثوقية والأداء.

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