في عالم القياس الدقيق والتحقق من صحة غرف الأبحاث النظيفة، الدقة أمر لا يقبل المساومة.
لعقود من الزمن، كانت كرات البوليسترين اللاتكس (PSL) هي المعيار الصناعي لمعايرة عدادات الجسيمات وفحص الرقائق.
ومع ذلك، مع ازدياد نطاق درجات الحرارة في عمليات تصنيع أشباه الموصلات والأدوية، أصبحت قيود تقنية PSL واضحة.
وهنا يأتي دور جزيئات السيليكا (SiO2). فبينما لكلتا المادتين استخداماتهما، أصبحت السيليكا بسرعة المعيار المفضل للبيئات ذات درجات الحرارة العالية.
تستكشف هذه المقالة الأسباب التقنية التي تجعل السيليكا تتفوق على مادة PSL عند ارتفاع درجة الحرارة.
الاكثر اهمية الفرق بين الفرق بين المادتين هو درجة انصهارهما وسلامتهما الهيكلية تحت تأثير الحرارة.
نظرًا لكونه بوليمرًا (بلاستيكًا)، فإن مادة PSL تتميز بانخفاض نسبي درجة حرارة التزججعند تعرضها لدرجات حرارة تتجاوز 60 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية، يمكن أن تبدأ كرات PSL في التليين أو التشوه أو حتى الانصهار.
يؤدي هذا التغيير في الشكل إلى إفساد دقة المعايرة، حيث أن عداد الجسيمات أو أداة الفحص يبحث عن كرة مثالية ذات حجم محدد.
السيليكا مادة شبيهة بالسيراميك ذات درجة انصهار عالية للغاية (أكثر من 1,600 درجة مئوية). في تطبيقات القياس، لا تزال السيليكا كروية تماما ومستقر الأبعاد عند درجات حرارة كان من الممكن أن يتحول فيها PSL إلى سائل منذ فترة طويلة.
وهذا يجعل السيليكا الخيار الوحيد القابل للتطبيق في العمليات الساخنة، مثل ترسيب الأغشية ذات درجة الحرارة العالية أو مراقبة التلوث القائمة على الأفران.
غالباً ما يُشار إلى كرات PSL باسم الجسيمات الناعمةفي بيئات تدفق الهواء عالي السرعة أو بيئات الفراغ الشائعة في التصنيع المتقدم، يمكن أن تتسطح مادة PSL عند اصطدامها بسطح ما أو تتسرب إلى الشقوق المجهرية.
على النقيض من ذلك، تتميز جزيئات السيليكا بصلابتها. فهي تحافظ على قطرها وشكلها الكروي بغض النظر عن الإجهاد الميكانيكي أو الضغط البيئي. تضمن هذه الصلابة ثبات المعايرة، مما يوفر محاكاة أكثر واقعية للملوثات غير العضوية التي غالباً ما توجد في البيئات الصناعية.
تستخدم أدوات القياس تشتت الضوء للكشف عن الحجم الجسيمات. تعتمد دقة هذا الكشف على معامل انكسار المادة (RI).
لا تقتصر حساسية كريات PSL على الحرارة فحسب، بل إنها عرضة للتلف أيضاً بفعل الأشعة فوق البنفسجية وبعض المواد الكيميائية. ومع مرور الوقت، قد تتكتل معلقات PSL، أو قد تفقد الكريات تجانسها التام.
السيليكا خاملة كيميائياً ومقاومة للغاية للتلف البيئي. يتميز معيار السيليكا عادةً بفترة صلاحية أطول، ويمكن تنظيفه أو معالجته بطرق من شأنها أن تُتلف معيار السيليكا القائم على مادة PSL. هذه المتانة تعني... انخفاض التكلفة الاجمالية ملكية المختبرات ومرافق التصنيع.
في البيئات فائقة النقاء، الهدف هو عدم ترك أي شيء وراءنا.
نظرًا لأن السيليكا مستقرة للغاية، يمكن استخدامها في دراسات الدخان أو تصورات تدفق الهواء (في شكل محاليل ضبابية متخصصة) دون ترك البقايا اللزجة والبوليمرية التي قد يتركها PSL المتحلل في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أو نظام العادم ذي الحرارة العالية.
في حين أن كرات PSL لا تزال خيارًا ممتازًا وفعالًا من حيث التكلفة للمعايرة في درجة حرارة الغرفة والاختبارات العامة، فإن السيليكا لم تعد مجرد بديل؛ بل أصبحت ضرورة للتصنيع الحديث عالي التقنية.
على عكس مادة PSL، وهي بوليمر بلاستيكي يبدأ بالتلين أو الانصهار عند درجات حرارة أعلى من 60 درجة مئوية، فإن السيليكا مادة خزفية. يمكنها تحمل درجات حرارة تتجاوز 1000 درجة مئوية دون أن تفقد شكلها أو حجمها، مما يضمن دقة معايرتك حتى في درجات الحرارة المرتفعة للغاية.
نعم. تُعتبر جزيئات السيليكا جزيئات صلبة. فبينما قد تتسطح أو تتشوه كرات PSL تحت تأثير تدفق الهواء عالي السرعة أو ضغط الفراغ، تحافظ السيليكا على بنيتها الكروية المثالية. وهذا ما يجعلها أكثر موثوقية بكثير لتطبيقات أشباه الموصلات المتقدمة والتطبيقات الصناعية.
في كثير من الحالات، نعم. معامل انكسار السيليكا أقرب إلى معامل انكسار الزجاج الفعلي والملوثات الأكسيدية الموجودة في المصانع. استخدام معايير السيليكا يُمكّن أدوات الفحص من اكتشاف وتحديد حجم العيوب في الواقع العملي بدقة أكبر من كرات PSL البلاستيكية المثالية.
منذ 1992، Applied Physics تُعدّ شركتنا من الشركات الرائدة عالميًا في مجال توفير معايير دقيقة للتحكم في التلوث وعلم القياس. نتخصص في تصوير تدفق الهواء، ومعايير حجم الجسيمات، وحلول تطهير غرف الأبحاث في البيئات الحساسة.
