Tworzenie mózgów współczesnej technologii
Ultraczysty krzem do mikroczipów
Krzem to drugi najczęściej występujący pierwiastek w skorupie Ziemi. Jednak w przyrodzie występuje tylko w połączeniu z innymi elementami – takimi, jak piasek, kwarc i inne skały. Mikroczip wymaga czystego kryształu. Może on zostać uformowany z wykorzystaniem pompy próżniowej firmy Busch.
Współczesne społeczeństwo w dużej mierze polega na mikroczipach. Są one mózgami urządzeń elektronicznych i są najczęściej stosowane w branży rozrywkowej i motoryzacyjnej. Jednak w epoce inteligentnych technologii mikroczipy pojawiają się w najbardziej nieoczekiwanych miejscach – w zabawkach dziecięcych, pralkach, a nawet w paszporcie.
Jeden kryształ stworzony z wielu
Historia każdego mikroczipu zaczyna się od krzemu polikrystalicznego, rodzaju krzemu składającego się z wielu małych kryształów. W przemyśle elektronicznym krzem musi być ultraczysty. Oznacza to zazwyczaj od 99,999% do 99,999999999% – nie więcej niż jeden atom inny niż krzem na miliard atomów krzemu. Aby utworzyć mikroczip, krzem polikrystaliczny musi zostać przekształcony w pojedynczy kryształ, zwany krzemem monokrystalicznym. Ma to kluczowe znaczenie dla produkcji mikroczipów: w przeciwnym razie granice ziaren i nieregularności w strukturze kryształów krzemu polikrystalicznego wpłynęłyby na osiągi gotowego mikroczipu. Istnieje kilka metod wytwarzania krzemu monokrystalicznego, z których najpowszechniejszą jest metoda Czochralskiego, polegająca na hodowaniu kryształu krzemu w próżni.
Kryształy z zarodków
Krzem monokrystaliczny jest wytwarzany przy użyciu tzw. ściągacza. Nazwa ta obejmuje wiele różnych technologii, z dwoma kluczowymi: piecem próżniowym i mechanizmem, który wciąga kryształ do formy. Wewnątrz komory pieca próżniowego krzem polikrystaliczny jest podgrzewany do bardzo wysokiej temperatury, około 1410 °C. Mały kawałek monokrystalicznego krzemu, zwany zarodkiem, jest umieszczany w centrum i powoli obracany i ciągnięty do góry. Zarodek podnosi stopiony krzem, który w miarę rośnięcia się zestala. W ten sposób powstaje długi, cylindryczny pręt z czystego krzemu. Stopiony krzem jest wysoce reaktywny, dlatego w celu zachowania wysokiej czystości nie powinien mieć kontaktu z powietrzem otoczenia. Dlatego powietrze jest usuwane z komory za pomocą pompy próżniowej firmy Busch. W rezultacie powstaje środowisko bez zanieczyszczeń i kryształ najwyższej jakości, gotowy do dalszej podróży przez fabrykę półprzewodników, aby stać się mikroczipem.
Jeden kryształ stworzony z wielu
Historia każdego mikroczipu zaczyna się od krzemu polikrystalicznego, rodzaju krzemu składającego się z wielu małych kryształów. W przemyśle elektronicznym krzem musi być ultraczysty. Oznacza to zazwyczaj od 99,999% do 99,999999999% – nie więcej niż jeden atom inny niż krzem na miliard atomów krzemu. Aby utworzyć mikroczip, krzem polikrystaliczny musi zostać przekształcony w pojedynczy kryształ, zwany krzemem monokrystalicznym. Ma to kluczowe znaczenie dla produkcji mikroczipów: w przeciwnym razie granice ziaren i nieregularności w strukturze kryształów krzemu polikrystalicznego wpłynęłyby na osiągi gotowego mikroczipu. Istnieje kilka metod wytwarzania krzemu monokrystalicznego, z których najpowszechniejszą jest metoda Czochralskiego, polegająca na hodowaniu kryształu krzemu w próżni.
Kryształy z zarodków
Krzem monokrystaliczny jest wytwarzany przy użyciu tzw. ściągacza. Nazwa ta obejmuje wiele różnych technologii, z dwoma kluczowymi: piecem próżniowym i mechanizmem, który wciąga kryształ do formy. Wewnątrz komory pieca próżniowego krzem polikrystaliczny jest podgrzewany do bardzo wysokiej temperatury, około 1410 °C. Mały kawałek monokrystalicznego krzemu, zwany zarodkiem, jest umieszczany w centrum i powoli obracany i ciągnięty do góry. Zarodek podnosi stopiony krzem, który w miarę rośnięcia się zestala. W ten sposób powstaje długi, cylindryczny pręt z czystego krzemu. Stopiony krzem jest wysoce reaktywny, dlatego w celu zachowania wysokiej czystości nie powinien mieć kontaktu z powietrzem otoczenia. Dlatego powietrze jest usuwane z komory za pomocą pompy próżniowej firmy Busch. W rezultacie powstaje środowisko bez zanieczyszczeń i kryształ najwyższej jakości, gotowy do dalszej podróży przez fabrykę półprzewodników, aby stać się mikroczipem.
Najczystsze miejsca na Ziemi
W naturze nie ma idealnie czystego powietrza. Przypominają nam o tym słoneczne dni, kiedy nagle zauważamy pył w promieniach słońca. W przeciętnym biurze w każdym metrze sześciennym powietrza znajduje się nawet 3 500 000 000 drobnych cząstek – niektóre z nich są niewidoczne gołym okiem. Jednak w niektórych procesach produkcyjnych, np. w lotnictwie, produkcji półprzewodników i farmaceutyce, to normalne zjawisko może prowadzić do zanieczyszczenia produktów. Dlatego niezbędne są czyste pomieszczenia. Najczystsze z nich dopuszczają maksymalnie 10 najmniejszych cząstek o wielkości ≥ 0,1 μm na metr sześcienny. Jest to mniej więcej odpowiednik pojedynczego nasiona sezamu w basenie olimpijskim.
Zakłady stosują różne metody utrzymania pomieszczeń czystych wolnych od zanieczyszczeń. Stosują na przykład kombinezony ochronne i maski oraz natryski powietrzne, w których pracownicy są poddawani działaniu nadmuchu powietrza w celu usunięcia utrzymujących się cząstek. W fabryce półprzewodników nawet perfumy, makijaż i produkty do włosów są zabronione, ponieważ nawet najmniejsze cząstki mogą zniszczyć partię wafli.
Jeśli więc naprawdę potrzebujesz świeżego powietrza, zapomnij o spacerze na wsi. Najczystsze powietrze na naszej planecie można znaleźć w pomieszczeniach czystych.
W naturze nie ma idealnie czystego powietrza. Przypominają nam o tym słoneczne dni, kiedy nagle zauważamy pył w promieniach słońca. W przeciętnym biurze w każdym metrze sześciennym powietrza znajduje się nawet 3 500 000 000 drobnych cząstek – niektóre z nich są niewidoczne gołym okiem. Jednak w niektórych procesach produkcyjnych, np. w lotnictwie, produkcji półprzewodników i farmaceutyce, to normalne zjawisko może prowadzić do zanieczyszczenia produktów. Dlatego niezbędne są czyste pomieszczenia. Najczystsze z nich dopuszczają maksymalnie 10 najmniejszych cząstek o wielkości ≥ 0,1 μm na metr sześcienny. Jest to mniej więcej odpowiednik pojedynczego nasiona sezamu w basenie olimpijskim.
Zakłady stosują różne metody utrzymania pomieszczeń czystych wolnych od zanieczyszczeń. Stosują na przykład kombinezony ochronne i maski oraz natryski powietrzne, w których pracownicy są poddawani działaniu nadmuchu powietrza w celu usunięcia utrzymujących się cząstek. W fabryce półprzewodników nawet perfumy, makijaż i produkty do włosów są zabronione, ponieważ nawet najmniejsze cząstki mogą zniszczyć partię wafli.
Jeśli więc naprawdę potrzebujesz świeżego powietrza, zapomnij o spacerze na wsi. Najczystsze powietrze na naszej planecie można znaleźć w pomieszczeniach czystych.