เทคโนโลยีการผลิตผงซิลิกาทรงกลมที่มีกัมมันตภาพรังสีต่ำที่มีความบริสุทธิ์สูง

ผงซิลิกอนทรงกลมใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์วงจรรวมเนื่องจากมีการไหลที่ดีเยี่ยมและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์วงจรรวมขนาดใหญ่และขนาดใหญ่พิเศษ เพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดเล็กน้อยในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ จะได้รับองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผงซิลิกาทรงกลมที่มีความบริสุทธิ์สูงและกัมมันตภาพรังสีต่ำที่มีปริมาณยูเรเนียม (U) (เศษส่วนมวล) น้อยกว่า 1 × 10-9 ได้กลายเป็นจุดสนใจในการวิจัยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

ขั้นแรก ธาตุยูเรเนียม (U6+) ในผงซิลิกอน ultrafine จะกระจายตัวในสารละลายที่เป็นกรด จากนั้นจึงใช้ SiO2 airgel และอุปกรณ์ดูดซับ mesoporous เซรามิกคอมโพสิตรังผึ้งเพื่อดูดซับเพื่อให้การเลือกวัสดุและการทำให้บริสุทธิ์สมบูรณ์ ผง ปริมาณรวมของธาตุยูเรเนียม (U) ลดลงเหลือต่ำกว่า 1 × 10-9 และผงซิลิกาทรงกลมที่มีความบริสุทธิ์สูงและกัมมันตภาพรังสีต่ำในที่สุดก็ได้มาจากวิธีการหลอมด้วยเปลวไฟและเทคโนโลยีหลังการแปรรูปที่ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ อุปกรณ์ดูดซับ mesoporous สามารถแยกออกจากสารละลายได้อย่างง่ายดายและรวดเร็วหลังจากการดูดซับเสร็จสิ้น และสามารถรับรู้การรีไซเคิลและการขยายขนาดใหญ่ และตัวอย่างที่ได้รับมีลักษณะเป็นทรงกลมสูงและกระจายขนาดอนุภาคที่ควบคุมได้ และในขณะเดียวกัน ประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน เช่น ประสิทธิภาพการไหลก็ดี

1. การเลือกและการทำให้ไมโครซิลิกาบริสุทธิ์

ขั้นตอนแรกคือการเตรียม micropowder ซิลิกอนที่ประกอบด้วยยูเรเนียม (U) ล่วงหน้า

ขั้นตอนที่สองคือการเตรียมอุปกรณ์ดูดซับ mesoporous

ขั้นตอนที่สาม การดูดซับและการทำให้บริสุทธิ์

ในการทดลอง เลือกผงซิลิกอนธรรมดาที่มีปริมาณยูเรเนียม (U) 9.7×10-9 เพื่อทำให้บริสุทธิ์ หากใช้เฉพาะน้ำที่ปราศจากไอออนเพื่อทำให้ผงซิลิกอนละเอียดพิเศษบริสุทธิ์ ปริมาณธาตุยูเรเนียม (U) ในวัสดุจะเหลือเพียง 9.7×10-9 เท่านั้น โดยจะลดลงเหลือ 9.0×10-9 เมื่อผงซิลิกอนละเอียดพิเศษกระจายตัวด้วยสารละลาย pH≤4.5 ปริมาณธาตุยูเรเนียม (U) ในผงซิลิกอนบริสุทธิ์จะลดลงเหลือ 7.3×10-9

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความล้มเหลวในการขจัดองค์ประกอบยูเรเนียมเฮกซะวาเลนท์ที่กระจายตัวอยู่ในสารละลายที่เป็นกรด องค์ประกอบของยูเรเนียมจึงถูกดูดซับอีกครั้งบนพื้นผิวของอนุภาคไมโครพาวเดอร์ซิลิคอนในระหว่างการตกตะกอนและการอบแห้ง ซึ่งช่วยลดผลกระทบจากการทำให้บริสุทธิ์ ธาตุยูเรเนียม หลังจากใช้อุปกรณ์ดูดซับแบบมีโซพอรัส องค์ประกอบยูเรเนียมเฮกซะวาเลนท์ (U6+) ที่กระจายตัวอยู่ในสารละลายอาจถูกดูดซับอย่างมีประสิทธิภาพด้วยเจลแอโรเจลที่มี SiO2 และค่อยๆ ลดลงตามระยะเวลาการดูดซับที่เพิ่มขึ้น หลังจากการทดลองการทำให้บริสุทธิ์และการแยกสารสามครั้ง ปริมาณธาตุยูเรเนียม (U) จะลดลงเหลือ 6×10-10 สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเมื่อความบริสุทธิ์ของวัสดุไม่เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับการผลิตผงซิลิกาทรงกลมที่มีความบริสุทธิ์สูงและกัมมันตภาพรังสีต่ำโดยตรง ปริมาณยูเรเนียมก็จะลดลงได้โดยใช้เทคโนโลยีการทำให้บริสุทธิ์แบบคัดเลือก ผลการทดลองยังแสดงให้เห็นว่ายูเรเนียมในไมโครพาวเดอร์ซิลิคอนสามารถแยกออกได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการล้างด้วยกรด และยูเรเนียมที่แยกจากกันสามารถดูดซับได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยวัสดุดูดซับที่มีเมโสพอรัส ด้วยเทคโนโลยีกระบวนการนี้ สามารถผลิตชุดต่อมาได้

2. การออกแบบทรงกลมและการกระจายขนาดอนุภาค

ขั้นแรก เพิ่มการป้องกันเซรามิกเซอร์โคเนียลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วนทั้งหมดที่อาจสัมผัสผงซิลิกอนละเอียดมากในขั้นตอนต่อมา เพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบยูเรเนียม (U) จะไม่ถูกนำมาใช้ในกระบวนการต่อมาเพื่อก่อให้เกิดมลพิษทุติยภูมิ จากนั้น ใส่ผงซิลิกอน ultrafine ลงในเตา spheroidizing ผ่านสนามอุณหภูมิ (1800 ~ 2200 ℃), ฟิลด์การไหลของอากาศ (กับออกซิเจนเป็นก๊าซพาหะและสารออกซิแดนท์ ก๊าซธรรมชาติเป็นก๊าซ อัตราส่วนของอัตราการไหลของ ก๊าซและสารออกซิแดนท์คือ 1.05) และการไหลของวัสดุ (50 ~ 500 กก. / ชม.) การควบคุมการทำให้เป็นทรงกลมจะดำเนินการและผงซิลิกอนที่ละเอียดเป็นพิเศษจะอยู่ในสนามอุณหภูมิเป็นเวลา 0.1-3 วินาทีภายใต้ความกดอากาศ ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นทรงกลมจะขึ้นอยู่กับการจำแนกขนาดอนุภาคและการผสม และการกระจายขนาดอนุภาคที่สอดคล้องกันได้รับการออกแบบตามข้อกำหนดบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกัน

กระบวนการผลิตช่วยลดการพึ่งพาวัตถุดิบที่มีความบริสุทธิ์สูงมากเกินไปสำหรับการผลิตผงไมโครซิลิกาทรงกลมที่มีความบริสุทธิ์สูงและกัมมันตภาพรังสีต่ำในระดับหนึ่ง