SCIENCE TALKS - விற்பனை நிலை ஹீலியம் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகிறது ?

 

ஹீலியம் என்பது பூமியின் வளிமண்டலத்தில் மிகக் குறைந்த அளவே (5.2 ppm) காணப்படுகிறது, எனவே காற்றில் இருந்து அதைப் பிரித்தெடுப்பது பொருளாதார ரீதியாகச் சாத்தியமற்றது. மாறாக, பூமியின் மேலோட்டத்திற்கு அடியில் இயற்கையாகச் சிதைவடையும் யுரேனியம் (Uranium) மற்றும் தோரியம் (Thorium) போன்ற கதிரியக்கத் தனிமங்களில் இருந்தே உலகின் பெரும்பாலான ஹீலியம் உருவாகிறது. பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளாக நடைபெறும் இந்த 'ஆல்பா சிதைவு' (Alpha decay) செயல்முறையின் போது ஆல்பா துகள்கள் வெளியேறுகின்றன, அவை இறுதியில் எலக்ட்ரான்களைப் பெற்று ஹீலியம் அணுக்களாக மாறுகின்றன. இந்த வாயு பொதுவாக இயற்கை எரிவாயு (Natural Gas) படிவுகளில் சிக்கிக் கொள்கிறது.

மைக்ரோபுராசசர் தயாரிப்பிற்குத் தேவையான தூய்மையான ஹீலியத்தைப் பெற, இயற்கை எரிவாயுவில் இருந்து அதைத் தனியாகப் பிரித்தெடுக்கும் சிக்கலான 'கிரையோஜெனிக் பின்ன வடிகட்டுதல்' (Cryogenic Fractional Distillation) முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது. இயற்கை எரிவாயுவில் மீத்தேன், நைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் போன்ற பல வாயுக்கள் கலந்திருக்கும். இந்த வாயுக்கலவை மிகக் கடுமையான குளிரூட்டலுக்கு (சுமார் -193°C) உட்படுத்தப்படும்போது, மற்ற வாயுக்கள் அனைத்தும் திரவமாக மாறிவிடும், ஆனால் ஹீலியம் மட்டும் அதன் மிகக் குறைந்த கொதிநிலை காரணமாக வாயுவாகவே இருக்கும். இவ்வாறு பிரித்தெடுக்கப்படும் ஹீலியம் பின்னர் மீண்டும் சுத்திகரிக்கப்பட்டு 99.999% தூய்மையான "செமிகண்டக்டர் கிரேடு" (Semiconductor grade) வாயுவாக மாற்றப்படுகிறது.

செமிகண்டக்டர் தொழிற்சாலைகளில் (Fabs), மைக்ரோபுராசசர்களை உருவாக்கும் 'ஃபோட்டோலித்தோகிராபி' (Photolithography) மற்றும் 'எட்சிங்' (Etching) போன்ற செயல்முறைகளில் ஹீலியம் தடையின்றி பயன்படுத்தப்படுகிறது. சிலிக்கான் வேஃபர்களை (Silicon wafers) மிகத் துல்லியமாகக் குளிரூட்ட இது உதவுகிறது, ஏனெனில் ஹீலியத்தின் வெப்பக் கடத்துத்திறன் மற்ற வாயுக்களை விட மிக அதிகம். மேலும், உற்பத்தி இயந்திரங்களுக்குள் இருக்கும் மிகச் சிறிய கசிவுகளைக் கண்டறிய (Leak detection) ஹீலியம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, ஏனெனில் இதன் அணுக்கள் மிகச் சிறியவை, அவை சிறிய துளைகள் வழியாகவும் வெளியேறும் திறன் கொண்டவை. தற்போது ஹீலியம் ஒரு புதுப்பிக்க முடியாத வளம் என்பதால், பல நவீன தொழிற்சாலைகள் பயன்படுத்திய ஹீலியத்தைச் சேகரித்து மீண்டும் சுழற்சி முறையில் பயன்படுத்தும் (Helium Recovery Systems) தொழில்நுட்பங்களைச் செயல்படுத்தி வருகின்றன