惰性氣體手套箱是一種氣體密封的箱體,與空氣環境相隔離,箱體上設計有一個或多個手套口,人員通過這些手套操作箱體內的材料、工具和設備。因為手套箱是一種可以在高純惰性氣體環境下進行操作、反應和測試的設備,它可以有效地隔離水、氧和有機氣體等物質的,所以其應用目的主要是處理敏感材料。
惰性氣體手套箱可以設計成負壓或正壓,具體視使用需求來決定。如果要保護人員免受工藝或材料的傷害,則采用負壓,這樣有害物質就被大氣壓制在手套箱的內部,而不容易泄露出來;如果需要保護的是工藝免受空氣影響,則通常充入惰性氣體,并形成一定的正壓,以阻止外部的空氣進入箱體而破壞工藝。
惰性氣體手套箱一般由工作主箱體、傳遞箱、真空烘箱、真空系統、控制系統、氣體循環純化系統共同組成,其工作原理可以簡要概括為:將高純惰性氣體充入箱體內,并通過氣體循環純化系統反復不斷地對箱體內的氣體進行凈化,除去水、氧和有機氣體等物質,使系統始終保持高潔凈和高純度的惰性氣體環境。
惰性氣體手套箱最大的優點就在于隔絕了外界環境,在這種狀態下的能很好保證操作的可靠性和準確性,并且由于氧含量、濕度等條件是可精確控制的,能滿足不同的實驗條件。
惰性氣體手套箱的應用領域非常廣泛。除了用于半導體芯片的氣密性封裝之外,它還常被用到以下多個方面:
特殊焊接:用于特殊焊接的操作和檢測,保證焊接材料不受水和氧的腐蝕,提高焊接質量和強度,例如鈦合金、鎳基合金等。
真空鍍膜:用于真空鍍膜的前后處理,保證鍍膜材料不受水和氧的影響,提高鍍膜效果和壽命,例如金屬薄膜、光學薄膜等。
新材料研發:用于制備和測試一些新型的高效低成本的材料,例如鈣鈦礦太陽能電池、OLED和PLED等。
生物醫藥:用于進行一些需要無菌或低氧環境的生物實驗和藥物制備,例如細胞培養、基因工程、抗生素等。
化工:用于進行一些需要高純惰性氣體保護的化學反應和分析,例如有機合成、電化學、光譜分析等。
鋰電池:用于鋰電池的注液和測試,保證電極材料和電解液不受水和氧的影響,提高電池的安全性和穩定性。
太陽能電池:用于太陽能電池的制備和測試,保證電池的高效率和長壽命,例如硅基太陽能電池、薄膜太陽能電池等。
核材料與核工業:用于核材料的處理和核工業的生產,保證核材料不受外界環境的干擾,防止核泄漏和核污染,例如鈾、钚、镅等。