ウェーハ製造工場における液体窒素レベル測定（ガイド波レーダー式インラインレベルトランスミッター使用）

ウェーハ製造工場の液体窒素にGWRインラインレベルトランスミッターを選ぶ理由 
ガイド波レーダー（GWR）レベルトランスミッター技術は、極低温環境下でも安定した精度を維持します。液体窒素と蒸気の強い誘電コントラストにより、明瞭なレーダー反射が得られます。プローブベースの測定は、低温やプロセス変数の変化にも関わらず、再現性を維持します。

GWRプローブには可動部品がありません。機械的な機構がないため、再校正の頻度が減り、パーティクル発生リスクも低減します。これにより、純度要求が厳しい半導体製造施設における汚染リスクが低減します。

トップダウンまたはインラインのプローブ設置オプションにより、プロセス貫通部とリークの可能性を最小限に抑えることができます。トップダウンフランジ取り付けプローブは、容器天井に単一の耐圧貫通部を使用します。インラインプローブは、小さなプロセスポートまたはスプールピースに取り付けられるため、容器に大きな改造を加えることなく簡単に取り外すことができます。例：ガイド波レーダー式レベルトランスミッターを真空断熱極低温貯蔵タンクに1.5mmのフランジを介して取り付ける場合

Lonnmeter ガイド波レーダーインラインレベルトランスミッター

極低温液体の測定能力と信頼性 

Lonnmeterのガイド波レーダー式レベルトランスミッターは、プローブ誘導型マイクロ波パルスを用いて、サブミリメートル単位の再現性で液面を追跡します。プローブ設計とエコー処理は、液体窒素溶液によく見られる低誘電率と蒸気ブランケットに対応します。ウェーハ製造工場や半導体製造施設では、真空断熱極低温貯蔵タンクや連続タンク充填・排出システムにおいて、安定した測定値が得られます。
追加の侵入を回避しながらSIL2レベルのアプリケーションに安全認証済み 

このトランスミッタはSIL2の安全認証を取得しており、別途レベル安全装置を追加することなく、安全計装ループ内で使用できます。単線貫通型設計により、タンクエンベロープの完全性を維持し、真空断熱極低温貯蔵タンクにおけるリークパスを低減します。これにより、真空と断熱の維持が不可欠な半導体製造施設の重要なプロセスにおけるリスクを低減します。
多変数トランスミッタは計器の数とプロセス侵入を削減します 

Lonnmeterの多変数ガイド波レーダーは、液面レベルに加え、その他のプロセス変数を1台の機器で計測します。液面レベル、界面/密度表示、温度または密度に基づく診断を組み合わせることで、個別の機器が不要になります。貫通部が少ないため、真空度が向上し、設置作業が軽減され、液面レベルトランスミッターアプリケーションにおける総所有コストを削減できます。
内蔵診断機能、予測メンテナンス、簡単なトラブルシューティング 

オンボード診断機能は、信号品質、プローブの状態、エコーの安定性をリアルタイムで監視します。予測アラートは、故障前にパフォーマンスの低下を警告し、計画外のダウンタイムと平均修理時間を削減します。技術者は、保存されたエコートレースを活用して、タンクの連続充填・排出システムの異常を、侵襲的な検査を行うことなくトラブルシューティングできます。
小型タンクや複雑な形状向けに設計されており、蒸気、乱流、泡の中で機能します。 

ガイドプローブと高度な信号処理は、短距離および密閉容器に適しています。このトランスミッターは、小型タンク、狭いネック、そしてクラスターツールのLN2供給容器に見られる不規則な形状でも、確実に液面レベルを検出します。また、蒸気、乱流、泡から真の液体エコーを分離するため、要求の厳しいプラントレイアウトにおける液体窒素液面測定に最適です。
低出力マイクロ波パルスは極低温媒体における熱伝達と擾乱を最小限に抑えます 

低エネルギーのマイクロ波パルスは、極低温流体の測定時に局所的な加熱を低減し、沸騰を抑制します。これにより、液体窒素への外乱が最小限に抑えられ、真空断熱極低温貯蔵タンク内の熱安定性が維持されます。このアプローチは、極低温流体の在庫を維持し、繊細な半導体製造施設における安定した稼働をサポートします。

上記の例：ウェーハ製造工場では、Lonnmeter社のガイド波レーダーユニット1台で、小型LN2デュワー容器内の液面センサーと密度プローブを1つずつ代替し、タンク壁への貫通部を1つ確保することで、生産中断を防ぐ予測アラームを発することができます。タンクの連続充填・排出システムでは、同じ装置が蒸気ブランケットと断続的な泡噴射によって、極低温流体に熱負荷をかけることなく、正確な液面制御を維持します。

真空断熱極低温貯蔵タンクの設置と統合のベストプラクティス 

取り付け戦略：インラインプローブ vs. トップダウン 

トップダウンマウントは、真空ジャケットへの貫通部を最小限に抑え、リーク経路を削減します。センサーをタンクの中心線上に配置することで、入口ジェットへの露出を軽減します。タンクの形状とサービスアクセスが許す場合は、トップダウンマウントを使用してください。

インライン（サイド）プローブはメンテナンスが容易で、プロセス配管の近くに設置して統合制御を行うことができます。インラインマウントは貫通部の数が増えるため、真空状態を維持するために慎重なシーリングと調整が必要です。保守性や連続充填・排出ラインとの統合が重要な場合は、インラインマウントをお選びください。

真空破壊の回数、メンテナンスの容易さ、タンク内部のフィッティング、ウェーハ製造工場や半導体製造施設で見られるフロー条件下で測定場所が読み取り安定性にどのように影響するかなどの要素を考慮して決定を下します。
真空の完全性を維持するためのシーリングとフランジの考慮 

すべての貫通部は真空耐性を備え、極低温に耐えられるよう応力緩和されている必要があります。繰り返しの熱サイクルに耐えられるよう設​​計された、金属対金属のフランジシールまたは極低温対応ガスケットシステムを推奨します。-196℃までの使用が明記されていない限り、ポリマーシールは使用しないでください。

恒久的な設置の場合は、可能な限り溶接フィードスルーを使用してください。取り外し可能なセンサーが必要な場合は、専用の真空ポンプ出力ポートを備えた真空対応マルチポートフランジまたはベローズアセンブリを設置してください。設置後にジャケットの完全性を確認するため、センサーフランジに隣接して真空テストポートを設けてください。

フランジとシールは熱収縮を考慮して設計してください。冷却時の貫通部への応力を防ぐため、フレキシブルな部品やスライドスリーブを組み込んでください。可能な限り、真空ジャケットを破損させることなくフランジクランプのハードウェアにアクセスできるようにしてください。
極低温適合性のためのプローブの長さと材料の選択 

液体窒素温度でも延性を維持し、脆化に耐性のある材料を選択してください。プローブには、極低温対応ステンレス鋼（例えば、316Lクラスの冶金）が標準です。非常に長いプローブの場合は、プローブとタンク間の相対的な動きを低減するため、低熱膨張合金の使用を検討してください。

プローブの長さは、予想される最高液位より下、かつ底部沈殿層より上まで、内部容器内に十分に届く長さにしてください。プローブがタンク底部や内部バッフルに接触することは避けてください。背の高い真空断熱タンクの場合は、プローブ長さ1メートルあたり数ミリメートルの熱収縮余裕を見込んでください。

ガイド波レーダー式レベルトランスミッターを設置する場合は、極低温仕様の剛性ロッドプローブまたは同軸プローブを使用してください。ケーブル型プローブは凝縮水や氷を付着させる可能性があるため、激しいボイルオフやスロッシングが発生するタンクでは適していません。氷形成の核となる箇所を避けるため、表面仕上げと溶接品質に十分注意してください。

例：3.5 mの内部容器の場合、収縮と取り付けフランジの厚さを考慮すると、3.55～3.60 mのプローブが必要になる場合があります。想定される動作温度における最終寸法を検証してください。
連続充填・排出条件との統合 

乱流による誤計測を防ぐため、レベルセンサーは入口および出口ジェットから離して設置してください。目安として、プローブは主要な入口または出口ポートから少なくともタンク直径1つ分の距離、または内部バッフルの背後に設置してください。スペースの制約によりこれができない場合は、複数のセンサーを使用するか、信号処理を用いて過渡的なエコーを除去してください。

プローブを充填流路に直接取り付けることは避けてください。連続充填・排出システムでは、成層や温度層が形成される可能性があります。センサーは、よく混合されたバルク液体をサンプリングする場所、通常は容器の中心線付近、または人工的に設置された静置ウェル内に設置してください。静置ウェルまたはセンターチューブは、センサーを流れから遮断し、急速な移送時の精度を向上させることができます。

ツールパージ中に液体窒素が継続的に供給されるウェハ製造工場では、短時間のスパイクを無視するように測定位置とフィルターを設定します。トランスミッタ出力に平均化、移動ウィンドウ平滑化、またはエコートラッキングロジックを適用することで、短時間のスラグによる誤報を抑制します。
信頼性の高いレーダー性能を実現するための配線、接地、EMC対策 

信号ケーブルは、張力緩和機構と熱伝達機構を備えた真空対応フィードスルーに通してください。選択したレーダー技術に応じて、シールドケーブル、ツイストペアケーブル、または同軸ケーブルを使用してください。ケーブル長は短くし、電源ケーブルとの束線は避けてください。

グランドループを防止するため、センサーハウジングと計測機器の電子回路には単一点接地基準を設けてください。メーカーの指示がない限り、シールドは片端のみアースに接続してください。庭やユーティリティエリアを横断する長いケーブルには、サージ保護装置と過渡現象抑制装置を設置してください。

センサーケーブルを可変周波数ドライブ、モーターフィーダー、高電圧バスワークから分離することで、電磁干渉を最小限に抑えます。必要に応じてフェライトコアとコンジットを使用してください。ガイド波レーダー式レベルトランスミッターを設置する場合は、フィードスルーとコネクタインターフェースで特性インピーダンスの連続性を維持し、信号の整合性を維持してください。

展開ロードマップ（段階的なアプローチを推奨） 

評価フェーズ: タンク調査、プロセス条件、制御システム要件 

まず、タンクの物理的な調査から始めましょう。タンクの形状、ノズルの位置、断熱材の間隔、利用可能な計器ポートを記録します。真空空間へのアクセスや、センサーの配置に影響を与える熱橋についても記録します。
連続タンク充填・排出システムにおける通常およびピーク時の運転圧力、蒸気空間温度、充填速度、予想されるスロッシュまたはサージなどのプロセス条件を記録します。ウェーハ製造工場や半導体製造施設で使用される周期的なパターンを記録します。
制御システムの要件を早期に定義します。オンラインレベル測定ツールの信号タイプ（4～20mA、HART、Modbus）、個別アラーム、および想定される更新レートを指定します。必要な精度帯域と安全度水準を特定します。
評価の成果物には、スコープシート、取り付け図、推奨される非侵入型測定手法のリスト、および制御システムの I/O マトリックスが含まれます。

パイロット設置：連続充填/排出条件下での単一タンク検証および統合テスト 

代表的な真空断熱極低温貯蔵タンク1基で試験運用を実施します。選定した液面計を設置し、フル稼働サイクルで運転します。急速充填から低速滴下まで、連続タンク充填・排出システムにおけるタンク内液面測定を検証します。
可能であれば、パイロット試験を用いて、レーダー式レベルトランスミッターの技術、ガイド波レーダー式レベルトランスミッターの性能、そして他の先進的なレベルトランスミッターを、同じタンク環境において比較検討してください。応答時間、安定性、蒸気、泡、結露に対する感受性を記録してください。ガイド波レーダー式レベルトランスミッターの場合は、プローブ材質が極低温収縮に耐え、フィードスルーが確実に密閉されることを確認してください。
PLCまたはDCSとの統合テストを実施します。アラームしきい値、インターロック、ヒストリアンタグ、リモート診断を検証します。エッジケースを把握するため、少なくとも2週間の混合負荷サイクルを実行します。ベースライン精度、ドリフト、メンテナンスイベントを収集します。

例：半導体製造施設において、通常の24時間製造供給サイクルでパイロット試験を実施します。レベルトランスミッターの出力を、既知の充填量と二次ゲージチェックと照らし合わせて記録します。高流量ダンプ時のエラーを追跡します。