ایده ها

اولین خودروی جهان در شرکت فورد تولید شد. گرچه این شرکت در سال ۱۹۰۳ تأسیس شد، اما هفت سال پیش از آن، هنری فورد ،بنیانگذار شرکت، به عنوان یک مهندس جوان و خلاق، اولین وسیله نقلیه چهار چرخ را ابداع کرده و ساخته بود. این وسیله که “چهارچرخ (QUADRICYCLE)” نامیده می‌شد، مانند یک قایق، با فرمانی رانده می‌شد و بدون اینکه امکان برگشت به عقب داشته باشد، با دو سرعت متفاوت حرکت می‌کرد.

فورد جوان پنج سال پیش از آن، یعنی در سال ۱۸۹۱ به عنوان یک مهندس در شرکت ادیسون در دیترویت کار می کرد.دو سال بعد که به جایگاه سرمهندسی ارتقا یافت، آنقدر پول کافی به دست آورده بود، تا به تکمیل تجارب شخصی خود در زمینه موتورهای احتراق داخلی بپردازد.

سال ۱۹۰۳ زمانی که هنری فورد با سرمایه ۲۸٫۰۰۰ دلار به همراه ۱۱ سرمایه‌گذار توافق‌نامه همکاری با ایالت میشیگان را گرفت، شرکت فورد تأسیس شد. کمتر از یک ماه بعد، اولین خودروی شرکت دردیترویت به یک دکتر فروخته شد.

مدل‌های تولیدی خودرو شرکت در ابتدا نام حروف الفبا انگلیسی را داشت و تا ۱۹ حرف تولید شد. پس از تولید خودروی مدل ای ام در سال ۱۹۰۸ معروفترین و ماندگارترین مدل خودروی شرکت، یعنی مدل فورد تی به بازار آمد.

این خودرو سیاه رنگ، ساده و از نظر قیمت، مناسب بود. یک سال بعد که بیش از ۱۰۰ هزار دستگاه از این مدل تولید شد، قیمت خودرو از ۸۲۵ به ۳۶۰ دلار کاهش یافت. بهبود چشم‌گیر در کارایی تولید، به‌ویژه نصب و به‌کارگیری اولین نوار نقاله خط مونتاژ، در سال ۱۹۱۳ در شرکت دلیل اصلی این امر بود.

در سال ۱۹۱۴، تعداد کارکنان شرکت ۱۳٫۰۰۰ نفر بود، که ۳۰۰ هزار خودرو تولید می‌شد. در آن زمان بقیه ۲۹۹ خودروساز، با ۶۶٫۳۵۰ پرسنل، تنها ۲۸۰٫۰۰۰خودرو تولید می‌کردند.

در سال ۱۹۱۸ نیمی از خودروهای ایالات متحده آمریکا، فورد مدل تی،بود. سال ۱۹۲۲ شرکت بیش از یک میلیون خودرو ازفورد مدل تی،تولید کرد، که ۵۶ درصد تولید خودرو جهان بود. این مقدار در سال‌های بعد، به سالانه دو میلیون خودرو رسید. در سال ۱۹۲۰، فورد در هر دقیقه، یک خودرو تولید می‌کرد. در فاصله ۲۰ سال از تولید مدل تی، بیش از ۱۵ میلیون دستگاه از آن به فروش رفت.

در سال ۱۹۱۹ فورد و پسرش ادسل، که قصد توسعه شرکت را داشتند و با مقاومت سهام‌داران روبرو شده بودند، تمام سهام شرکت را خریدند. درهمین سال، هنری فورد، رهبری شرکت را به دست پسرش سپرد. یک سال بعد، شرکت برای حمل مواد و قطعات به کارخانه و آمادگی برای تولید انبوه، ازراه آهن استفاده کرد. شرکت در سال ۱۹۲۵، شرکت موتور لینکلن را خرید و در دهه ۱۹۳۰ نیز بخش مرکزی مرکوری برای خودروهای با قیمت متوسط، تأسیس شد.

ادسل فورد، برخلاف پدرش که به مکانیک علاقه و تاکید داشت، دوستدار طراحی بود. او اول بار در سال ۱۹۳۳ واحد طراحی را در شرکت فورد، دایر کرد، که حاصل کار آن، طراحی‌های نوین خودرو بود. در سال ۱۹۴۳، ادسل که از ۱۹۱۷ نایب رییس و از ۱۹۱۹ رییس هیئت مدیره شرکت فورد بود،، درگذشت. هنری فورد مجدداً به صحنه اجرایی شرکت برگشت و رهبری را به دست گرفت. پس از انتظام کارها، رهبری شرکت به پسر ادسل و نوه هنری یعنی؛ هنری فورد دوم رسید. او تا سال ۱۹۷۹ قدرتمندانه در سمت مدیر عاملی شرکت، فعال بود و هشت سال بعد، درحالی‌که به‌عنوان رئیس هیئت مدیره کمپانی فورد، عمل می‌کرد، درگذشت.

در این مدت اولین شرکت لیزینگ خودرو توسط فورد تأسیس شد. در سال ۱۹۸۸فروش شرکت به ۳٬۵ میلیارد دلار رسید، که تا آن زمان بالاترین سطح در شرکت‌های خودروسازی محسوب می‌شد.

پس از مرگ هنری فورد دوم، پسر برادرش بیل فورد رهبری شرکت را در دست گرفت و باتوجه به تغییرات فضای صنعت خودروسازی ، شرکت را در مسیر جدید هدایت کرد. در سال ۱۹۹۸ فورد اولین شرکت خودروسازی بود که استاندارد زیست محیطی ایزو ۱۴۰۰۱ را دریافت کرد. در سال ۲۰۰۱حداقل ۹۰٪ درصد از تأمین کنندگان فورد، طرح اجرای این استاندارد را در برنامه داشتند و اکنون تمامی تأمین‌کنندگان به دریافت این گواهینامه نائل آمده‌اند.

ابداع خط تولید برای تولید انبوه، کاری که هنری فورد انجام داد، استفاده از نوار نقاله برای خط تولید و دستیابی به تولید انبوه خودرو از این طریق بود. درحقیقت به‌کارگیری همین خط تولید انبوه توسط فورد بود، که کاربرد عملی مدیریت علمی تیلور را، که به محور تخصص‌گرایی و تقسیم کار استوار شده بود، به نقطه اوج رساند.

گفته می‌شود که هنری فورد ایده خط تولید را، از مشاهداتی در کشتارگاه شیکاگو یاد گرفته بود. نکته دیگری که در کار فورد وجود داشت و محور تفکر او محسوب می‌شد، به‌وجود آوردن استاندارد واحد در تولید قطعات خودرو از طریق تأمین کنندگان مختلف بود.

این همان چیزی است، که امروزه نیز خودروسازان به آن تکیه و تأکید می‌کنند. فورد در بدو تأسیس تنها چهار تامین کننده داشت. با ورود خودروی مدل تی و تولید انبوه آن، تعداد تأمین کنندگان به سرعت افزایش یافت و در دهه ۱۹۵۰ به ۶۰۰۰ رسید.

در آن زمان اصطلاح ۶۰۰۰ شریک برای نامیدن این تأمین‌کنندگان از سوی شرکت فورد به کار برده می‌شد. گرچه روش تولید انبوه فورد با افزایش بهره‌وری منجر به دستیابی شرکت به سودهای کلان شد، اما مهارت‌ها و شایستگی‌های فردی، از میان رفت و به جای آن تولید بر پایه تقسیم‌بندی‌های دقیق و جزیی کار با حد و مرز کاملاً مشخص مطرح گردید.

دوربین مادون قرمز

تئوری عمل دوربین‌های infrared

انرژی ("infrared") فقط یک قسمتی از طیف الکترومغناطیس است که اشعه گاما،اشعه ایکس و ماورای بنفش و محیط نازکی از نور مریی، مادون قرمز،موجهای تراهرتزو موج‌های کوتاه و موجهای رادیویی را در بر می‌گیرد. تفاوت‌ها و شباهت‌های زیادی بین طول موج‌های آن‌ها وجود دارد. و همهٔ این‌ها یک مقدار خاصی از اشعه‌ای از بدنه‌ای سیاه را به عنوان یک تابع از دما ساطع می‌کنند. و به طور عمومی یک دوربین خاص می‌تواند یک راه را مانند یک دوربین معمولی که نور مرییدارد، پیدا کند و حتی در تاریکی کامل هم کار می‌کند. به دلیل اینکه سطح نور محدود هیچ اهمیتی برای آنها ندارد و این باعث می‌شود که برای عملیات رهایی از ساختمان پر از دود (مه غلیظ) و راه‌های زیر زمینی مفید باشد.
تصاویر از دوربین‌های ("infrared") به تک رنگی متمائل می‌شوند به دلیل اینکه دوربین‌ها به طور عمومی با فقط یک نوع از سنسورهای واکنش دهنده به رنج یک طول موج اشعهٔ مادون قرمز طراحی می‌شوند.
دوربین‌های رنگی به ساختمان پیچیده تری با موج‌های متفاوت و رنگی نیاز دارند کمتر معنی بیرون طیف مرئی نرمال را دارد. به دلیل اینکه طول موج‌های متفاوت نسبت به سیستم‌های دید رنگی مورد استفادهٔ انسان نمایش داده نمی‌شوند. گاهی اوقات این تصویرهای تک رنگ در رنگ‌های ساختگی نمایش داده می‌شوند که تغییر رنگ بیشتر از تغییر در سختی استفاده می‌شود تا تغییرات در سیگنال را نمایش دهد. این مفید است به دلیل اینکه هر چند بشر رنج حرکتی بیشتری درپیدا کردن سختی از سراسر رنگ دارد. توانایی بهتر دیدین سختی در منطقه‌های روشن یک محدودیت عادلانه‌ای است. این فن برش سختی نامیده می‌شود.
برای استفاده در اندازه‌گیری دمای روشن‌ترین قسمت تصویر که به طور عادی سفید رنگ اند، بین قرمز و زرد واسطه می‌شود و قسمت آبی را تیره می‌کند. یک معیار باید یک رنگ نادرست تصویر را با رنگ‌های وابسته به دما نشان دهد.
تفکیک پذیری قابل ملاحظهٔ آن‌ها پایین‌تر از دوربین‌های نوری است.
اغلب فقط ۱۶۰*۱۲۰ یا ۳۲۰*۲۴۰ پیکسل دوربین‌های ترمو گرافیک خیلی گرانتر از نقطهٔ مقابل طیف‌های مرئی هستند.
و مدل‌های high evendمعمولاً به عنوان dual useو export restricted فرض می‌شوند. در ردیاب‌های uncooled تفاوت دما در پیکسل‌های سنسور کوچک هستند ۱درجه سانتی گراد تفاوت در مرحلهٔ استنتاج فقط ۰۳. درجه سانتی گراد متفاوت با سنسور است.
زمان واکنش پیکسل تدریجی است در رنج ۱۰ میلیون ثانیه.
عکس برداری تصویر حرارتی استفاده‌های دیگر زیادی دارد برای مثال:
آتش‌نشان‌ها برای دیدن در بین دود، پیدا کردن شخص وlocalize hotspots of fires استفاده می‌کنند.
با تصویر حرارتی تکنیک‌های نگه داری خط توان در بخش‌ها و فصل‌های بیش از اندازه دارای گرما قرار داده می‌شود teltaleنشان شکستگی را تا potential hazrd10 برطرف می‌کند. جایی که عایق حرارتی معیوب می‌شوند تکنیک‌های ساخت ساختمان‌ها می‌تواند گرمایی که نفوذ می‌کند تا اثرات گرما یا سرمای شرایط جوی را بهبود بخشند. دوربین تصویر حرارتی در تعدادی از ماشین‌های تجملی نصب می‌شوند تا به راننده کمک کنند. تعدادی از فعالیت‌های وابسته به علم فیزیولوژی، واکنش‌های خاص، در بشر و دیگر حیوانات خون‌گرم وجود دارد که می‌توانند با تصویر مربوط به گرماسنجی آگاه شوند.
دوربین‌های مادون قرمزمی‌توانند در اغلب تلسکوب‌های تحقیقاتی علم نجوم پیدا شوند.

انواع

دوربین‌های دما نگاری می‌توانندبه صورت گسترده به دو نوع تقسیم شوند: آنهایی که آشکار گر تصویر cooled infrared دارندو آنهایی که آشکار گر تصویر uncooled infrared دارند.

آشکارگرهای cooled infrared

آشکار گرهای cooled که معمولاً در یک جعبه خلا ایزوله قرار دارند. عملیات سرد کردن برای عملکرد مواد نیمه هادی استفاده شده لازم است. گسترهٔ دمایی استفاده شده از ۴k تا دقیقاً کمتر از دمای اتاق است. که به تکنولوژی آشکارگر بستگی دارد. جدیدترین آشکارگرهای از نوع cooled در دمای ۶۰k تا ۱۰۰k کار می‌کندکه بستگی به درجه عملکرد و نوع آنها دارد. بدون سرد کردن این سنسورها (که مانند دوربینهای دیجیتال انرژی نور را رد یابی و تبدیل می‌کند) «کور» خواهد بود یا اینکه با تششعات خودشان غرق می‌شوند. بیفایدگی دوربین‌های از نوع cooled آن است که در هر دو مرحله ساخت و اجرا پر هزینه هستند. سرد کردن تشنهٔ انرژی است همچنین وقت گیر. دوربین ممکن است چند دقیقه لازم داشته باشد سرد شود قبل از اینکه شروع به کار کند. معمول‌ترین سیستم‌های سردکننده خنک‌کننده‌های گردشی استرلینگ هستند. با انکه ابزارهای سردکننده نسبتاً گران و حجیم هستند. دوربین‌های cooled کیفیت تصویر فوق‌العاده‌ای نسبت به نوع uncooled دارند. در ضمن حساسیت بالاتر دوربین‌های uncooled اجازه استفاده بیشتر از لنزهای کانوک، قابلیت‌های اجرایی با لنزهای با فاصله کانونی زیادو هم کوچکتر و هم ارزانتر را می‌دهد.

یک راه چاره نسبت به خنک‌کننده موتور استرلینگ استفاده از اندازه‌گیرهای در فشار بالا ی نیتروژن است. گاز فشرده شده با استفاده از یک روزنه بسیار ریز گسترده می‌شود و از یک مبدل گرمایی کوچک عبور می‌کند و منتج به احیا کننده با اثر ژول تامسون می‌شود. برای چنین سیستم‌هایی منبع فشرده سازی گاز یک نگرانی منطقی برای استفاده زمینه‌ای است.

موادی که آشکارگرهای نوع cooled استفاده می‌شوند. آشکارگرهای نوری هستند که اساس آنها گستردهی وسیعی از نیمه‌های narrow gap است شامل:

-ایندینم آنتی موناید

-ایندیم اسناید

-جیوه کادمیم تلوراید

-لید سوفلاید

- لید سلناید

آشکار گرهای نوری مادون قرمز می‌توانند با استفاده از نیمه هادی‌های high band gap ساخته شوند. مانند آشکارگرهای نوری quantum well infrared. تعدادی از تکنولوژی‌های بلومتر (رسانایی سنجی) موجود است.

در اصل دستگاه‌های super conducting tunneling Junction می‌توانند به عنوان سنسورهای مادون قرمز استفاده شوند چون گپ باریکی دارد. صف‌های کوچک نشان داده شده‌اند. استفاده گسترده آنها سخت است چون حساسیت بالای آنها نیاز به حفاظت دقیق از تششعات اطراف دارد.

آشکارگرهای ابر رسانا حساسیت بالایی دارند که حتی بعضی فوتون‌ها را تنها ثبت می‌کنند. برای مثال ESAهای SCAM. به هر حال آنها در دسترس عوام خارج از محیط آزمایشگاهی قرار نمی‌گیرد.

آشکارگرهای Uncooled infrared

دوربین تصویر حرارتی در یونان در انتهای فرودگاه عکس برداری می‌کنند. تصویر حرارتی می‌تواند دمای زیاد بدن را پیدا کند، یکی از نشانه‌های ویروس h1n1

دوربین حرارتی uncooled به عنوان یک سنسوری که در دمای محدود عمل می‌کند یا یک سنسور که در یک دمایی نزدیک به دمای محدود با استفاده از ابزارهای کنترل دمای کوچک پایدار می‌شود، استفاده می‌شود.

همهٔ ردیاب‌های مدرن uncooled از سنسوری که با تغییر مقاومت، ولتاژ، جریان، وقتی که به وسیلهٔ اشعهٔ مادون قرمز گرم می‌شوند، کار می‌کنند، استفاده می‌کنند. این تغییرات وجود دارد و سپس اندازه‌گیری می‌شود و با مقدار دمای عامل سنسورها مقایسه می‌شود.

سنسورهای مادون قرمز می‌توانند در یک دمای عامل پایدار شوند تا نویز تصویر را کاهش دهند.

اما آن‌ها سرد نیستند تا دما را پایین بیاورند و کولرهای برودتی گران به بزرگی نیاز ندارند، این باعث می‌شود دوربین‌های مادون قرمز کوچک‌تر و ارزان تر باشند. با وجود این دقت و کیفیت تصویر آن‌ها کمتر از ردیاب‌های cooled است این تفاوت‌ها در مرحلهٔ ساخت آن‌ها به وسیلهٔ تکنولوژی در حال حاضر محدود می‌شود.

ردیاب‌های cooledاغلب بر مواد،pyroelectric ferroelectricیا تکنولوژی microbolometerمبتنی هستند. این مواد از پیکسل‌هایی با وابستگی دمایی خاص استفاده می‌کنند که از نظر دمایی از محیط و جاده‌های الکترونیکی عایق می‌شوند.

ردیاب‌های ferroelectricدر یک دمای نزدیک به دمای تبدیل فاز مواد سنسورها عمل می‌کنند. دمای پیکسل‌ها به وابستگی دمای بالای polarization تعبیر می‌شود.NETDهای در دسترس ردیاب‌های ferroelectricبا نورشناسی f/1وسنسورهای ۳۲۰*۲۴۰٬۷۰-۸۰mk است. یک سنسور ممکن محتویات bump-bonded، باریم واسترو نتیم و نمک اسی تیتانیوم را به وسیلهٔ عایق حرارتی polymideجمع می‌کند.

Microbolometerهای سیلیکون می‌توانند به NETDپایین تا ۲۰mkبرسند، ان‌ها شامل لایهٔ نازکی پنتوکسید وانادیم که عنصرهای معلق روی اتصال نیترید سیلیکون بالای silicon-based scaning electronicرا دریافت می‌کنند.

مقاومت الکتریکی عنصرهای دریافتی در یک چارچوب اندازه‌گیری می‌شود. بهبود جریان، آرایش صفحهٔ کانونی uncooledدر ابتدا روی حساسیت بالا و تراکم پیکسل‌ها متمرکز می‌شود تعدادی از موادی که در آرایش سنسورها استفاده می‌شود: • وانادیوم (پنجم) اکسید (فلزی عایق تغییر فاز مواد برای آرایه microbolometer) • لانتانیم manganite باریم (LBMO، فلزی عایق مواد تغییر فاز) • سیلیکن آمورف • titanate zirconate سرب (PZT) • لانتانیم doped titanate zirconate سرب (PLZT) • tantalate اسکاندیم سرب (PST) • titanate لانتانیم سرب (PLT) • titanate سرب (پاسیفیک) • niobate روی سرب (PZN) • titanate استرانسیم سرب (PSrT) • باریم استرانسیم titanate (BST) • titanate باریوم (BT) • sulfoiodide آنتیموان (SbSI) • difluoride polyvinylidene (PVDF)

کاربردها

در اصل توسعه یافته برای استفاده ارتش در طول جنگ کره‌است، دوربین‌های وابسته به گرماسنجی یا دمانگاری به آرامی به دیگر زمینه‌های متنوعی چون پزشکی و باستان‌شناسی مهاجرت کرده‌اند. اخیراً، کاهش قیمت‌ها کمک کرده‌است بتوان اتخاذ تکنولوژی دیدن مادون قرمز را انجام داد. اپتیکهای پیشرفته و رابط‌های نرم‌افزاری پیشرفته به منظور ارتقاء تطبیق پذیری از دوربین‌های مادون قرمز ادامه دارد. • نجوم، در دستگاه‌های مانند تلسکوپ فضایی اسپیتزر • دوربین دید در شب • عملیات آتش‌نشانی • کاربرد پلیسی و نظامی در تشخیص هدف و دستگیری • نیروی انتظامی و ضد تروریسم • تعمیر و نگهداری پیش بینی شده (هشدار نارسایی زودرس) در تجهیزات الکتریکی و مکانیکی • نظارت بر فرایند • مراقبت وضعیت و نظارت • برنامه‌های کاربردی خودرو • ممیزی انرژی ساختمان عایق و تشخیص نشت گاز مبرد • بازرسی سقف • استفاده از عایق صوتی جهت کاهش صدا • تحلیل سازه دیوار مصالح ساختمانی • تشخیص رطوبت در دیوار و پشت بام (و در نتیجه اغلب به نوبه خود بخشی از اصلاح قالب) • تصویر برداری شیمیایی • آزمایش پزشکی برای تشخیص • آزمونهای غیرمخرب • کنترل کیفیت در محیط‌های تولید • تحقیقات و توسعه محصولات جدید • تشخیص آلودگی پساب • جانمایی گورهای بینام و نشان • باستان‌شناسی هوایی • تحقیق و توسعه سیمان • عملیات جستجو و نجات • نظارت فنی بر اقدامات ضد • نظارت قرنطینهای از بازدید کنندگان کشور • آشکارساز شعله

مشخصات

برخی از پارامترهای تعیین سیستم دوربین مادون قرمز عبارتند از: • تعداد پیکسل • نویز اختلاف دما معادل (NETD) • باند طیفی • طول عمر سنسور • حداقل اختلاف دمای قابل قبول (MRTD) • میدان دید • محدوده دینامیکی • قدرت ورودی • جرم و حجم

سنسور چیست؟

سنسور المان حس کننده‌ای است که کمیتهای فیزیکی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و... را به کمیتهای الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل می‌کند. این سنسورها در انواع دستگاههای اندازه‌گیری، سیستمهای کنترل آنالوگ و دیجیتال مانند PLC مورد استفاده قرار می‌گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آنها به دستگاههای مختلف از جمله PLC باعث شده‌است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل اتوماتیک باشد. سنسورها اطلاعات مختلف از وضعیت اجزای متحرک سیستم را به واحد کنترل ارسال نموده و باعث تغییر وضعیت عملکرد دستگاهها می‌شوند.

سنسورهای مادون قرمز پسیو

«سنسورهای مادون قرمز پسیو» وسایل الکترونیکی هستند که تشعشعات اینفرارد از اجسام و اهداف را در میدان دیدش اندازه‌گیری می‌کند. به این سنسورها "سنسورهای PIR" گفته می‌شود که از مخفف Passive InfraRed sensors گرفته شده‌است.

PIRها گاهی برای آشکارسازی اهداف متحرک بکار می‌روند، به این صورت که منبع انتشار اینفرارد با یک دما، مانند بدن، از جلوی منبع اینفرارد دیگر با دمای دیگر، مانند دیوار عبور می‌کند و بر اساس این تغییر آشکار سازی صورت می‌گیرد.

همه اشیاء اینفرارد (مادون قرمز) تشعشع می‌کنند. این تشعشع از دید انسان نامرئی است ولی می‌تواند با وسایل الکترونیکی که برای این هدف ساخته شده‌اند، آشکار شود. عبارت «پسیو» در این سنسور به این معنی است که این سنسور از خود هیچ نوع انرژی ساطع نمی‌کند، و فقط تشعشعات اینفرارد را از قسمت جلوئی سنسور (Sensor Face) دریافت می‌کند. در هسته یا مرکز PIR یک یا دسته‌ای از سنسورهای نیمه هادی وجود دارد، که مساحت تقریبی آن یک چهارم اینچ مربع است. این ناحیه از مواد گرما برقی (pyroelectric) ساخته شده‌است

اتاق تمیز

اتاق تمیز اصولاً به محیطی گفته می‌شود که جهت تولید و یا تحقیقات علمی و صنعتی در آن فعالیت‌هایی صورت می‌گیرد و در این محیط مقدار آلایندههای زیست محیطی بسیار پایین تر از حد معمول فضای یک محیط بسته می‌باشد. آلاینده‌های معمول عبارتند از: گرد و غبار، میکروبهای معلق در فضا و بخار مایعات محیطی. بطور دقیق تر اتاق تمیز محیطی با آلایش کنترل شده ذرات معلق در فضاست که در هر متر مکعب آن تعداد معینی ذره موجود است. بطور مثال در ساختار تعریف شده در ISO ۹ برای اتاق‌های تمیز تعداد کمتر از ۳۵ میلیون ذره در هر متر مکعب تشریح شده‌است.
اتاق تمیز می‌تواند فضای بسیار بزرگی باشد بطوریکه گاهی اوقات تمامی یک کارخانه با هزاران متر مربع مساحت می‌تواند در سولههایی با فضای تعریف شدهٔ اتاق تمیز و زمین‌های پوشیده شده با کف پوش مخصوص اینگونه اتاقها ساخته شده باشد.

اتاق‌های تمیز معمولاً برای تولید مواد نیمه رسانا مانند ژرمانیوم، سیلیکون و یا برای تولید لوازم تکنولوژیک پزشکی و زمینه‌های دیگر که تولیدات مربوط به آنها نیاز به محیطی بسیار پاکیزه و فاقد آلودگیهای عادی محیط دارند.

جریان هوای هدایت شده به داخل اتاقهای تمیز توسط دستگاه مخصوص تصفیه و فیلتر می‌شوند و همچنین هوای داخل محیط بطور دائم در چرخش و تصفیه مجدد قرار می‌گیرد و توسط دستگاههای تمیز کننده ذرات هوای قوی (HEPA) و یا (ULPA) پردازش می‌شوند تا ذرات ایجاد شده در محیط اتاق تمیز نیز از بین بروند.

کارکنان از دوش هوا که در اتاق مخصوصی در محل ورود به سالن تعبیه شده می‌گذرند و همواره از لباسهای مخصوص و پوشیده مانند کلاه و ماسک و دستکش و روپوش و کفش ویژه و... استفاده می‌کنند. حتی وسایل کار و دستگاههای موجود در اتاق تمیز نیز به شکلی طراحی شده‌اند تا کمترین تعداد ذرات معلق در هوا از نتیجه کارشان حاصل شود. قابل توجه‌است که اتاق تمیز محیط استریل نیست و الزاماً به دلیل تعداد کنترل شده ذرات معلق در هوای محیط، اتاق تمیز نامیده می‌شود. این ذرات توسط دستگاه شمارنده این ذرات قابل اندازه گیری هستند.
برخی اتاقهای تمیز دارای فشار مثبت هوا هستند و در این موارد در صورت وجود هرگونه درز و شیار در محیط اتاق تمیز به هوای بیرون، هوا از محیط اتاق تمیز خارج می‌شود و با این فشار مثبت هوا، از ورود هوای بیرون از این شیارها به داخل اتاق پیشگیری صورت می‌گیرد. برخی اتاقهای تمیز نیز به دستگاههای ویژه کنترل رطوبت هوا مجهز هستند که تلاش می‌کنند تا در موارد مورد نیاز رطوبت محیط را پایین نگه دارند. اتاقهای تمیز رده پایین شاید نیازی به تمامی این موارد نداشته باشند و تنها با رعایت پوشش کارکنان و بویژه کفش‌های آنها و یا تعویض روپوش، فضای دلخواه را پدید آورند.
اتاق تمیز بر اساس تعداد و حجم ذرات معلق در هر واحد از هوا در کلاسهای مختلف تقسیم بندی می‌شوند. اعداد بزرگی مانند کلاس ۱۰۰ یا کلاس ۱۰۰۰ مربوط به سیستم آمریکایی رده بندی می‌باشند و اجازه حضور ذرات با سایز ۰٬۵ میکرومتر یا بزرگتر را در هر فوت مکعب نمی‌دهند. این نوع استاندارد آمریکایی اجازه درج بالاتر را می‌دهد پس می‌توان پیش بینی کرد که ممکن است کلاس ۲۰۰۰ نیز پدید آید. اعداد کوچک تر به سیستم بین‌المللی ایزو ۱-۱۴۶۶۴ مربوط می‌شوند که از سیستم لگاریتم اعشاری برای تعیین تعداد ذرات معلق در هوا استفاده می‌کنند که از پایه ۰٫۱ میکرومتر آغاز می‌شوند و برای نمونه اتاق تمیز کلاس ۵ در بیشترین تعداد مجازش دارای ۱۰۰٬۰۰۰ عدد ذره می‌باشد. هر دو این استانداردها یک رابطه معکوس دوطرفه بین تعداد و اندازه ذرات معلق در هوا ایجاد کرده‌اند. به همین دلیل هرگز چیزی بعنوان تعداد صفر ذره معلق در هوا نخواهیم داشت. در جداول مربوط به این استانداردها، خانه‌های خالی کاربردی نیستند و عدم وجود عدد در آنها نمایانگر عدد صفر نیست.

قابل ذکر است که در یک اتاق معمولی (محیط خانه) در حدود یک میلیون ذره موجود است.

clean room

خانه های هلندی با پنلهای خورشیدی بی نیاز از انرژی می شوند

spring

حدود 60 درصد خانه ها در هلند به صورت ردیف تراس هستند، که حدودا یک چهارم انها بعد از جنگ جهانی ساخته شدند. در حالیکه این ساختمانها اکثرا مناظر شهری هلندی را مشخص می کنند، و آنها دقیقا برای صرفه جویی انرژی به عنوان اولویت ساخته نشده اند.تیمی از دانشجویان دانشگاه دلف طرحی مفهومی را برای پوسته ی برق خورشیدی طراحی کرده اند تا مصرف انرژی را بهینه کنند، در حالیکه همچنین معماری کلاسیک هلندی را حفظ می کنند.

winter

این پوسته فضای خارجی موجود خانه را از جلو تا عقب خانه را می پوشانند، یک طرف با شیشه و پنلهای فتوولتاییک پوشانده می شوند تا از خورشید برق تولید کنند در حالیکه به طرف دیگر عایق اضافه می شود تا گرمای داخل را نگه دارد. طبق گفته ی تیم ، این طرح مفهومی نمایش می دهد که چگونه 1.4 میلیون ساختمان ساخته شده در هلند می توانند از نظرمصرف انرژی خنثی شوند.

نقطه بحرانی برای کارامدی این پوسته ها تطابق آنها می باشد. در طول زمستان ، پوسته به طور کامل ساختمان را می بندد تا گرما نکهداری شود، و درپایز و بهار آن به صورت بخشی باز می شود تا تهویه هوا را فراهم کند. در ماههای گرمتر سال این پوسته به طور کامل باز می شود تا استفاده از جریان هوا را به بیشترین مقدار برساند چیزی که با نام اثر دودکش شناخته می شود. این بستگی به تفاوت چگالی بین هوای داخلی وبیرونی دارد که به منظورایجاد نیروی شناوری می باشد، که ایجاد تهویه طبیعی در سراسر ساختمان می شود.

چون پوسته مانند منطقه حائل بین خود و خانه عمل می کند شرایط مناسبی برای باغ زمستانی ایجاد می کند در حالیکه خود خانه در هسته ی گرمتر باقی می ماند. وقتی بهار دمای گرمتر را دوباره با خود می آورد فضا می تواند برای سرگرمی استفاده شود یا مانند قسمت اضافه شده به خانه استفاده شود.

summer

از ماسه تا سیلیکون

wafer

ماسه یا سیلیکا که همچنین دی اکسید سیلیکون نامیده می شود برای تولید سیلیکون استفاده می شود. ماسه ی استنفاده شده در صنعت ساختمان سازی اغلب به خاطر ناخالصیهایش زرد، نارنجی یا قرمز می باشد، اما نوعی که در ساخت سیلیکون از ماسه ی سیلیکا که معمولا از معادن بازیابی می شود انتخاب می شود.

برای استخراج عنصر سیلیکون از سیلیکا، باید اکسیژن از آن خارج شود. این کار با گرم کردن مخلوط سیلیکا با کربن در یک کوره ی حرارتی در دمایی بیشتر از 2000 درجه ی سانتی گراد انجام می شود.

کربن بااکسیژن سلیکای مذاب واکنش می دهد تا سیلیکون ودی اکسید کربن تولید شود که سیلیکون در پایین کوره رسوب می کند . سیلیکون باقی مانده سپس با اکسیژن عمل آوری می شود تا ناخالصی های کلسیم و آلومینیوم کاهش یابد. نتیجه ی نهایی این فرآیند ماده ای هست که به عنوان سیلیکون گرید متالوژیکی نامیده می شود ، که دارای خلوص 99 درصد می باشد.

silicon purification

این خلوص برای تولید نیمه هادی کافی نمی باشد، پس کار بعدی پالایش بیشتر این سیلیکون می باشد. این سیلیکون به پودر ریزی تبدیل می شود و با گاز کلراید هیدروژن در یک راکتور با بستر تحت سیلان در دمای 300 درجه سانتی گراد مورد واکنش قرار داده می شود تا ترکیبی مایعی به نام تری کلرو سیلان تولید شود.

sand to wafer

ناخالصی هایی مانند آهن، برن، آلومینیوم، فسفر واکنش می دهند تا کلراید آنها داده شوند، که سپس آنها با تقطیر جز به جز خارج شوند. تری کلروسیلان پالایش شده تبخیر می شود و با گاز هیدروژن در دمای 1100 درجه سانتی گراد واکنش می دهد تا عنصر سیلیکون بازیافت شود.

در طول واکنش، سیلیکون در سطح یک میله ی فرا خالصی که به صورت الکتریکی گرم می شود رسوب می کند تا شمش سییلیکون تولید شود. نتیجه ی نهایی سیلیکون گرید الکترونیکی می باشد، و دارای خلوص 99.99999 درصد می باشد.

اگرچه این سیلیکون به خلوص خیلی بالا رسیده است، سیلیکون خام گرید الکترونیکی دارای ساختار چند کریستالی می باشد. به عبارت دیگر، این سیلیکون از تعداد زیادی کریستال سیلیکون ساخته شده است، با عیوبی که دانه های مرزی بین آنها خوانده می شوند. زیرا این ناهنجاریها روی رفتار الکترونیک اتمهای محلی تاثیر می گذارد. سیلیکون چند کریستالی برای ساخت نیمه هادی مناسب نمی باشد.

برای تبدیل به ماده ی مناسب، سیلیکون باید به سیلیکون تک کریستالی تبدیل شود که ساختار اتمی منظم دارد. این تبدیل با استفاده از فرآیند چوکرالسکی بدست می آید. سیلیکون گرید الکترونیکی در یک بوته ی کوارتزی چرخان ذوب می شود و بالای دمای ذوب 1414 درجه نگهداری می شود.

کریستال بسیار کوچک سیلیکون در سیلیکون مذاب غوطه ور می شود و به آرامی بیرون کشیده می شود تا زمانی که بطور پیوسته در جهت خلاف چرخش بوته بچرخد. کریستال مانند یک دانه عمل می کند وباعث ایجاد کریستال دور دانه می شود)عمل جوانه زنی) و یک میله تک کریستالی که بول(Boule) نامیده می شودمی سازد.

قطر این میله به دمای بوته ، نرخ بیرون کشیدن میله با مقیاس میلیمتر در ساعت و سرعت چرخش بستگی دارد. معمولا این میله ها دارای قطر 300 میلیمتر هستند.

آی سی ها حدودا خطی هستند، که بیانگر این هستند که روی سطح سیلیکون تشکیل می شوند.برای به حداکثر رساندن مساحت سطح سیلیکون موجود برای ساختن چیپ ها، میله سلیکون(بول) به شکل دیسکهایی بریده می شوند که ویفر نامیده می شوند.

ویفرها فقط درای ضخامتی کافی هستند تا تا در زمان ساخت نیمه هادی به آنها اجازه دهد تا به صورت ایمن حمل و استفاده شوند. ویفرهای 300 میلیمتری معمولا دارای 0.775 میلیمتر ضخامت هستند.

برش سیلیکون با ابزارآشپزخانه متفاوت می باشدطوری که در آن تیغ به صورت مداوم حرکت می کند همچنین در حالیکه دوغاب کربید سیلیکون با آن حرکت می کند، همان ماده ی ساینده ای که سنباده ی تر-خشک را تشکیل می دهد.لبه های تیز هر ویفر نرم می شود تا از خرد شدن ویفرها هنگام فرآیندهای آینده جلوگیری شود.

lappen si wafer

پهنای قرص‌های سیلیسیم از 25.4 میلیمتر (یک اینچ) تا 300 میلیمتر (11.8 اینچ) گسترده شده‌است. کارخانه‌های ساخت نیمه رساناها بر پایهٔ پهنای قرصی که قرار است تولید کنند و برای آن مجهز شده‌اند دسته بندی می‌شوند. با گذر زمان پهنای قرص‌های تولیدی بیشتر شد تا بازدهی بالا رود و هزینه‌های ساخت کم شود. تا کنون بیشترین پهنای قرص‌ها 300 میلیمتر (12 اینچ) بوده‌است که قرار است در آینده این بزرگی به 450 میلیمتر یا 18 اینچ برسد. شرکت‌هایی چون اینتل، تی‌اس‌ام‌سی و سامسونگ هر یک جداگانه بر روی این مسئله سرمایه گذاری کرده‌اند و گروه‌های پژوهشی راه انداخته‌اند تا نمونهٔ اعلای قرص 450 میلیمتری را بسازند. البته هنوز مانع‌های زیادی پیش پای آنان است. دین فریمن یک تحلیلگر گارتنر پیشبینی کرده‌است که کارخانه‌های تولیدکنندهٔ قرص سیلیسیم ممکن است تا میان سال‌های 2017 تا 2019 بتوانند به این موفقیت دست یابند.

افزایش به 300 میلیمتر با مشکلات فنی اولیه شامل اثرات ارتعاشی، خمش گرانشی یا شکم و تخت بودن ویفربود.از جمله مشکلات برای رسیدن به قطر 450 میلیمترافزایش وزن 3 برابری شمش های ریخته شده خواهد بود و زمانی 2 تا 4 برابر بیشتربرای خنک شدن لازم خواهد داشت و زمان فرآیند دوبرابر خواهد شد.

بازهٔ پهنای قرص‌های سیلیسیم به قرار زیر است:

   25 mm یا 1-اینچ
    51 mm یا 2-اینچ با ضخامت 275 میکرومتر.
    76 mm یا 3اینچ با ضخامت 375 میکرومتر.
    100 mm یا 4اینچ با ضخامت 525 میکرومتر.
    130 mm یا 5اینچ و یا 125 mm یا 4.9اینچ با ضخامت 625 میکرومتر.
    150 mm یا 5.9اینچ که بیشتر 6اینچ گفته می‌شود. با ضخامت 675 میکرومتر.
    200 mm یا 7.9اینچ که بیشتر8اینچ گفته می‌شود. با ضخامت 725 میکرومتر.
    300 mm یا 11.8اینچ که بیشتر 12اینچ گفته می‌شود. با ضخامت 775 میکرومتر.
    450 mm یا 18اینچ با ضخامت 925 میکرومتر (مورد انتظار)

فرض بر این است که ضخامت قرص سیلیسیم چنان باشد که بتواند بار وزن خود را بکشد و در طول کار ترک نخورد. همچنین قرص‌هایی که غیر از سیلیسیم از مواد دیگری هم ساخته شده‌اند به دلیل همین مسئلهٔ ترک می‌توانند هم قطر قرص سیلیسیمی باشند اما ضخامتی متفاوت داشته باشند.

.هزینه ی تولید یک وات از 20 دلار در دهه ی 60 تا 3.4 دلار با راه اندازی کامل در 2010 و1.09 دلار در 2011 و 0.62 دلار در آخر 2012 می باشد. هزینه ی باقیمانده ی سیستم شامل تبدیل کننده برق مستقیم به متناوب ، رک های ساپورت، باتری ها، سیم کشی ها و سوئیچ ها می باشد.با افزایش راندمان تئوریکی 44.7% موسسه المانی فرانهوفر کاهش قیمت ادامه خواهد داشت.

نمودار زیر نشانگر افزایش راندمان سلولهای خورشیدی می باشد.

PV efficiency

انجمن نیمه هادی ایران

با توجه به کمتر شناخته بودن نیمه هادی ها در ایران و عدم وجود کارخانجات تولید نیمه هادی در ایران و نیاز به موسسه یا انجمنی در ین رابطه شرکت توسعه گران فناور جنوب TFJSilicon اقدام به ثبت انجمن نیمه هادی های ایران کرده است و در آینده ای نزدیک شرایط عضوگیری را اعلام خواهد کرد. این انجمن از تاریخ 14 اسفند 1392 با همکاری شرکت توسعه گران اعلان موجودیت می نماید. مفاد اساسنامه و قوانین آن بزودی مطابق قوانین جمهوری اسلامی در رسانه های عمومی و این سایت به اطلاع عموم خواهد رسید.در این راستا با توجه به ثبت انجمن میکروالکترونیک ایران سعی شده با جلب توجه و همکاری اساتید این رشته این انجمن هم جهت ایجاد زیرساختهای لازم برای اقدام جهت تولید نیمه هادی ها در ایران تاسیس گردد. اساتید دانشکده برق و الکترونیک دانشگاه تهران جهت تاسیس این انجمن ابراز علاقه مندی کرده اند و امیدواریم به زودی گامهای محکمتری در ای راست برداشته شود.