Arbeitsgas

Arbeitsgas bezeichnet in der Technik das Gas, das in einem Prozess oder einer Vorrichtung als Arbeitsmedium dient. Es kann aktiv an Reaktionen teilnehmen, Wärme übertragen, Druck erzeugen oder als Trägermedium für andere Stoffe fungieren. Im Unterschied zu einem Trägergas, das vor allem den Stofftransport sicherstellt, wird das Arbeitsgas oft gezielt genutzt, um eine gewünschte Prozessaufgabe zu erfüllen.

Typische Arbeitsgase sind je nach Anwendung inert, reaktiv oder gemischt. Häufig verwendete Gase sind Stickstoff (N2), Argon (Ar) und Helium (He) als inert arbeitende Gase; Wasserstoff (H2), Sauerstoff (O2) oder Kohlenstoffdioxid (CO2) als reagierende oder oxidierende Gase. In der Halbleiter- und Beschichtungsindustrie kommen oft spezifische reaktive Gase zum Einsatz, je nach Prozess. Das Auswahlkriterium sind chemische Stabilität, Verträglichkeit mit Materialien, Wärmeleitfähigkeit und Sicherheitsaspekte.

Wichtige Eigenschaften sind Druck, Temperatur, Reinheit und Flussrate. Das Arbeitsgas muss kompatibel mit den Werkstoffen der Anlage sein und Sicherheitsanforderungen berücksichtigen. Die Überwachung erfolgt durch Massendurchflussregler, Gasdruckregler, Gasanalysatoren und Sensorik. In vielen Anwendungen wird das Arbeitsgas auch als Reaktionspartner genutzt oder dient zum Wärmeaustausch und zum Abstandhalten in Vakuumsystemen.

Anwendungsbereiche umfassen chemische Reaktionen in Reaktoren, Beschichtungsverfahren wie CVD und PVD, Schweißen, Plasma- und Oberflächenbehandlung, Glasherstellung, Wärmebehandlung sowie in Vakuumsystemen. Oft wird das Arbeitsgas von einem Trägergas getrennt, das primär den Stofftransport übernimmt; in anderen Fällen dienen beide Gase gemeinsam der Prozessführung.

Sicherheit: Der Umgang mit Arbeitsgasen erfordert passende Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere bei brennbaren (z. B. H2), oxidierenden (z. B. O2) oder toxischen Gasen. Es gelten Vorschriften wie Gefahrstoffverordnung, Technische Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) und betriebliche Sicherheitskonzepte, inklusive geeigneter Lüftung, Sensorik, Gaswarnanlagen und Notfallplänen.

Begriffe: Arbeitsgas wird oft synonym zu Prozessgas oder Reaktionsgas verwendet; Trägergas bezeichnet dagegen Gase, die primär den Transport unterstützen.