塵埃粒子計(jì)數(shù)器在潔凈室領(lǐng)域中的檢測應(yīng)用

塵埃粒子計(jì)數(shù)器在潔凈室領(lǐng)域中的檢測應(yīng)用

               潔凈室（cleanroom）這個(gè)名詞和概念源于18世紀(jì)六十年代的歐洲醫(yī)學(xué)，當(dāng)時(shí)的理解僅限于經(jīng)噴灑消毒后可以控制創(chuàng)部感染率的處置室、手術(shù)室這類滅菌處理的工作環(huán)境。現(xiàn)代潔凈室雖然延用了這個(gè)名詞，但在定義和內(nèi)涵上都與原有的概念有根本的不同，現(xiàn)代潔凈室形成一項(xiàng)專門技術(shù)，其歷史不過只有半個(gè)世紀(jì)。隨著科技的發(fā)展?jié)崈艏夹g(shù)（cleanroom）是適應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究與產(chǎn)品加工的精密化、微型化、高純度、高質(zhì)量和高可靠性等方面要求而誕生的一門新興技術(shù)。 本文主要從潔凈室的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、領(lǐng)域劃分、等級(jí)要求幾個(gè)方面講述粒子計(jì)數(shù)器在潔凈室的檢測作用。

潔凈室等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

潔凈室等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 14644一樣,都是根據(jù)懸浮粒子濃度這個(gè)WAI一指標(biāo)來劃分潔凈室（區(qū)）及相關(guān)受控環(huán)境中空氣潔凈度的等級(jí)，并且僅考慮粒徑限值（低限）在0.1um～5.0um 范圍內(nèi)呈累積分布的粒子群。根據(jù)粒子徑，可以劃分為常規(guī)粒子（0.1um～5.0um）、超微粒子（＜0.1um）和宏粒子（＞5.0um）。

ISO/DIS 14644-1 潔凈室和潔凈區(qū)按空氣中懸浮粒子濃度的分級(jí)

潔凈室及潔凈區(qū)空氣中懸浮粒子潔凈度等級(jí)

潔凈室的領(lǐng)域劃分

潔凈室的劃分是以單位體積內(nèi)所含灰塵數(shù)來計(jì)算的，數(shù)目越小表示潔凈等級(jí)越高，一般每一級(jí)的劃分都有不同直徑灰塵數(shù)的要求，比如一般藥廠、汽車4s店，十萬級(jí)或萬級(jí)就夠了，但這對電子行業(yè)（尤其是微電子行業(yè)）僅僅是低要求，比如半導(dǎo)體行業(yè)等級(jí)要求低的測試間一般都不能高于1萬級(jí)。下面我們通過工業(yè)無塵室詳細(xì)了解一下。

依據(jù)美國聯(lián)邦政府頒布的標(biāo)準(zhǔn)，可將無塵室分為六級(jí)。分別是1級(jí)、10級(jí)、100級(jí)、1000級(jí)、10000級(jí)、100000級(jí)，如果無塵室的等級(jí)只用塵粒數(shù)目來敘述，則可假設(shè)塵粒的尺寸為0.5µm，例如，1級(jí)、10級(jí)、100級(jí)無塵室最大塵粒數(shù)目分別小于或等于1顆、10顆、100顆。并且通過FS209E標(biāo)準(zhǔn)劃分，每立方英尺里面允許含有最多的0.5微米塵埃粒子的數(shù)量就是潔凈室的等級(jí)，比如每立方英尺允許含有最多1000個(gè)0.5微米的例子，那么這個(gè)潔凈室就是千級(jí)，如果是10000個(gè)粒子就是萬級(jí)，總共是從一級(jí)，十級(jí)，百級(jí)，千級(jí)，萬級(jí)到bai wan級(jí)；工業(yè)無塵室主要控制無生命微粒對工作對象的污染，其內(nèi)部一般保持正壓，它適用于精密工業(yè)、電子工業(yè)、航天工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、印刷工業(yè)等部門。工業(yè)無塵車間只要控制參數(shù)是溫度、濕度、風(fēng)速、流場、潔凈度。因此為了滿足凈化車間內(nèi)的潔凈度及熱濕平衡，需要較大的送風(fēng)量，300平方米的車間，高度為2.5米，如果是萬級(jí)，就需要300×2.5×30=22500m3/h的送風(fēng)量（換氣次數(shù)是≥25次/h）；如果是十萬級(jí)，送風(fēng)量就需要300×2.5×20=15000m3/h（換氣次數(shù)是≥15次/h）。此外為保持無塵室的潔凈度，進(jìn)出的人員有一定的穿著規(guī)定；10000與100000級(jí)，必須穿著長袍無塵衣、無塵鞋、帶帽子與面罩；1000級(jí)(含)以上，需穿著特殊的潔凈連身衣、無塵鞋將全身裹住，并帶上手套和面罩。所以每間潔凈室都配有高效空氣顆粒物 （HEPA） 過濾器，防止空氣傳播生物與病毒生物的傳播。過濾器還采用了正壓設(shè)計(jì)，將未過濾的空氣隔離在房間外部，同時(shí)風(fēng)淋室可在工作人員與產(chǎn)品進(jìn)入房間前去除沾染的顆粒物。潔凈室的審核維護(hù)流程包括對微生物的計(jì)數(shù)，確保符合潔凈度和生物負(fù)載水平的要求。

潔凈室等級(jí)要求

為保證潔凈室及相關(guān)環(huán)境達(dá)到受控標(biāo)準(zhǔn)，對其基本的空氣熱濕處理設(shè)備、空氣凈化設(shè)備、空氣動(dòng)力設(shè)備、空氣分布系統(tǒng)、冷熱源設(shè)備、高效送風(fēng)口、凈化工作臺(tái)、潔凈單元、風(fēng)淋室、傳遞窗及微環(huán)境以及潔凈服、潔凈手套、口罩、清潔用品等也有特殊要求。但是在潔凈度標(biāo)準(zhǔn)方面并沒有說明潔凈室的物理特性、化學(xué)特性、放射特性或懸浮粒子的特性。

眾所周知粉塵檢測儀和粒子計(jì)數(shù)器雖然都可以用光散射法原理，但是粒子計(jì)數(shù)器是用于潔凈室里，而粉塵儀主要是用來測大氣環(huán)境。為什么會(huì)這樣呢？我們可以通過兩種光散射的原理來判斷。粉塵檢測儀通過采氣泵將待測氣溶膠吸入檢測艙，待測氣溶膠在分支處分流成為兩部分，一部分經(jīng)過一個(gè)高效過濾器后被過濾為干凈的空氣，作為保護(hù)鞘氣來保護(hù)傳感器室的元器件不受待測氣體污染。另一部分氣溶膠,作為待測樣品直接進(jìn)入傳感器室。傳感器室中，主要元器件為激光二極管、透鏡組和光電檢測器。檢測時(shí)，首先由激光二極管發(fā)出的激光，通過透鏡組形成一個(gè)薄層面光源。薄層光照射在流經(jīng)傳感器室的待測氣溶膠時(shí)，會(huì)產(chǎn)生散射，通過光電探測器來檢測光的散射光強(qiáng)。光電探測器受光照之后產(chǎn)生電信號(hào),正比于氣溶膠的質(zhì)量濃度。然后乘以電壓校準(zhǔn)系數(shù),這個(gè)系數(shù)通過測定特定濃度的氣溶膠來得到。通常用來做標(biāo)定的測試氣溶膠是亞利桑那試驗(yàn)粉塵（或ISO12103-1,A1試驗(yàn)粉塵）。

粒子計(jì)數(shù)器原理：粒子計(jì)數(shù)器通過采樣泵抽取采樣氣體，在激光室中，通過激光照射采樣氣體，顆粒反射出來的閃光的頻率，代表顆粒的數(shù)量，反射的光強(qiáng)，代表顆粒的粒徑大小，激光室中的元器件，沒有鞘氣保護(hù)。
附表1：新版GMP規(guī)定的潔凈度