洁净室简介(1)
2022-06-08
随着国内科研实力的快速加强,各大科研院所的光学实验室都在进行升级。从原先的普通实验室升级成洁净实验室,或是从低等级洁净室升级为高等级洁净室。本文简单介绍一下洁净室,后面会介绍洁净室鞋服使用和收纳注意点。
什么是洁净室
洁净室是指针对特定生产或研发工作而设计的一种优化环境控制的工作环境或工作房间。洁净室对环境内的粒子具有严格的控制,包括空气中的灰尘、菌落以及一些特殊蒸汽颗粒。洁净室具备不同的洁净等级,对应洁净室内的粒子数量级。现在常用的洁净室标准是ISO1644-1 国际标准,以及相对应的美国FED STD 209E标准,见表1。

上表中,两种标准洁净度等级设计基本上一一对应。瓦力棋牌瓦力设计洁净室时经常提到的百级、千级、万级洁净室均采用的是US209E标准,分别对应ISO标准级别中的5级、6级和7级。
洁净室标准上,对不同大小的颗粒做了分类。千级及以下洁净度指标一般关注0.3 μm,0.5 μm 和 >5 μm三种大小粒子数量。而这三种尺寸粒子也是对各类光学实验影响最大的粒子。
洁净室净化设计
为了保证洁净室达到良好的洁净度标准,洁净室一般采用多级过滤的设计,如图1所示:

常规洁净室空气循环过滤系统基本与图1所示结构类似。洁净室空气系统采用循环过滤的方式保证洁净室内颗粒数量保持在一个稳定的水平。经过多次过滤的洁净空气从洁净室顶部往下吹拂,后经过回风口再回到初效过滤器前方,再次循环进入实验室内。同时为了保证洁净室内的空气质量,也有新风参与到循环中来。
该设计中有三处粒子过滤装置:初效过滤器、中效过滤器以及高效过滤器。其中初效过滤器主要用来过滤尺寸 ≥ 5 μm颗粒,且过滤效率最大不超过80%;中效过滤器对于 ≥ 1 μm颗粒过滤效率最高不超过70%;高效过滤器是主要起作用的空气过滤器,可以拦截所有直径 ≥ 0.1 μm的颗粒,且过滤效率为99.999%(GB13554-92)。
当然在实际的洁净室设计中,针对不同的应用场景,细节上会存在比较明显的差异。比如现在大部分洁净室设计厂商会将初效、中效过滤器合二为一,用初中效过滤袋来代替两层过滤。而且针对不同洁净度要求,高效过滤器排布的密度也不一样。一般来说,洁净度要求越高,高效过滤器密度也越高。
作为洁净室的用户,该如何测量洁净室内的空气洁净度呢?用激光粒子计数器。利用空气中颗粒对激光的散射作用,来做粒子数计数。通常在进行洁净度检测时,瓦力棋牌瓦力会在洁净室内选定几处测量点位,定时、定点测量。这样可以有效地监控到实验室内整个颗粒数量的变化。

除了粒子数,光学洁净室还需要随时关注以下几个指标:风压、空气湿度、温度。
为了保证洁净室的洁净度,洁净室相对于室外必须要长期保证一个稳定的气压差。正常来说万级、千级洁净室气与外部气压差要保证在10 – 15 Pa。如此才能保证室外空气不会从缝隙进入洁净室内部。在关注风压的同时,也要保证高效过滤器下的进风风速。因为不同规格的洁净室,对洁净室内空气换气次数也有明确指标要求。具体指标遵循GB50073-2001《洁净厂房设计规范》标准:

光学实验室内对温度、湿度也会有明确要求。因为实验中用到的大部分设备、元件以及科研工作人员均需要一个适宜、稳定的工作环境。对于常规光学实验室,基本上以照顾人员舒适度并适当兼顾设备为主,常规温度控制在23 ± 2℃,湿度在55 ± 5%。而针对特殊工艺、特殊材料的专门实验室内,温湿度参数控制更严格。比如一般半导体工艺车间,需要实现温、湿度上下浮动 <1℃/ 1%。在常规光学实验室内,有时候需要一个更高规格的洁净空间来完成特定功能。正常有以下两种方法能够快速、简易实现需求:
在实验室内添加洁净工作台。常规洁净工作台洁净度可以达到百级洁净度标准。绝大部分对洁净度有要求的实验系统搭建,百级洁净工作台基本可以满足要求。对于洁净度等级要求更高的,可以选择十级工作台。
实验室内搭建高洁净度洁净棚。如果需要稍大面积的高洁净度工作区间,则可以在洁净室内搭建一套洁净棚。洁净棚会另外增加一套高效过滤器,可以明显提高洁净度。选用搭建洁净棚的方案对原先洁净室挑高有一定要求,如果原先实验室挑高不足的,则无法搭建内部洁净棚。
洁净室日常管理
光学洁净室施工完成并验收顺利获得并不代表拥有了一个洁净空间。实验室洁净度的保持更看重日常使用过程中的持续维护和保养。正常洁净室设计满足不停机24小时工作工况,理想情况下,也推荐光学洁净室保持陆续在开机。在洁净室日常管理需要遵循以下几个要点:
进出洁净室需更衣,洁净室专用鞋服也需要定期寻找专业组织清洗。
洁净室所有进出口地面均需要铺设粘尘地垫或粘尘贴,以最大限度降低人员携带污染源进入。
洁净室需定期清洁整理,所用清洁工具包含:洁净室专用吸尘器,粘尘滚轮,无尘拖把,无尘布等。
洁净室颗粒数、温湿度均需要日常监控,如发现异常情况及时排查。并根据无尘室颗粒数增加情况,定期更换各级过滤器。其中初中效袋3-6个月更换一次,高效过滤器根据监测情况酌情调整,一般1-2年更换一次。
高产尘物品不能进洁净室,其中包括:各类常规纸张、喷墨打印机、各类包装纸盒等。
洁净室内部不允许吃喝。
所有进出物料走专用通道,进入洁净室物料需要除尘。或走专用设备风淋通道或外部擦拭,清洁干净后才能进入洁净室。
节能
为了在保持洁净室洁净度的同时降低能耗,洁净室可以设计待机工况。待机工况在洁净室无人或内部不召开活动时开启。处于待机工况时,洁净室依照满足洁净度标准的最低能耗运转。洁净室温湿度指标适当放宽,空气循环次数下降为常规循环次数的一半或者更低。