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            高效和超高效過濾器的檢測
            更新時間:2015-08-13 08:12:15   來源:    瀏覽次數:

                  摘要 通過討論目前國內檢測方法中存在的一些問題,對國內外HEPA/ULPA 過濾器測試的主要標準進行了比較,介紹了EN1822 標準的測試理念與測試方法。本文對氣溶膠、計數器和探頭移動性的選擇進行了分析,確定本課題的實驗設備和實驗形式。對濾料測試臺和過濾器測試臺的流程與步驟進行了介紹,同時為了確保實驗結果的精確度,著重提出了幾點注意事項,并結合國情,提出MPPS 法在國內的發展前景,而且指出測試成本將成為HEPA 過濾器尤其是ULPA 過濾器成本的主要部分。

            1 引言

                  高效/超高效空氣過濾器(以下簡稱HEPA/ULPA)在微電子、航空、制藥業、醫療、生物、食品核工業等潔凈空間有著廣泛的應用,是實現潔凈空間最關鍵的末端產品。為了保證產品質量與環境控制,各國均制定了嚴格的檢測標準。目前,HEPA/ULPA 的性能檢測方法成為我國凈化行業討論的熱點之一。

                  我國20 世紀50 年代末防化部門為了檢驗濾毒罐及濾料,開始從蘇聯引進了油霧法,到60 年代初,為了適應集體防護器材和原子能工程空氣過濾器發展的要求,防化部門對油霧法進行了改進,使之用于過濾器及其濾料的檢測。1963 年,當時的預防醫學院勞衛所與哈建工學院聯合研究并制成了濾料的鈉焰法測試裝置,1965 年,清華大學核研院研制成功國內第一臺高效過濾器鈉焰法實驗臺[1]。

                  70 年代特別是改革開放以后空氣過濾器得到極大發展與應用,鑒于這兩種試驗方法的技術相對成熟,在我國使用得相當普遍,在80 年代制定國標GB6165 時規定把油霧法和鈉焰法均作為我國高效空氣過濾器與濾料標準的測試方法。但隨著微電子的飛速發展,生產環境要求控制的粒徑越來越小。塵埃濃度控制越來越低,甚至空氣過濾器檢測用的試驗塵鈉鹽與油霧本身也對芯片構成污染。為此,對空氣過濾器性能檢測試驗塵提出了新的要求,迫切需要發展新的檢測方法。

                  80 年代曾有傾向采用的DOP 法,但考慮到用加熱發生氣溶膠方法易使DOP 附著于過濾器表面,而且發生裝置龐大;另外DOP 氣溶膠有致癌作用【3】。根據同濟大學醫學院微核試驗結果顯示,DOP 能引起染色體丟失或斷裂等染色體畸變,其對后代的潛在危害性可能更為嚴重。盡管國際上對于DOP 是否致癌到目前仍爭論不休,但對DOP 存在潛在的致癌危險,已開始采取相應的措施,用DOS 替代并限制DOP 的使用范圍。德國標準DIN24183 率先提出了最容易穿透粒徑(Most Penetrating Particle Size,簡稱MPPS)的概念,并采用最容易穿透粒徑來檢測效率的方法。認為不同的濾料和不同的濾速最容易穿透微粒的粒徑是不同的,因此起先應該在額定風量下,由粒徑和效率關系曲線上找出該過濾器的最容易穿透粒徑,然后以此微粒粒徑再測試其效率或用于掃描檢漏。可以說最容易穿透粒徑的檢測法是目前最嚴格的試驗方法。因此歐洲標準化協會頒布了EN1822 標準“高效空氣過濾器(HEPA 和ULPA)”,采用最容易穿透粒徑效率替代其它測試方法。

            根據EN1822,過濾器的測試可以分為以下幾種:

                  ·廠家測試-MPPS 的確定-泄漏測試-過濾器全效率測試

                  ·現場測試-泄漏測試-過濾器全效率測試許多芯片生產商如Intel 公司要求過濾器供應商在2002 年7 月供應的空氣過濾器必須具有EN1822 的證書。HEPA/ULPA 的性能主要取決于濾料,本文擬以EN1822 先進的測試理念與測試方法,結合國情,研發國內檢測方法與儀器。

            2 測試理念與方法

                  測試濾料和過濾器效率時,涉及到試驗用的氣溶膠物性,氣溶膠分散度以及檢測方法。如單分散相或多分散相氣溶膠,氣溶膠產生的方法和粒子計數方法(分別為總計數法和含粒徑的分析方法)。由于總計數法不提供粒徑大小的信息(需要再利用微分遷移率分級器(DMA)把所需要粒徑的粒子分離出來),為此,EN1822 將單分散氣溶膠試驗方法視為標準方法。采用單分散氣溶膠進行測試時,既可以使用光學粒子計數器(如激光粒子計數器),也可以使用凝結核計數器。使用凝結核計數器(CNC)時,工作不正常的氣溶膠發生器有可能產生一些小粒子,使CNC 認為其為正常粒子,以至于在確定局部效率時造成相當大的誤差[11]。為此,本實驗采用激光粒子計數器。通過比較NaCl、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、石蠟油、礦物油、玉米油、癸二酸二辛酯(DOS)以及聚苯乙烯乳膠球(PSL)等的特性,考慮到PSL 氣溶膠對于室內空氣中的顆粒物更具有代表性,它的單分散性很好,不可燃,對人體無傷害,本課題濾料試驗臺采用PSL 氣溶膠。

                  在進行過濾器的全效率測試時,有兩種方法:①使用固定采樣探頭的測量方法;②下游使用可移動的探頭測量方法,即掃描法。由于在檢漏過程中也要用到掃描法,所以建議將掃描法用作過濾器的全效率檢測,這樣可以節省投資。

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