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潔凈室分級標準
1、潔凈室分級標準的由來
**個專為潔凈室撰寫的標準稱為“技術手冊(T.O.)00-25-203”,是由美國空軍于1961年頒布的。白紙黑字,有書為證。該書頒布了潔凈室設計與懸浮粒子標準,還頒布了一些工作程序,比如進入潔凈室的程序,服裝要求,控制某些粒子、材料的潔凈要求,房間潔凈步驟。但對潔凈室的設計和運行產(chǎn)生了*大影響,成為包括ISO14644-1在內的大多數(shù)國際保證之基礎的,則是美國聯(lián)邦標準FS209。
1963年,發(fā)明了單向流理念的圣地亞公司的專家們,在美國軍方、政府部門和同行們的支持下,撰寫了**個FS209標準。該標準既涉及了傳統(tǒng)型也涉及了單向流潔凈室。該標準中**次建議使用光學粒子計數(shù)器測量大于等于0.5μm的粒子。而這種儀器在剛剛進入商業(yè)化生產(chǎn)。人們常常問為什么聯(lián)邦標準采用0.5μm作為標準粒徑。答案為,因為這一粒徑這正是“可以實現(xiàn)的水平”,即當時的粒子計數(shù)器可以毫無困難地測量出來的*小粒徑。
還有人問為什么在FS209標準中監(jiān)獄單向流潔凈室的風速為90英尺/分鐘。據(jù)說這是圣地亞公司**個層流潔凈室中**送風過濾器前掉落的粒子的理論風速,而另一個說法則說這是**一個威利斯·懷特菲爾德能找得到的風機所達到的風速。為此威利斯·懷特菲爾德闡述說:該風機的風速可達50英尺/分鐘至200英尺/分鐘。但當風機以高速運轉時,嗓音很大,維護費用昂貴。如果風機以50英尺/分鐘速度運轉,且房間內僅有1人,就有可能維持良好的粒子計數(shù)。但當房間內有若干人時,要控制粒子污染則需要90英尺/分鐘至100英尺/分鐘的風速。因為當時緊迫需要單向流潔凈室的設計數(shù)據(jù),威利斯·懷特菲爾德和他的團隊沒有時間進行徹底的科學計算,于是就采用了這一風速。
2、潔凈室標準的依據(jù)
*好先說明潔凈室標準所使用的粒徑來開始本書的這一章節(jié)。粒徑的測量單位是微米,1微米(μm)等于百萬分之一米。圖3.1是粒徑比較圖。一根人發(fā)很容易被看到,其直徑大約是70~100μm。另一個可幫助理解粒徑概念的例子是,人眼所能看到的粒徑大約為50μm。當然,還要看視力水平,粒子的顏色、背景顏色等。
潔凈室的級別是按其空氣潔凈度劃分的。美國聯(lián)邦標準209A至D的潔凈室分級*容易理解。但該等級正被*新版本E所取代,后又被ISO14644-1所取代。盡管如此,老版本仍被廣泛采用。在聯(lián)邦標準的老版本中(A至D),大于等于0.5μm粒子的數(shù)量是按每立方英尺空氣計數(shù)的,并以次計算和劃分潔凈室的等級。而*新的聯(lián)邦209E標準采用了公制。到1999年,頒布了ISO14644-1。該標準已經(jīng)被歐洲所有國家采用,并逐漸為世界其他國家所采用。
本資料中采用的是ISO14644-1的潔凈室分級標準,并在括號中注明了FS 209的相應級別。例如,ISO 5級
3.3聯(lián)邦標準209
3.3.1聯(lián)邦標準209早期標本(A至D)
聯(lián)邦標準209于1963年在美國首先公布,其,名稱是“潔凈室和工作站(受控環(huán)境)技術條件“。到1966年做了更改(209A),1973年更改為版本B,1987年改為版本C,1988年改為版本D,1992年改為版本E。表3.1給出了209A至209D的潔凈室分級限值。劃分潔凈室的具體級別,上一看所測得的該潔凈室每立方英尺空氣中大于等于0.5μm粒子的數(shù)量,未超過哪個級別的限值。這樣就可確定該潔凈室的等級。
3.3.2聯(lián)邦標準209E
聯(lián)邦標準209E的室內懸浮粒子濃度以公制單位即每立方米表示。潔凈級別則為每立方米大于等于0.5μm 懸浮粒子濃度之對數(shù)。例如,M3級潔凈室對大于等于0.5μm粒子的限值為1000/mэ。1000的對數(shù)為3,其級別就是3級。見表3.2。美國環(huán)境科學與技術學會有該標準的新版本。
3、ISO 14644-1標準
國際標準化組織ISO正在制定潔凈室的系列標準,它涵蓋了潔凈室的重要項目,例如設計、測試、運行、生物污染等。1999年出版了其**個標準ISO14644-1,題為“空氣潔凈度等級“并給出了潔凈室分級方法。對于其他的標準,在本書第四章做了討論,并給出惡劣購買ISO14644-1標準的信息。
4、 ISO的潔凈室級別按下述公式計算:
其中:
Cn為大于等于選定粒徑之粒子的*大允許濃度(粒子數(shù)量/每立方米空氣)
Cn四舍五入至整數(shù),非零有效數(shù)字不超過3個。
N是ISO的級別數(shù)字,不大于9??梢?guī)定ISO的中等級別,等級差*小為0.1。
D是所選定的粒徑,以μm為量綱的常數(shù)。
任何選定粒徑的懸浮粒子之*大允許濃度,也就是級別,都可以按3.1的公式算出。為說明分級限制,表3.3給出了ISO14644-1的分級級別。
應當注意的是,潔凈室的ISO14644-1級別與聯(lián)邦標準209的級別可以轉換。如果ISO標準的每立方米粒子濃度被35.2除,就轉換成沒立方英尺的粒子計數(shù)。就可以在表3.3中找到聯(lián)邦標準2090.5μm粒徑的相應級別。例如,ISO 5級相當于聯(lián)邦209的100級或M3.5級。
ISO14644-1以圖形給出了同樣的信息,見圖3.2。應當意識到,一給定潔凈室的懸浮粒子濃度,與該室內所進行的產(chǎn)生粒子的活動相關。
一個空房間的粒子濃度會很低,這更能反映送風的質量。如果房間內有產(chǎn)生設備并在運行,粒子濃度會高些。但房間在**運行時的粒子濃度*高。因此,可在不同的占用狀態(tài)下確定潔凈室的分級。
ISO14644-1規(guī)定的占用狀態(tài)如下:
“空態(tài)” :潔凈室所有設施要安裝完畢并在工作,但無生產(chǎn)設備、材料或人員在場。
“靜態(tài)” :潔凈室所有設施在運行,生產(chǎn)設備安裝完畢并以供需雙方同意的方式運行,但無人員在場。
“動態(tài)” :設施、設備以規(guī)定的方式運行,有規(guī)定數(shù)量的人員按事先同意的方式在工作。
ISO 14644-1還給出了在各個采樣點進行粒子測量以檢查潔凈室水平的方法。其采樣點數(shù)量的計算,采樣量的確定,懸浮粒子計數(shù)方法,與聯(lián)邦標準209E類似。
對超出表3.2粒徑范圍的粒子ISO14644-1還做出了規(guī)定。該標準中稱為“超微”(≤0.1μm)的小粒子對半導體業(yè)非常重要。而某些工業(yè)部門,象某些醫(yī)療工業(yè),則更關注宏粒子(≥5μm),小粒子對它們沒有什么實際的重要性。該標準還對纖維下了定義。宏粒子所使用的M描述符的表達式為:‘M(a;b);c’
其中:a是*大允許濃度/ mэ
b是當量直徑 c是規(guī)定的測量方法。
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