Введение

обнаружение частиц химических веществ счетчик частиц используется для мониторинга и диагностики загрязнения частицами в конкретных чистых средах, включая воздух, воду и химические вещества. Счетчики частиц используются в различных приложениях в поддержку чистой производственной практики, в отраслях промышленности включаются: электронные компоненты и сборы, фармацевтические лекарственные препараты и медицинские устройства, а также промышленные технологии, такие как нефть и газ.

Методы обнаружения

Существует несколько методов, используемых для обнаружения и измерения размера частиц или распределения размера: блокирование света (обскурация), рассеивание света, принцип Коултера и прямое изображение. Для освещения частицы, проходящей через камеру обнаружения, используется источник света высокой интенсивности. Метод блокирования света оптическим счетчиком частиц обычно полезен для обнаружения и измерения размеров частиц размером более 1 микрометра и основан на количестве света, которое блокирует частица при прохождении через область обнаружения счетчика частиц. Этот тип техники позволяет получить высокое разрешение и надежные измерения. Если используется рассеяние света, то перенаправленный свет обнаруживается фотодетектором. Метод рассеивания света способен обнаруживать частицы меньшего размера. Эта техника основана на количестве света, отклоняемом частицей, проходящей через область обнаружения счетчика частиц. Это отклонение называется рассеянием света. Типичная чувствительность обнаружения методом рассеивания света составляет 0,05 микрометра или больше. Однако применение метода счетчика ядер конденсации (CNC) позволит повысить чувствительность обнаружения в размерах частиц до нанометров. Типичным применением является мониторинг сверхчистой воды на производственных объектах полупроводников. Если используется блокировка света (обскуркация), то обнаруживается потеря света. Измеряется амплитуда рассеянного или блокированного света, частицы подсчитываются и помещаются в стандартные счетные ящики. Метод блокирования света определяется для счетчиков частиц, которые используются для подсчета в гидравлических и смазочных жидкостях. Счетчики частиц используются для измерения загрязнения гидравлического масла, и поэтому позволяют пользователю поддерживать свою гидравлическую систему, уменьшать поломки, планировать обслуживание в периоды отсутствия или медленной работы, контролировать производительность фильтра и т. Д. Для этого используются стандарт ISO 4406:1999 и стандарт ISO 11171. Другие используемые также NAS 1638 и его преемник SAE AS4059D. Если используется прямая визуализация, галогенный свет освещает частицы сзади внутри ячейки, в то время как камера высокой четкости с высоким увеличением записывает проходящие частицы. Записанное видео затем анализируется компьютерным программным обеспечением для измерения атрибутов частиц. Для прямого подсчета частиц используется камера высокого разрешения и свет для обнаружения частиц. На основе зрения, частицы измеряют размер полученных двухмерных изображений, которые анализируются компьютерным программным обеспечением для измерения размера частиц как в лаборатории, так и в Интернете. Наряду с размером частицы, также может быть определен анализ цвета и формы. Прямая визуализация - это метод, который использует свет, излучаемый лазером, в качестве источника для освещения ячейки, через которую проходят частицы. Метод не измеряет свет, блокируемый частицами, а измеряет область частиц, функционируя как автоматический микроскоп. Импульсный лазерный диод замораживает движение частиц. Свет, проходящий через жидкость, изображается на электронной камере с оптикой с макрофокусировкой. Частицы в образце будут блокировать свет, и полученные силуэты будут изображены на чипе цифровой камеры.

Счетчики аэрозольных частиц

Счетчики аэрозольных частиц используются для определения качества воздуха путем подсчета и измерения количества частиц в воздухе. Эта информация полезна для определения количества частиц внутри здания или в окружающем воздухе. Это также полезно для понимания уровня чистоты в контролируемой среде. Общая контролируемая среда, в которой используются счетчики аэрозольных частиц, - это чистые помещения. Чистые комнаты широко используются в производстве полупроводниковых устройств, биотехнологии, фармацевтике, дисковых накопителях, аэрокосмической промышленности и других областях, которые очень чувствительны к загрязнению окружающей среды. В чистых комнатах есть определенные пределы количества частиц. Счетчики аэрозольных частиц используются для проверки и классификации чистой комнаты, чтобы гарантировать, что ее производительность соответствует определенному стандарту классификации чистой комнаты. Существует несколько стандартов классификации чистых комнат. Наиболее часто используемая классификация - из Соединенных Штатов. Хотя он был разработан в Соединенных Штатах, стандартный Федеральный стандарт 209E был первым и наиболее часто упоминаемым. Этот стандарт был заменен в 1999 году международным стандартом, но Федеральный стандарт 209E остается сегодня самым широко используемым стандартом в мире. Существует несколько приборов прямого считывания для измерения выбросов аэрозольных частиц. Размерные приборы для измерения частиц с дифференциальной подвижностью и CPC, включая сканирующий и быстро подвижный измерители частиц, могут измерять концентрацию аэрозолей; диффузионный зарядный прибор и электрический ударный прибор низкого давления могут измерять площадь поверхности; выборочный статический измеритель размеров и конический элемент, колеблющий микробаланс, могут измерять массу. Для чистых помещений заменным стандартом является ISO 14644 1 и предназначен для полной замены федерального стандарта 209E. Этот стандарт ISO можно найти через некоммерческую организацию Институт экологических наук и технологий (IEST). Каждый из этих стандартов представляет собой максимально допустимое количество частиц в единице воздуха. Обычная единица - это либо кубические футы, либо кубические метры. Количество частиц всегда указывается как совокупное.

Счетчики жидких частиц

Для определения качества жидкости, проходящей через них, используются счетчики жидких частиц. Размер и количество частиц могут определить, достаточно ли жидкость чиста, чтобы использовать ее для предназначенного применения. Счетчики жидких частиц могут использоваться для проверки качества питьевой воды или чистящих растворов, или чистоты оборудования для выработки электроэнергии, производственных частей или инъекционных препаратов. Счетчики жидких частиц также используются для определения уровня чистоты гидравлических жидкостей и различных других систем, включая (двигатели, шестерни и компрессоры), поскольку 75-80% гидравлических сбоев можно отнести к загрязнению. Существуют различные типы, установленные на оборудовании, эксплуатируемые в лаборатории в рамках программы анализа нефти. или переносные устройства, которые могут быть доставлены на место, например, на строительную площадку, а затем использованы на машине, например, бульдозере, для определения чистоты жидкости. Определяя и контролируя эти уровни, и следуя проактивной или прогнозирующей программе технического обслуживания, пользователь может уменьшить гидравлические сбои, увеличить время работы и доступность машины, а также уменьшить потребление масла. Они также могут быть использованы для обеспечения того, чтобы гидравлические жидкости были очищены с помощью фильтрации до приемлемого или целевого уровня чистоты. В гидравлической промышленности используются различные стандарты, из которых наиболее распространенными являются ISO 4406:1999, NAS1638 и SAE AS 4059. Типичная чистота гидравлического масла по ISO 4406 составляет 20/18/15.

Счетчики твердых частиц

Счетчики твердых частиц используются для измерения сухих частиц для различных промышленных применений. Одним из таких применений может быть обнаружение размера частиц, поступающих из каменной дробилки в горном карьере. Сито - стандартные приборы, используемые для измерения размера сухих частиц. Системы, основанные на зрении, также используются для измерения размера сухих частиц. С помощью системы, основанной на зрении, быстрое и эффективное определение размера частиц может быть сделано с легкостью и огромной точностью.

Удаленные счетчики частиц

Маленькие счетчики частиц, которые используются для мониторинга фиксированного места, как правило, внутри чистой комнаты или мини-среды для непрерывного мониторинга уровней частиц. Эти небольшие счетчики обычно не имеют локального дисплея и подключены к сети других счетчиков частиц и других типов датчиков для мониторинга общей производительности чистой комнаты. Эта сеть датчиков обычно подключается к системе мониторинга объекта (FMS), системе сбора данных или программируемому логическому контроллеру. Эта компьютерная система может интегрироваться в базу данных, вызывая тревогу, и может иметь возможность отправки электронной почты для уведомления персонала объекта или процесса, когда условия внутри чистой комнаты превышают заранее установленные экологические пределы. Удаленные счетчики частиц доступны в нескольких различных конфигурациях, от одноканальных до моделей, которые одновременно обнаруживают до 8 каналов. Удаленные счетчики частиц могут иметь диапазон обнаружения размеров частиц от 0,1 до 100 микрометров и могут иметь один из различных вариантов вывода, включая 4 20 мА, RS 485 Modbus, Ethernet и импульсный выход.

Счетчики частиц с многослойным выключателем

Модифицированный портативный счетчик частиц аэрозоля, который был присоединен к системе секвенирования отбора проб. Система секвенированного отбора проб позволяет одному счетчику частиц отбирать пробы в нескольких местах через серию труб, извлекающих воздух из 32 мест внутри чистой комнаты. Обычно менее дорого, чем использование удаленных счетчиков частиц, каждая трубка контролируется последовательно.

Счетчик частиц в руках

Счетчик частиц вручную - это небольшое устройство, которое легко транспортируется и используется, и предназначено для использования при исследованиях качества воздуха в помещениях (IAQ). Хотя скорость потока на 0,2 м3/ч ниже, чем у больших портативных устройств с частотой 1 м3/ч (2 м3/ч), ручные устройства полезны для большинства тех же приложений. Однако при проведении сертификации и испытаний в чистых помещениях может потребоваться более длительное время отбора проб. (Ручные счетчики не рекомендуются для чистых комнат). Большинство ручных счетчиков частиц имеют непосредственную монтаж изокинетических зондов отбора проб. Можно использовать колючий зонд на коротком куске пробной трубки, но рекомендуется, чтобы длина трубки не превышала 2 м, из-за потери более крупных частиц в пробной трубке.

Приложения

Счетчики частиц используются в тех случаях, когда требуется контроль загрязнения при производстве. Примеры этих отраслей промышленности включают: производство полупроводников; производство и сборка электронных компонентов; производство и сборка фотонов и оптики; аэрокосмическая промышленность; фармацевтическое и биотехнологическое производство; производство медицинских устройств; производство косметики; производство продуктов питания и напитков. Они также используются в промышленных применениях, таких как нефть и газ, гидравлические жидкости и автомобильная сборка и покраска. Основное применение счетчиков аэрозольных частиц заключается в определении уровней загрязнения в чистой комнате или в чистом устройстве сдерживания. Чистые комнаты и чистые устройства сдерживания поддерживают низкий уровень свободного воздуха от частиц с помощью фильтров и классифицируются в соответствии с количеством разрешенных частиц; основным стандартом для чистых комнат или устройств чистого воздуха является ISO 14644 1, могут также существовать другие местные стандарты, такие как FED STD 209E.

Электроника

Производство электроники и сборка электроники требует строгого контроля окружающей среды, особенно когда процессы выполняются в реактивных условиях. Урожайность снижается, когда компоненты загрязнены частицами и микроэлементами. Счетчики частиц демонстрируют, что эти средства контроля эффективны, а производственные условия оптимизированы для требуемого качества. В зависимости от применения и размера интересующих частиц требуется различная аппаратура.

Общие условия

Необходимо осуществлять мониторинг частиц воздуха для обеспечения того, чтобы производственная среда не содержала уровень загрязнения, который может вызвать дефекты. Он выполняется либо для всех областей чистых комнат (балльных залов, заливов и погони), либо для конкретных локальных контролируемых сред (инструментов и мини-среды). Если необходимо контролировать большие площади, можно использовать коллектор, коллектор - это устройство, используемое для соединения многих мест отбора проб с помощью длин труб отбора проб с центральным шаговой устройством и центральным счетчиком частиц, он будет последовательно перемещаться между местами отбора проб с каждого места. Меньшие пространства могут контролироваться с помощью небольших датчиков частиц, предназначенных для отбора проб в одном месте и полагающихся либо на центральное подачу вакуума, либо на внутренний насос для отбора проб. Размер частиц загрязняющего вещества и частота измерений являются факторами, определяющими, какой метод является наиболее подходящим.

Жидкие системы

Существует два основных жидких применения в процессах производства электроники, химикаты производственного процесса и сверхчистая вода для очистки и промывки. Процессные химикаты используются в полупроводниковой и других важных стадиях обработки продукта (химический трав, удаление маски и химическая механическая полировка). Мониторинг частиц в химических веществах, используемых при производстве, от производства до точки использования, чрезвычайно важен для контроля этих чистых процессов с целью обеспечения качества выхода и пропускной способности. Использование непрерывного мониторинга частиц в режиме онлайн позволяет как инженерам процессов, так и инженерам объектов быстро реагировать на изменения уровней химической чистоты в течение всего процесса распределения химических веществ. Ультрачистая вода (УПВ) / DI Water используется для критических этапов очистки и промывки, процессы УПВ должны поддерживать очень низкие уровни концентрации частиц, обычно измеряемые на уровне 20 нм. UPW также обычно используется для химического разбавления и промывки в химических смесях и распределительных системах. Использование непрерывного мониторинга частиц в режиме онлайн, либо на заключительном этапе очистки воды, либо в точке использования пластинки, обеспечивает инженерам процессов критически важные данные о частицах, необходимые для эффективного управления процессами очистки воды и очистки пластинки. Газовые системы. Газы высокой чистоты имеют решающее значение для передового производства компонентов. Такие продукты, как интегральные схемы, требуют многих процессуальных газов для: травления, осаждения, окисления, допирования и применения инертного наложения. Нечистоты в этих газовых потоках могут привести к сбоям в критических процессах и повлиять на урожайность и пропускную способность. Газы, которые являются взрывоопасными или опасными, испытываются под давлением с использованием счетчиков частиц, содержащихся в инертном газовом корпусе под давлением. Нереактивные газы могут быть приглушены с помощью устройства диффузии газа с чистым путем и проверены с помощью портативного счетчика частиц.

Науки о жизни

Приложения в области наук о жизни включают такие отрасли, как фармацевтическое производство, производство биотехнологий, комбинирующие средства, медицинские устройства, нутрицевтические средства и переработка пищевых продуктов; это отрасли, которые создают продукты для улучшения жизни живых организмов. Производственные среды должны удалять или уменьшать количество загрязняющих веществ, чтобы свести к минимуму риск загрязнения готовой продукции, что может привести к химическим реакциям внутри продукта или нежелательному качеству продукта. Промышленность контролируется государственным надзором за разработкой, производством и выпуском всех продуктов, а также устанавливается и контролируется контроль, чтобы гарантировать, что производство поддерживается в соответствии с согласованными критериями качества. Хорошая производственная практика (GMP) гарантирует, что продукт изготавливается в соответствии с национальными и международными стандартами такими организациями, как Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), Европейское агентство по лекарственным средствам (EMA) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), другие национальные правительственные органы также регулируют производство продукта для своих стран.

Общие условия

В условиях производства лекарственных средств требуется использовать контроль, чтобы обеспечить поддержание общего количества частиц и микробов в аэрозолях на соответствующем уровне для снижения риска загрязнения продукта. Экологический дизайн учитывает загрязнение на различных этапах процесса, включая очистку сырья, формулирование продукта, окончательную наполнение и упаковку. В зависимости от типа производимого продукта уровень чистого контролируемого пространства изначально определяется с использованием стандартов классификации чистого помещения, чем выше риск загрязнения, тем чище окружающая среда, например, асептическое наполнение выполняется в контролируемой среде ISO 5, в то время как окончательно стерилизованный продукт заканчивается в области ISO 7 (до окончательной стерилизации). Классификация риска также влияет на тип используемого инструмента. Общий мониторинг на периодической основе использует переносное оборудование, перемещаемое с места на место, как это определено в результате оценки рисков. Для более критически важных производств они выполняются на машине, которая изолирует общую среду от процессной среды, удаление персонала из непосредственной зоны с использованием изоляторов или RABS повышает надежность контроля, эти машины постоянно контролируются с использованием точечных приборов для отбора проб, обеспечивающих непрерывную обратную связь с качеством окружающей среды и любыми событиями загрязнения в режиме реального времени. Основная проблема загрязнения - риск неблагоприятных последствий для конечного пользователя, результатом которой является демонстрация контроля, увеличение производства. Общая среда также контролируется на предмет наличия микробных загрязнителей с использованием традиционных методов, таких как осадочные пластины и объемные образцы воздуха.

Жидкие системы

Жидкие системы используются в основном в лаборатории для демонстрации отсутствия частиц в готовых жидких продуктах. Любые частицы могут быть загрязнителями или нежелательными агломерациями нерастворимого продукта. В жидкостях для инъекций установлены предельные концентрации частиц, которые определены в стандартах, содержащихся в Фармакопее Соединенных Штатов (USP), Европейской Фармакопее (EP) и Японской Фармакопее (JP).

Газовые системы

Сжатые газы, используемые при составлении, транспортировке и нанесении на них, должны соответствовать тем же стандартам GMP, что и качество окружающей среды, и должны быть проверены в месте использования. Счетчики частиц, оборудованные устройствами диффузии давления газа, снижают давление в трубопроводе до атмосферного без воздействия на траекторию потока частиц в воздушном потоке, затем газ испытывается при атмосферном давлении.

Промышленный

Другие отрасли также используют счетчики частиц для демонстрации чистоты производственных сред или качества готовой продукции. Эти элементы сочетаются, чтобы уменьшить любые дополнительные процессы очистки.

Автомобильная промышленность

Если покрасить автомобиль в чистой среде, то не нужно будет переделывать дефекты краски. Контейнеры частиц, расположенные в чистых зонах, обеспечивают постоянную обратную связь с инженерами, обеспечивающими качество, обеспечивая сохранение чистых условий. Двигатели, построенные с соблюдением толерантности, очищаются и собираются в чистых местах с использованием чистящих средств, проверенных с помощью счетчиков частиц.

Гидравлические жидкости

Гидравлические жидкости и масла должны соответствовать специальным стандартам ISO 4406. Применение гидравлических жидкостей варьируется от аэрокосмической и турбинного охлаждения и смазки до тяжелой техники. Накопление и наличие частиц может привести к отказу подшипников, насосов и уплотнений.

Вода

Вода является универсальным продуктом с неограниченным количеством применений и может быть загрязнена в результате преднамеренного взаимодействия с процессами или непреднамеренных и сезонных отклонений. Мониторинг качества воды с помощью счетчиков частиц, либо путем выборочной проверки в месте отбора проб, либо путем непрерывного мониторинга распределительной системы, позволяет инженерам по качеству реагировать на изменения в процессах, в которых используется вода. Счетчики частиц используются для определения скорости фильтрации, требований к добавлению химических веществ, интервалов промывки, информации о осаждении, потоковых показателей охлаждения и других переменных процесса, которые позволяют получать непрерывную обратную связь, обеспечивая постоянное качество воды в процессе.

Экологические

В атмосфере присутствуют частицы в концентрациях, которые могут быть вредны для здоровья, и было доказано, что они являются фактором, вызывающим многие заболевания, передающиеся воздухом, такие как астма. Типы атмосферных частиц включают суспендированные твердые частицы; грудные и дышащие частицы; вдыхаемые грубые частицы, обозначенные как PM10, которые являются грубыми частицами диаметром 10 микрометров (мм) или менее; мелкие частицы, обозначенные как PM2.5, диаметром 2,5 мм или менее; ультратонкие частицы; и сажа. Для контроля уровня загрязнения атмосферы этими суспендированными частицами используются счетчики частиц, позволяющие сокращать количество частиц, связанных с конкретным источником (например, сгорание) или технологией (например, производство электроэнергии). Моделирование данных о частицах из счетчиков частиц, распределенных по всему миру, дает информацию о тенденциях в отношении качества воздуха и его миграции.