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苏州鸿基洁净科技股份有限公司尘埃粒子计数器的检测和校准现状

[导读]尘埃粒子计数器是用来评价洁净环境洁净度等级的重要仪器,近年来,尘埃粒子计数器的量值溯源一直是国内外计量机构的研究重点,目前被广泛认可的苏州鸿基洁净科技股份有限公司尘埃粒子计数器的溯源方法有两种:一是采用参加全国比对的尘埃粒子计数器与待检尘埃粒子计数器进行比对

尘埃粒子计数器是用来评价洁净环境洁净度等级的重要仪器,近年来,尘埃粒子计数器的量值溯源一直是国内外计量机构的研究重点,目前被广泛认可的尘埃粒子计数器的溯源方法有两种:一是采用参加全国比对的尘埃粒子计数器与待检尘埃粒子计数器进行比对;另一种是通过凝结核粒子计数器溯源至气溶胶静电计,最终溯源至计量基准电流之上。本文将综述尘埃粒子计数器的检测和校准方法以及存在问题。

尘埃粒子计数器是一种用于监测洁净环境(如微电子企业的洁净厂房、药厂的洁净室、医院的洁净手术间等)空气中悬浮粒子的粒径分布和浓度的仪器,并以此来评价洁净室的洁净度等级。多年来,尘埃粒子计数器的校准溯源一直是国内外计量机构研究和关注的重点,目前,国内使用的尘埃粒子计数器性能评价标准有国标GB/T 6167-2007《尘埃粒子计数器性能试验规范》[1]和国际标准ISO 21501-4《粒径分布的测定-光散射式尘埃粒子计数器》。[2]国内现行的尘埃粒子计数器校准规范是JJF 1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》,[3]此外,“尘埃粒子计数器—凝结核粒子计数器—气溶胶静电计”的逐级溯源方法也是被广泛认可的尘埃粒子计数器校准方法。[4]本文将综述尘埃粒子计数的性能检测和校准溯源方法以及在检测校准中存在的问题。 1 尘埃粒子计数器的应用和发展 目前市面上的尘埃粒子计数器都是基于光散射原理,因此也称之为光散射式尘埃粒子计数器,其工作原理是:利用空气中的悬浮粒子对光线的散射作用,然后将散射光脉冲信号转为相应的电脉冲信号,根据电脉冲信号的强弱即可确认悬浮粒子的大小,根据电脉冲信号的多少即可确定粒子的数目。[5]世界上第一台尘埃粒子计数器诞生于20世纪40年代后期的美国,最初是用于探测空气传播的化学试剂,其主要部件包括:白光光源、光阑和光电倍增管等。[6]由于白光光源对小于0.3μm的粒子响应很差,很多仪器虽然标出了0.3μm的粒径通道,实际只适合检测大于等于0.5μm的粒子。此后随着科学技术的发展,白光光源逐渐被稳定性高、单色性好、寿命长的激光所取代,光电倍增管也逐渐被体积更小,性能更优的光电二极管所取代,光学系统也越来越精密,由此,尘埃粒子计数器的各项性能都有了很大的提升,[5]到九十年代,美国已经研制出了最小检测粒径为0.1μm的尘埃粒子计数器。最初,尘埃粒子计数器的生产和研究主要集中在国外,国外粒子计数器生产厂家主要有美国的TSI,Lighthouse,Metone,PMS,HACH,日本的Kanomax,Fluke,Rion等。我国在20世纪70年代才开始研制和生产尘埃粒子计数器,最初采用的光源也是白光,采样流量只有1.0L/min,由于起步晚,各方面的技术都与国外相差一大截。直到90年代初,南京理工大学与苏州净化设备厂共同研制出采样流量为2.83L/min,型号为Y09-06的激光尘埃粒子计数器,才标志着我国能自主生产激光尘埃粒子计数器。[7]目前国内生产尘埃粒子计数器的厂家越来越多,技术也越来越成熟,落后的白光光源也基本被激光所取代,目前国产的尘埃粒子计数器最小检测粒径为0.3μm,采样流量有2.83L/min、28.3L/min、50L/min和100L/min四种规格,部分优秀国产尘埃粒子计数器在各方面的性能已接近或者优于同类的进口仪器。 2 尘埃粒子计数器的检测和校准方法 尘埃粒子计数器属于精密的光学设备,其光学系统会随着时间而老化,其检测系统也会随着使用频率的增加而出现偏差,为了保证检测结果的准确可靠,必须定期对其性能参数进行检测和校准溯源。 2.1 性能检测方法 目前,国内使用的尘埃粒子计数器性能评价标准有国标GB/T 6167-2007和国际标准ISO 21501-4:2008。国标GB/T 6167-2007检测项目主要包括粒径档响应电压、粒径档准确性、计数效率、伪计数等;而ISO 21501-4:2008的项目有计数效率、粒径分辨率、误计率等,两者的测试项目基本一致。这两项标准更适用于仪器出厂前的型式试验和出厂质量检验,该标准对于尘埃粒子计数器生产企业的产品质量提升有很重要的意义,但却不适合计量检定机构后续的量值溯源,因为绝大多数尘埃粒子计数器都没有留出检测粒径档响应电压的端口,如需使用该方法校准仪器就需要拆卸机箱,不仅工作量大还会增加损坏仪器的风险,而且还可能对测量结果产生不利影响。 2.2 校准溯源方法 为了满足尘埃粒子计数器的溯源要求,1988年我国制定了尘埃粒子计数器检定规程JJG 547-1988《尘埃粒子计数器检定规程》,[8]检定项目包括自净、测量粒径分布的重复性和准确度、以及单分散粒子的测量离散度。规程规定在进行测量粒径分布的重复性和准确度检测时采用多分散的标准粒子,虽然更接近于实际工作情况,但操作难度较大,不便于溯源工作的开展。因此,2008年将该规程修订为JJF 1190-2008《尘埃粒子计数器校准规范》,该规范提出用标准粒子发生装置产生标准粒子气溶胶,以精密尘埃粒子计数器(参加全国比对的仪器)作为标准器,校准在前一版检定规程并未涉及的但又至关重要的指标:粒子浓度,校准原理是:利用粒子发雾装置发生某一粒径档的稳定单分散气溶胶粒子,精确控制采样流速,同时启动精密尘埃粒子计数器和被校尘埃粒子计数器,在规定采样周期内分别给出单位体积内粒子数量的测试结果,当两者测试结果的偏差符合相应的技术要

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