在現(xiàn)代高科技制造工藝中,許多不同的過程都要求盡可能地減少微粒污染。隨著不斷改進的檢測技術(shù),為了使環(huán)境變得“更清潔”,總是對最低閾值提出更高的要求。標準的清潔實踐包括使用微粒檢測技術(shù)來控制和減少顆粒污染。這些實踐要求在不同級別進行微粒監(jiān)測,以消滅現(xiàn)有的微粒,限制引入新的微粒,并防止產(chǎn)生新的微粒。通過減少微粒污染,不僅可以增加產(chǎn)品的成品率,還可以檢查和避免出現(xiàn)大問題。
在制藥和半導(dǎo)體制造中,清潔的氣體經(jīng)常既是工藝材料也是制造過程中不可缺少的一部分。這些氣體可能是惰性氣體、可燃性氣體或有毒氣體,而且一般需要以不同壓力傳輸,壓力范圍從略高于環(huán)境壓力到高達每平方英寸幾百磅(psig)。這些氣體往往對純度和微粒清潔度有明確要求。達到這些要求最好的辦法是使用顆粒濃度監(jiān)測。許多生產(chǎn)工藝都要求使用非常潔凈的氣體,這些工藝規(guī)定每立方英尺(STP)允許存在1~10個尺寸為0.1或0.2 μm的微粒。顆粒測量系統(tǒng)(PMS)提供多種能夠檢測尺寸為0.1μm的微粒,它必須達到每平方英寸幾千磅的氣壓水平的要求。此外,PMS系統(tǒng)采用非侵入式監(jiān)測技術(shù),能夠處理各種惰性氣體、有毒氣體和可燃性氣系。
當空氣樣品從壓縮空氣管線中排出,微粒濃度不能受到任何影響??上У氖牵瑯悠返墨@取和處理往往會造成微粒損失,由其是當微粒尺寸增加超過1~2微米,微粒損失就會更嚴重。微粒損失在氣流擾動時出現(xiàn),在使用像噴嘴、閥門、取樣管等取樣設(shè)備時,這種情況非常常見。
由于微粒材料本身固有的惰性,在采樣系統(tǒng)中的微粒軌跡偏離氣流路線,致使微粒沉淀在采樣系統(tǒng)的內(nèi)壁上。正是這個原因,需要使用等速采樣和非破壞性測量。如果采樣監(jiān)測系統(tǒng)僅在環(huán)境壓力下工作,在樣品獲取后需要降低管線的壓力,那么在壓力改變過程中將無法避免更大微粒的損失。在這種情況下,測量將受到限制,只能測量直徑小于2.0-3.0μm的微粒。在監(jiān)測毒性氣體或者可燃性氣體時,出現(xiàn)泄露或排放至周圍環(huán)境的情況是不允許出現(xiàn)的。必須使用非破壞性觀測技術(shù)或者側(cè)流取樣管的正確容納。目前還沒有正式的標準可供參考。
由ASTM起草的《F01.10.07標準實踐:在壓縮氣體中使用自動光學(xué)微粒計數(shù)器確定微粒污染》(F01.10.07 Standard Practice For Determination Of Particulate Contamination In Compressed Gases Using An Optical Automatic Particle counter)初稿,就是這方面的方法論文獻 。這些經(jīng)由SEMI出版的標準討論在特定的清潔氣體中的微粒規(guī)范。這些標準討論在閾值、驗證方法和微粒測量范圍在0.02~0.2μm之間的最大微粒濃度。這個應(yīng)用說明書說明了如何使用在這兩個文獻草案提到的適用工序和標準流程質(zhì)譜儀(PMS)儀器來解決一些測量問題。
如果要按照管線壓力以最大的尺寸靈敏度測量微粒,PMS HPGP系列或CGS系列探針即可符合要求。HPGP系列探針與PDS-PA配合工作。PDS-PA是一種基于數(shù)據(jù)系統(tǒng)的微處理器。PDS-PA最多可以同兩個HPGP探針配合工作。如果要在高壓下采樣,可以選擇CGS系列探針。CGS探針與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)CGS-DAS配合工作。
如果使用標準的環(huán)境壓力微粒計數(shù)器來測量壓縮空氣管線中的微粒,在把樣本提取到計數(shù)器之前,可以使用PMS壓力擴散器將氣體管線壓力降低至環(huán)境水平。必須牢記的一點,在壓縮空氣管線中必須設(shè)置等速取樣,同時,在流動控制系統(tǒng)中直徑大于2.0 μm的微??赡軗p失掉。
在安裝采樣探針時,在高壓管線中,把直接采樣試管安裝到彎頭接管,而不是安裝曲形皮托管取樣管,這樣樣品試管就可以面朝氣流,從而盡可能減少損失。還可以把壓力分散器連接到采樣探針排放器。
不要使用這種方法檢查危險性氣體
在測量直徑僅為0.1μm的微粒時,PMS壓力分散器和適當?shù)拇髿鈮毫MS微粒計數(shù)器可以以預(yù)定的尺寸靈敏度工作。對于在特定壓力下的側(cè)流樣品測量,請使用適當?shù)腍PGP系列或CGS系列探針。