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高效和超高效过滤器的检测
更新时间:2015-08-13 08:12:15   来源:    浏览次数:

      摘要 通过讨论目前国内检测方法中存在的一些问题,对国内外HEPA/ULPA 过滤器测试的主要标准进行了比较,介绍了EN1822 标准的测试理念与测试方法。本文对气溶胶、计数器和探头移动性的选择进行了分析,确定本课题的实验设备和实验形式。对滤料测试台和过滤器测试台的流程与步骤进行了介绍,同时为了确保实验结果的精确度,着重提出了几点注意事项,并结合国情,提出MPPS 法在国内的发展前景,而且指出测试成本将成为HEPA 过滤器尤其是ULPA 过滤器成本的主要部分。

1 引言

      高效/超高效空气过滤器(以下简称HEPA/ULPA)在微电子、航空、制药业、医疗、生物、食品核工业等洁净空间有着广泛的应用,是实现洁净空间最关键的末端产品。为了保证产品质量与环境控制,各国均制定了严格的检测标准。目前,HEPA/ULPA 的性能检测方法成为我国净化行业讨论的热点之一。

      我国20 世纪50 年代末防化部门为了检验滤毒罐及滤料,开始从苏联引进了油雾法,到60 年代初,为了适应集体防护器材和原子能工程空气过滤器发展的要求,防化部门对油雾法进行了改进,使之用于过滤器及其滤料的检测。1963 年,当时的预防医学院劳卫所与哈建工学院联合研究并制成了滤料的钠焰法测试装置,1965 年,清华大学核研院研制成功国内第一台高效过滤器钠焰法实验台[1]。

      70 年代特别是改革开放以后空气过滤器得到极大发展与应用,鉴于这两种试验方法的技术相对成熟,在我国使用得相当普遍,在80 年代制定国标GB6165 时规定把油雾法和钠焰法均作为我国高效空气过滤器与滤料标准的测试方法。但随着微电子的飞速发展,生产环境要求控制的粒径越来越小。尘埃浓度控制越来越低,甚至空气过滤器检测用的试验尘钠盐与油雾本身也对芯片构成污染。为此,对空气过滤器性能检测试验尘提出了新的要求,迫切需要发展新的检测方法。

      80 年代曾有倾向采用的DOP 法,但考虑到用加热发生气溶胶方法易使DOP 附着于过滤器表面,而且发生装置庞大;另外DOP 气溶胶有致癌作用【3】。根据同济大学医学院微核试验结果显示,DOP 能引起染色体丢失或断裂等染色体畸变,其对后代的潜在危害性可能更为严重。尽管国际上对于DOP 是否致癌到目前仍争论不休,但对DOP 存在潜在的致癌危险,已开始采取相应的措施,用DOS 替代并限制DOP 的使用范围。德国标准DIN24183 率先提出了最容易穿透粒径(Most Penetrating Particle Size,简称MPPS)的概念,并采用最容易穿透粒径来检测效率的方法。认为不同的滤料和不同的滤速最容易穿透微粒的粒径是不同的,因此起先应该在额定风量下,由粒径和效率关系曲线上找出该过滤器的最容易穿透粒径,然后以此微粒粒径再测试其效率或用于扫描检漏。可以说最容易穿透粒径的检测法是目前最严格的试验方法。因此欧洲标准化协会颁布了EN1822 标准“高效空气过滤器(HEPA 和ULPA)”,采用最容易穿透粒径效率替代其它测试方法。

根据EN1822,过滤器的测试可以分为以下几种:

      ·厂家测试-MPPS 的确定-泄漏测试-过滤器全效率测试

      ·现场测试-泄漏测试-过滤器全效率测试许多芯片生产商如Intel 公司要求过滤器供应商在2002 年7 月供应的空气过滤器必须具有EN1822 的证书。HEPA/ULPA 的性能主要取决于滤料,本文拟以EN1822 先进的测试理念与测试方法,结合国情,研发国内检测方法与仪器。

2 测试理念与方法

      测试滤料和过滤器效率时,涉及到试验用的气溶胶物性,气溶胶分散度以及检测方法。如单分散相或多分散相气溶胶,气溶胶产生的方法和粒子计数方法(分别为总计数法和含粒径的分析方法)。由于总计数法不提供粒径大小的信息(需要再利用微分迁移率分级器(DMA)把所需要粒径的粒子分离出来),为此,EN1822 将单分散气溶胶试验方法视为标准方法。采用单分散气溶胶进行测试时,既可以使用光学粒子计数器(如激光粒子计数器),也可以使用凝结核计数器。使用凝结核计数器(CNC)时,工作不正常的气溶胶发生器有可能产生一些小粒子,使CNC 认为其为正常粒子,以至于在确定局部效率时造成相当大的误差[11]。为此,本实验采用激光粒子计数器。通过比较NaCl、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、石蜡油、矿物油、玉米油、癸二酸二辛酯(DOS)以及聚苯乙烯乳胶球(PSL)等的特性,考虑到PSL 气溶胶对于室内空气中的颗粒物更具有代表性,它的单分散性很好,不可燃,对人体无伤害,本课题滤料试验台采用PSL 气溶胶。

      在进行过滤器的全效率测试时,有两种方法:①使用固定采样探头的测量方法;②下游使用可移动的探头测量方法,即扫描法。由于在检漏过程中也要用到扫描法,所以建议将扫描法用作过滤器的全效率检测,这样可以节省投资。


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