高效和超高效過(guò)濾器的檢測(cè)
高效和超高效過(guò)濾器的檢測(cè)
1引言
高效/超高效空氣過(guò)濾器（以下簡(jiǎn)稱HEPA/ULPA）在微電子、航空、制藥業(yè)、醫(yī)療、生物、食品核工業(yè)等潔凈空間有著廣泛的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)潔凈空間關(guān)鍵的末端產(chǎn)品。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量與環(huán)境控制，各國(guó)均制定了嚴(yán)格的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，HEPA/ULPA的性能檢測(cè)方法成為我國(guó)凈化行業(yè)討論的熱點(diǎn)之一。
我國(guó)20世紀(jì)50年代末防化部門(mén)為了檢驗(yàn)濾毒罐及濾料，開(kāi)始從蘇聯(lián)引進(jìn)了油霧法，到60年代初，為了適應(yīng)集體防護(hù)器材和原子能工程空氣過(guò)濾器發(fā)展的要求，防化部門(mén)對(duì)油霧法進(jìn)行了改進(jìn)，使之用于過(guò)濾器及其濾料的檢測(cè)。在80年代制定國(guó)標(biāo)GB6165時(shí)規(guī)定把油霧法和鈉焰法均作為我國(guó)高效空氣過(guò)濾器與濾料標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法。但隨著微電子的飛速發(fā)展，生產(chǎn)環(huán)境要求控制的粒徑越來(lái)越小。塵埃濃度控制越來(lái)越低，甚至空氣過(guò)濾器檢測(cè)用的試驗(yàn)塵鈉鹽與油霧本身也對(duì)芯片構(gòu)成污染。為此，對(duì)空氣過(guò)濾器性能檢測(cè)試驗(yàn)塵提出了新的要求，迫切需要發(fā)展新的檢測(cè)方法。
80年代曾有傾向采用的DOP法，但考慮到用加熱發(fā)生氣溶膠方法易使DOP附著于過(guò)濾器表面，而且發(fā)生裝置龐大；另外DOP氣溶膠有致癌作用【3】。根據(jù)同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院微核試驗(yàn)結(jié)果顯示，DOP能引起染色體丟失或斷裂等染色體畸變，其對(duì)后代的潛在危害性可能更為嚴(yán)重。盡管國(guó)際上對(duì)于DOP是否致癌到目前仍爭(zhēng)論不休，但對(duì)DOP存在潛在的致癌危險(xiǎn)，已開(kāi)始采取相應(yīng)的措施，用DOS替代并限制DOP的使用范圍。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN24183率先提出了容易穿透粒徑（MostPenetratingParticleSize，簡(jiǎn)稱MPPS）的概念，并采用容易穿透粒徑來(lái)檢測(cè)效率的方法。認(rèn)為不同的濾料和不同的濾速容易穿透微粒的粒徑是不同的，因此起先應(yīng)該在額定風(fēng)量下，由粒徑和效率關(guān)系曲線上找出該過(guò)濾器的容易穿透粒徑，然后以此微粒粒徑再測(cè)試其效率或用于掃描檢漏。可以說(shuō)容易穿透粒徑的檢測(cè)法是目前嚴(yán)格的試驗(yàn)方法。因此歐洲標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)頒布了EN1822標(biāo)準(zhǔn)“高效空氣過(guò)濾器（HEPA和ULPA）”，采用容易穿透粒徑效率替代其它測(cè)試方法。
根據(jù)EN1822，過(guò)濾器的測(cè)試可以分為以下幾種：
廠家測(cè)試－MPPS的確定－泄漏測(cè)試－過(guò)濾器全效率測(cè)試
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試－泄漏測(cè)試－過(guò)濾器全效率測(cè)試許多芯片生產(chǎn)商如Intel公司要求過(guò)濾器供應(yīng)商在2002年7月供應(yīng)的空氣過(guò)濾器必須具有EN1822的證書(shū)。HEPA/ULPA的性能主要取決于濾料，本文擬以EN1822先進(jìn)的測(cè)試?yán)砟钆c測(cè)試方法，結(jié)合國(guó)情，研發(fā)國(guó)內(nèi)檢測(cè)方法與儀器。
2測(cè)試?yán)砟钆c方法
測(cè)試濾料和過(guò)濾器效率時(shí)，涉及到試驗(yàn)用的氣溶膠物性，氣溶膠分散度以及檢測(cè)方法。如單分散相或多分散相氣溶膠，氣溶膠產(chǎn)生的方法和粒子計(jì)數(shù)方法（分別為總計(jì)數(shù)法和含粒徑的分析方法）。由于總計(jì)數(shù)法不提供粒徑大小的信息（需要再利用微分遷移率分級(jí)器（DMA）把所需要粒徑的粒子分離出來(lái)），為此，EN1822將單分散氣溶膠試驗(yàn)方法視為標(biāo)準(zhǔn)方法。采用單分散氣溶膠進(jìn)行測(cè)試時(shí)，既可以使用光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器（如激光粒子計(jì)數(shù)器），也可以使用凝結(jié)核計(jì)數(shù)器。使用凝結(jié)核計(jì)數(shù)器（CNC）時(shí)，工作不正常的氣溶膠發(fā)生器有可能產(chǎn)生一些小粒子，使CNC認(rèn)為其為正常粒子，以至于在確定局部效率時(shí)造成相當(dāng)大的誤差[11]。為此，本實(shí)驗(yàn)采用激光粒子計(jì)數(shù)器。通過(guò)比較NaCl、鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、石蠟油、礦物油、玉米油、癸二酸二辛酯（DOS）以及聚苯乙烯乳膠球（PSL）等的特性，考慮到PSL氣溶膠對(duì)于室內(nèi)空氣中的顆粒物更具有代表性，它的單分散性很好，不可燃，對(duì)人體無(wú)傷害，本課題濾料試驗(yàn)臺(tái)采用PSL氣溶膠。
在進(jìn)行過(guò)濾器的全效率測(cè)試時(shí)，有兩種方法：①使用固定采樣探頭的測(cè)量方法；②下游使用可移動(dòng)的探頭測(cè)量方法，即掃描法。由于在檢漏過(guò)程中也要用到掃描法，所以建議將掃描法用作過(guò)濾器的全效率檢測(cè)，這樣可以節(jié)省投資。ZWQlvmW
