Методы контроля чистоты поверхностей в чистых помещениях Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 535.24 А.С. Дульянинов СГГ А, Новосибирск

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Измерение чистоты поверхностей в чистых помещениях - это важная часть любой программы контроля загрязнений, поскольку полученные таким образом данные позволяют персоналу, ответственному за обеспечение чистоты, оценить эффективность процедур очистки деталей и компонентов, рабочих поверхностей, ручных и иных инструментов, устройств для транспортировки, нового оборудования и поступающих снаружи в чистое помещение материалов и т.д.

Несмотря на то, что в чистых помещениях грязь никогда невозможно увидеть взглядом, результат уборки такого помещения может быть различен. Уборка может быть проведена хорошо, а может иметь неудовлетворительный результат. Поэтому эффективность уборки чистых помещений оценивается с помощью специальных методов контроля, определяющих количество загрязнений на поверхности до и после уборки.

Методы контроля уровня загрязнений в чистых помещений можно разбить на две основные группы: методы, основанные на визуальном осмотре, и методы с использованием специальных устройств для количественной оценки чистоты поверхностей. К первой группе относятся следующие методы:

- Размещение на входе в чистое помещение липких ковриков (покрытий). Метод контроля заключается в определении количества загрязнений по следам от обуви. Если уборка проведена эффективно, то следов ведущих из чистого помещения не должно быть видно. Могут быть заметны только следы, ведущие в чистое помещение, но не из него;

- Протирание влажным протирочным материалом (черного или белого цветов) поверхностей в чистом помещении для сбора возможных загрязнений. Степень загрязнения поверхности определяется в таком случае по количеству загрязнений, собранных материалом;

- Осмотр поверхностей чистого помещения с использованием ультрафиолетовых источников света. Этот метод позволяет увидеть флуоресценцию частиц и волокон, находящихся на поверхности (например, таким методом можно обнаружить свечение волокон от одежды, используемой в чистых помещениях).

- Воздействие на поверхность чистого помещения луча света высокой интенсивности, направленного в затемненном помещении под острым углом к поверхности. Таким методом контроля возможно определять загрязнение поверхности чистого помещения мелкими частицами и волокнами.

Очевидным недостатком визуальных методов оценки загрязнённости поверхностей является их субъективность, так различные специалисты

могут по-разному оценить чистоту одной и той же поверхности. К тому же в первых двух, из перечисленных методов, заметным фактором, влияющим на процесс определения загрязнений, являются силы адгезии, удерживающие частицы на поверхности.

Вторая группа методов по оценке чистоты поверхностей включает в себя следующие методы:

- Нанесение на поверхность липкой ленты, с последующим ее удалением, и подсчет, прилипших к её поверхности, частиц с помощью микроскопа;

- Подсчет частиц с использованием оптического счетчика - в жидкости или в воздухе - в зависимости от среды, которая применяется для того, чтобы доставить в измерительный прибор частицы, предварительно удаленные (с затратами некоторой энергии) каким-либо способом с контролируемой поверхности. Например, в некоторых случаях, для определения загрязнённости изготавливаемой продукции, используют ультрачистую воду, счетчик частиц в жидкости, ультразвуковой излучатель и емкость для воды, достаточно большую для того, чтобы в нее поместился контролируемый объект.

После измерения чистоты воды, залитой в резервуар, в него помещают исследуемую деталь и на определенное время включают ультразвуковой излучатель на фиксированной частоте. Затем вода вновь пропускается через счетчик частиц в жидкости. Сравнение результатов измерений до и после обработки детали позволяет оценить чистоту ее поверхности.

Преимуществом такого подхода является возможность измерения уровня чистоты всей поверхности контролируемой детали или изделия. К недостаткам следует отнести косвенный характер измерений, поскольку на результат могут влиять как эффективность транспортировки частиц, так и возможные изменения их физических или химических свойств вследствие погружения в воду или воздействия ультразвука.

Другим примером является оптический счетчик частиц со специальной измерительной головкой. Струя воздуха под давлением попадает внутрь измерительной головки и проходит над измеряемым участком поверхности. На центральной оси измерительной головки расположен выходное отверстие, соединенное с источником разрежения (прибором). Частицы с поверхности эффективно засасываются в него и попадают в счетчик аэрозолей. Преимуществом этого способа является возможность проведения измерений чистоты любого плоского участка поверхности. К очевидным недостаткам следует отнести зависимость точности измерений от условий окружающей среды вокруг контролируемого объекта. Другим заметным фактором, влияющим на процесс измерений, являются силы адгезии, удерживающие частицы на поверхности. Практически уже частицы диаметром менее 1,0 мкм трудно удалить с поверхности, а если при этом частицы несут электростатические заряды, то лишь незначительная часть таких частиц оторвется от поверхности и достигнет счетчика. Третьим фактором,

влияющим на результаты измерений, являются индивидуальные особенности техники измерений конкретного оператора. Поскольку измерительная головка перемещается вручную, результат измерения может зависеть как от скорости, с которой перемещается головка, так и от того, насколько плоской является контролируемая поверхность.

Все рассмотренные методы имеют один общий недостаток: их

результаты нельзя считать полностью объективными, поскольку отсутствует непрерывность контроля загрязненности и недостаточна быстрота проводимых анализов, вследствие чего снижается точность определения эффективности уборки поверхностей.

Таким образом, проведённый анализ существующих методов контроля загрязнённости поверхностей чистых помещений, позволяет сделать вывод, о необходимости разработки нового метода и приборов, которые бы удовлетворяли всем требованиям объективной оценки загрязнённостей поверхностей в современных чистых помещениях.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ Р ИСО №14644-5-2005 Чистые помещения и связанным с ними контролируемые среды [Текст]. М.: Изд-во стандартов 2005. - 31с.

2. В. Уайт «Технология чистых помещений. Основы проектирования, испытаний и эксплуатации» М.: Изд-во "Клинрум", 2002. - 304 с.

3. В. Уайт «Проектирование чистых помещений» М.: Изд-во "Клинрум", 2005.

© А.С. Дульянинов, 2006