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潔凈室簡介（1）
2022-06-08
隨著國內科研實力的快速加強，各大科研院所的光學實驗室都在進行升級。從原先的普通實驗室升級成潔凈實驗室，或是從低等級潔凈室升級為高等級潔凈室。本文簡單介紹一下潔凈室，后面會介紹潔凈室鞋服使用和收納注意點。
什么是潔凈室
潔凈室是指針對特定生產或研發(fā)工作而設計的一種優(yōu)化環(huán)境控制的工作環(huán)境或工作房間。潔凈室對環(huán)境內的粒子具有嚴格的控制，包括空氣中的灰塵、菌落以及一些特殊蒸汽顆粒。潔凈室具備不同的潔凈等級，對應潔凈室內的粒子數(shù)量級。目前常用的潔凈室標準是ISO1644-1 國際標準，以及相對應的美國FED STD 209E標準，見表1。
上表中，兩種標準潔凈度等級設計基本上一一對應。我們設計潔凈室時經常提到的百級、千級、萬級潔凈室均采用的是US209E標準，分別對應ISO標準級別中的5級、6級和7級。
潔凈室標準上，對不同大小的顆粒做了分類。千級及以下潔凈度指標一般關注0.3 μm，0.5 μm 和 >5 μm三種大小粒子數(shù)量。而這三種尺寸粒子也是對各類光學實驗影響最大的粒子。
潔凈室凈化設計
為了保證潔凈室達到良好的潔凈度標準，潔凈室一般采用多級過濾的設計，如圖1所示：
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常規(guī)潔凈室空氣循環(huán)過濾系統(tǒng)基本與圖1所示結構類似。潔凈室空氣系統(tǒng)采用循環(huán)過濾的方式保證潔凈室內顆粒數(shù)量保持在一個穩(wěn)定的水平。經過多次過濾的潔凈空氣從潔凈室頂部往下吹拂，后經過回風口再回到初效過濾器前方，再次循環(huán)進入實驗室內。同時為了保證潔凈室內的空氣質量，也有新風參與到循環(huán)中來。
該設計中有三處粒子過濾裝置：初效過濾器、中效過濾器以及高效過濾器。其中初效過濾器主要用來過濾尺寸 ≥ 5 μm顆粒，且過濾效率最大不超過80%；中效過濾器對于 ≥ 1 μm顆粒過濾效率最高不超過70%；高效過濾器是主要起作用的空氣過濾器，可以攔截所有直徑 ≥ 0.1 μm的顆粒，且過濾效率為99.999%（GB13554-92）。
當然在實際的潔凈室設計中，針對不同的應用場景，細節(jié)上會存在比較明顯的差異。比如現(xiàn)在大部分潔凈室設計廠商會將初效、中效過濾器合二為一，用初中效過濾袋來代替兩層過濾。而且針對不同潔凈度要求，高效過濾器排布的密度也不一樣。一般來說，潔凈度要求越高，高效過濾器密度也越高。
作為潔凈室的用戶，該如何測量潔凈室內的空氣潔凈度呢？用激光粒子計數(shù)器。利用空氣中顆粒對激光的散射作用，來做粒子數(shù)計數(shù)。通常在進行潔凈度檢測時，我們會在潔凈室內選定幾處測量點位，定時、定點測量。這樣可以有效地監(jiān)控到實驗室內整個顆粒數(shù)量的變化。
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除了粒子數(shù)，光學潔凈室還需要隨時關注以下幾個指標：風壓、空氣濕度、溫度。
為了保證潔凈室的潔凈度，潔凈室相對于室外必須要長期保證一個穩(wěn)定的氣壓差。正常來說萬級、千級潔凈室氣與外部氣壓差要保證在10 – 15 Pa。如此才能保證室外空氣不會從縫隙進入潔凈室內部。在關注風壓的同時，也要保證高效過濾器下的進風風速。因為不同規(guī)格的潔凈室，對潔凈室內空氣換氣次數(shù)也有明確指標要求。具體指標遵循GB50073-2001《潔凈廠房設計規(guī)范》標準：
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光學實驗室內對溫度、濕度也會有明確要求。因為實驗中用到的大部分設備、元件以及科研工作人員均需要一個適宜、穩(wěn)定的工作環(huán)境。對于常規(guī)光學實驗室，基本上以照顧人員舒適度并適當兼顧設備為主，常規(guī)溫度控制在23 ± 2℃，濕度在55 ± 5%。而針對特殊工藝、特殊材料的專門實驗室內，溫濕度參數(shù)控制更嚴格。比如一般半導體工藝車間，需要實現(xiàn)溫、濕度上下浮動 <1℃/ 1%。在常規(guī)光學實驗室內，有時候需要一個更高規(guī)格的潔凈空間來完成特定功能。正常有以下兩種方法能夠快速、簡易實現(xiàn)需求：
在實驗室內添加潔凈工作臺。常規(guī)潔凈工作臺潔凈度可以達到百級潔凈度標準。絕大部分對潔凈度有要求的實驗系統(tǒng)搭建，百級潔凈工作臺基本可以滿足要求。對于潔凈度等級要求更高的，可以選擇十級工作臺。
實驗室內搭建高潔凈度潔凈棚。如果需要稍大面積的高潔凈度工作區(qū)間，則可以在潔凈室內搭建一套潔凈棚。潔凈棚會另外增加一套高效過濾器，可以明顯提高潔凈度。選用搭建潔凈棚的方案對原先潔凈室挑高有一定要求，如果原先實驗室挑高不足的，則無法搭建內部潔凈棚。
潔凈室日常管理
光學潔凈室施工完成并驗收通過并不代表擁有了一個潔凈空間。實驗室潔凈度的保持更看重日常使用過程中的持續(xù)維護和保養(yǎng)。正常潔凈室設計滿足不停機24小時工作工況，理想情況下，也推薦光學潔凈室保持連續(xù)開機。在潔凈室日常管理需要遵循以下幾個要點：
進出潔凈室需更衣，潔凈室專用鞋服也需要定期尋找專業(yè)機構清洗。
潔凈室所有進出口地面均需要鋪設粘塵地墊或粘塵貼，以最大限度降低人員攜帶污染源進入。
潔凈室需定期清潔整理，所用清潔工具包含：潔凈室專用吸塵器，粘塵滾輪，無塵拖把，無塵布等。
潔凈室顆粒數(shù)、溫濕度均需要日常監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)異常情況及時排查。并根據(jù)無塵室顆粒數(shù)增加情況，定期更換各級過濾器。其中初中效袋3-6個月更換一次，高效過濾器根據(jù)監(jiān)測情況酌情調整，一般1-2年更換一次。
高產塵物品不能進潔凈室，其中包括：各類常規(guī)紙張、噴墨打印機、各類包裝紙盒等。
潔凈室內部不允許吃喝。
所有進出物料走專用通道，進入潔凈室物料需要除塵?；蜃邔Ｓ迷O備風淋通道或外部擦拭，清潔干凈后才能進入潔凈室。
節(jié)能
為了在保持潔凈室潔凈度的同時降低能耗，潔凈室可以設計待機工況。待機工況在潔凈室無人或內部不開展活動時開啟。處于待機工況時，潔凈室依照滿足潔凈度標準的最低能耗運轉。潔凈室溫濕度指標適當放寬，空氣循環(huán)次數(shù)下降為常規(guī)循環(huán)次數(shù)的一半或者更低。