الجسيمات هي أعداء غير مرئيين في غرف التنظيف. سواء كان الأمر يتعلق بعيب بحجم 10 نانومتر على رقاقة أشباه الموصلات أو التلوث الميكروبي في قارورة معقمة، فإن نقل الجسيمات يحدد إنتاجية المنتج وسلامته وامتثاله للمعايير.
فهم كيف تستقر الجسيمات وتنتشر وتتحرك مع تدفق الهواء يُعدّ أساس مكافحة التلوث. بينما تُعتبر معايير مثل ISO 14644 تحديد عدد الجسيمات المسموح به، هو سلوك من الجسيمات التي تحدد ما إذا كانت تلك الحدود قابلة للتحقيق.
تتناول هذه المقالة الآليات الأساسية الثلاث لسلوك الجسيمات في الغرف النظيفة: الترسيب والانتشار والنقلويربطها بتطبيقات صناعية في مجالات أشباه الموصلات والمستحضرات الصيدلانية وعلم القياس والأجهزة الطبية.
تنشأ الجسيمات من مصادر عديدة:
الموظفين: ارتداء الملابس، قشور الجلد، الشعر، الحركة.
العمليات: القطع، والتشغيل الآلي، والتعبئة والتغليف.
معدات: مواد التشحيم، الاهتزاز، التآكل.
مزود الهواء: عدم كفاية الترشيح أو تسربات في القنوات.
إن فهم السلوك يعني معرفة ليس فقط ماذا الجسيمات موجودة، ولكن كيف يتحركون.
تتأثر الجسيمات الكبيرة (>5 ميكرومتر) بشكل أساسي بـ خطورة. تتساقط هذه المواد من المحلول وتستقر على الأسطح، حيث يمكنها أن تلوث مناطق تلامس المنتج.
الحجم والكتلة: تترسب الجسيمات الأثقل بشكل أسرع.
الاتجاه تدفق الهواء: يقلل التدفق الصفائحي الرأسي من خطر الترسيب.
السطوح: تجذب الأسطح اللزجة أو المشحونة الجزيئات بسهولة أكبر.
في عمليات تعبئة الأدوية المعقمة، يمكن أن تستقر الجزيئات التي يتساقطها المشغلون مباشرة في القوارير إذا كانت سرعة تدفق الهواء منخفضة للغاية. لهذا السبب مناطق التدفق الصفائحي من الدرجة الأولى إلزامية.
الجسيمات الصغيرة (<0.5 ميكرومتر) خفيفة بما يكفي لتتأثر بـ الحركة البراونية—تصادمات عشوائية مع جزيئات الهواء. بدلاً من السقوط، منتشر في جميع أنحاء الفضاء.
غالباً ما تنتج العيوب النانومترية في أشباه الموصلات عن جسيمات دون الميكرون.
يصعب التنبؤ بالجسيمات المنتشرة وإزالتها.
لا تستطيع تقنيات تصوير تدفق الهواء التقليدية رصد الانتشار، مما يجعل معايير جسيمات PSL أمر بالغ الأهمية للمعايرة.
يتم نقل معظم الجسيمات (0.5-5 ميكرومتر) بواسطة تيارات تدفق الهواءتعتمد حركتهم على:
سرعة الهواء (التدفق الصفائحي مقابل التدفق المضطرب).
عوائق (المعدات، المشغلون).
تدرجات الضغط (بين المناطق النظيفة).
لا يمكن التنبؤ بتيارات الهواء بشكل كامل من خلال التصميم. ولهذا السبب أجهزة ضباب غرف نظيفة لا غنى عنها: فهي تجعل نقل الجسيمات غير المرئي مرئيًا في الوقت الحقيقي.
الطباعة الحجرية: عيوب دون الميكرون ناتجة عن الانتشار المحمول جواً.
التعامل مع الرقاقة: الترسيب الناتج عن النقل على أسطح الرقائق.
حل: دمج معايير معايرة الرقاقات مع دراسات تدفق الهواء.
خطوط التعبئة: يُعدّ الاستقرار الخطر الرئيسي.
غرف خلفية: يمكن أن يؤدي النقل المضطرب إلى نقل الملوثات إلى مناطق حرجة.
حل: التحقق من صحة مع أجهزة توليد الضباب بالنيتروجين السائل.
الغرسات والأدوات الجراحية: يُعدّ الترسيب السطحي أمراً بالغ الأهمية.
التشخيص: انتشار الجزيئات دون الميكرون يُعرّض نتائج الاختبارات للخطأ.
عدادات الجسيمات: يتطلب معايرة مقابل أحجام الجسيمات المعروفة.
خرز PSL توفير إمكانية التتبع وفقًا لمعايير المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST).
أنظمة التدفق الصفائحي: تقليل الترسيب والنقل الاتجاهي.
ترشيح HEPA/ULPA: يزيل الجزيئات المحمولة جواً قبل الدخول.
تصور تدفق الهواء: يؤكد أن النظرية تتطابق مع التطبيق.
معايير المعايرة: ضمان دقة القياس لأدوات المراقبة.
تتحرك الجسيمات بثلاث طرق أساسية: الترسيب والانتشار والنقلكل منها ينطوي على مخاطر فريدة تعتمد على الصناعة والعملية. من خلال الجمع تصميم التدفق الصفائحي، والترشيح المناسب، وأدوات التصوير، ومعايير معايرة الجسيماتتحقق الغرف النظيفة أعلى مستويات التحكم في التلوث.
منذ 1992، Applied Physics تُعدّ شركتنا من الشركات الرائدة عالميًا في مجال توفير معايير دقيقة للتحكم في التلوث وعلم القياس. نتخصص في تصوير تدفق الهواء، ومعايير حجم الجسيمات، وحلول تطهير غرف الأبحاث في البيئات الحساسة.
