Máy đếm tiểu phân hạt bụi và các tiêu chí chọn máy đếm tiểu phân hạt bụi

Việc chọn thiết bị máy đếm hạt tiểu phân (hạt bụi) phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau như môi trường sản xuất mà bạn đang muốn giám sát (là nhà máy sản xuất linh kiện điện tử, chip, hay điện thoại di động thông minh,…) cổng kết nối đầu ra, lưu lượng và kích thước hạt cần đo lường mong muốn. Bài viết này sẽ xác định các tính năng cần tập trung cho ứng dụng mà bạn đang tìm kiếm

Thế nào là máy đếm hạt bụi tiểu phân?

- Tất cả các máy đếm tiểu phân trong không khí đều có một định dạng lưu lượng thể tích nhất định. Và tốc độ của dòng không khí chạy qua máy đếm tiểu phân. Đơn vị lưu lượng thường là dạng mét khối trên phút (CFM) hoặc lít trên phút (LPM). Máy đếm tiểu phân được hiệu chuẩn theo một lưu lượng nhất định. Và độ chính xác kích thước phụ thuộc vào lưu lượng đó.

- Để đáp ứng các tiêu chuẩn phân loại phòng sạch (ISO 14644). Máy đếm tiểu phân sẽ lấy một lượng mẫu không khí dựa trên thể tích để cung cấp dữ liệu thông kê.

Tiêu chuẩn và chứng nhận phòng sạch

- Bảng tiêu chuẩn được trích đoạn bên dưới là từ phiên bản ISO 14644-1:2015 – Bảng phân loại khí sạch dựa trên nồng độ hạt tiểu phân. Bảng tiêu chuẩn ISO mô tả giới hạn kích cỡ của hạt tiêu phân từ 0.1,0.3, và 0,5 µm. Các phòng sạch phổ biến ở các nhà máy sản xuất hiện nay đều ở cấp độ sạch ISO 5 và ISO 6.

- Để đáp ứng tiêu chuẩn phòng sạch ISO 14644-1: 2015, máy đếm tiểu phân có lưu lượng 1 CFM phải lấy mẫu trong vòng 35 phút. Tương đương với một mét khối. Lưu lượng nhanh hơn giúp đạt được thông số kỹ thuật ISO trong thời gian ngắn hơn. Do đó máy đếm tiểu phân có lưu lượng 50 LPM có thể lấy mẫu một mét khối chỉ trong vòng 20 phút.

- Giám sát phòng sạch theo phân loại phòng sạch ISO yêu cầu thông số kỹ thuật tập trung tối đa của máy đếm hạt để đạt vượt giới hạn cấp sạch ISO. Ví dụ, để giám sát phòng sạch cấp độ 5 đối với hạt 0.1 µm. Nồng độ tối đa của máy đếm hạt phải lớn hơn 100.000 hạt/m3 (2.841 hạt/ft3).

- Sử dụng máy đếm hạt 0,3 µm để theo dõi cùng một cấp độ 5 yêu cầu nồng độ tối đa của máy đếm hạt lớn hơn 10.2000 hạt/ m3 (290 hạt/ ft3). Đây là những giới hạt dễ dàng đạt được với hầu hết các máy đếm hạt hiện đại mới nhất.

Lưu ý: rằng không có thông số kỹ thuật nào trong bảng ISO có kích cỡ hạt tiểu phân 0,1 µm cao hơn  ISO cấp 6. Vì thế không cần phải có máy đếm tiểu phân với kích cỡ hạt nhỏ hơn 0,1 µm.

Giải pháp chọn máy để đạt chứng nhận cấp độ phòng sạch theo tiêu chuẩn phòng sạch theo bảng bên dưới:

Giám sát phòng sạch THƯỜNG XUYÊN và giám sát phòng sạch LIÊN TỤC (online)

Giám sát phòng sạch thường xuyên

- Để chứng minh tuân thủ ISO, việc giám sát phòng sạch thường xuyên yêu cầu lấy mẫu không khí. Để đo đếm theo các khoảng thời gian xác định không quá 60 phút trong khi vận hành. Hệ thống Manifold là giải pháp ít tốn kém nhất và nên được cài đặt trong quá trình xây dựng phòng sạch.

- Máy đếm tiểu phân xách tay được kết nối với hệ thống này có thể được cài đặt bất cứ lúc nào. Manifold là một hệ thống nhiều đầu hút mẫu không khí. Bao gồm 16 hoặc 32 cổng lấy mẫu với một đường ống duy nhất. Kết nối với máy đếm hạt tiểu phân. Các mẫu không khí sẽ tuần tự từ mỗi cổng của Manifold đưa vào máy đếm tiểu phân. Sau đó lặp lại qui trình.

- Tuy nhiên, do một bộ manifold có nhiều đầu hút mẫu. Và vận hành theo quy trình hút tuần tự từng đầu. Nên có nguy cơ lỡ mất những điểm không được theo dõi liên tục.

Giám sát phòng sạch liên tục

- Giám sát liên tục đòi hỏi phải lấy mẫu liên tục. Phương pháp này liên tục thu thập dữ liệu. Vì vậy sẽ không bỏ lỡ các sự cố bất ngờ hoặc những điểm có nguy cơ cần theo dõi. Khoảng thời gian mẫu có thể là bất kỳ thời lượng nào. Nhưng khoảng thời gian lấy mẫu ngắn hơn sẽ cho độ phân giải tốt hơn.

- Khoảng thời gian lấy mẫu ngắn cũng sẽ cung cấp một lượng lớn dữ liệu có thể áp đảo hệ thống. Khoảng thời gian lấy mẫu thông thường từ một phút đến mười phút. Việc chọn lựa máy đếm hạt tiểu phân cho ứng dụng này rất đa dạng và phong phú.

- Lựa chọn giữa giám sát phòng sạch liên tục (online) hay thường xuyên (ngắt quãng). Là lựa chọn tùy vào ngân sách và cơ sở hạ tầng của nhà máy. Máy đếm tiểu phân chuyên dụng là giải pháp tốt nhất để phát hiện các hạt tiểu phân di chuyển như thế nào. Nhưng sẽ là chi phí cao nếu đặt mỗi điểm là một máy lấy mẫu.

- Nếu việc lấy mẫu trong khoảng thời gian ngắn không là nhu cầu thiết yếu. Nhưng vẫn cần đủ lượng dữ liệu để theo dõi xu hướng – chất lượng không khí trong phòng sạch. Thì hệ thống manifold là một giải pháp hiệu quả và rất kinh tế về chi phí đầu từ. Tuy nhiên, hệ thống manifold không thể truyền tải dữ liệu ổn định cho những loại hạt tiểu phân có kích cỡ hơn 5 µm.

Giao diện kết nối của Máy đếm hạt bụi tiểu phân

Nếu phòng sạch có các cổng mạng (Ethernet 10 base-T hay 100 base-T), bạn hãy chọn máy đếm hạt tiểu phân có khả năng kết nối mạng. Nếu phòng sạch phụ thuộc vào giao tiếp nối tiếp, hãy chọn máy đếm hạt tiểu phân với giao thức truyền thông RS-232 hoặc RS-485

Chọn vị trí để giám sát

Sau khi chọn phương pháp giám sát, bước tiếp theo là xác định có bao nhiêu vị trí giám sát hoặc thiết bị đếm tiểu phân phù hợp. Tổng số vị trí (NL) theo yêu cầu của ISO có thể được tính bằng cách chia diện tích phòng sạch (tính bằng m2) cho 1.000, sau đó nhân số này với 27.

Công thức

Ví dụ điển hình về một diện tích phòng sạch là 9.290 m2 (100.000 ft2), chúng ta có thể xác định căn bậc hai là 251. Điều này có nghĩa là ISO yêu cầu vị trí giám sát là 251. Những vị trí này nên được phân bố đều và gắn máy ở độ cao thao tác là 76 cm (30 inch). Ban hãy ghi nhớ tiêu chuẩn ISO 14644-1: 2019 chỉ áp dụng cho “chứng nhận phòng sạch”. Người vận hành phòng sạch nên đánh giá các quy trình vận hành của nhà máy và độ nhạy cảm của sản phẩm với sự nhiễm bẩn để xác định số lượng vị trí lấy mẫu cần thiết.

Kiểm tra hạt tiểu phân trong môi trường phòng thí nghiệm (Lab testing)

Các ứng dụng kiểm tra số lượng hạt tiểu phân trong phòng thí nghiệm. Thường không cần phải đáp ứng các yêu cầu phòng sạch ISO. Các ứng dụng này đòi hỏi một lượng hạt tiểu phân cụ thể trong một phạm vi kích thước nhất định. Và con số này xác định liệu các tiêu chí trong phòng thí nghiệm sẽ đạt hay không đạt.

Lựa chọn máy đếm hạt bụi tiểu phân phù hợp phụ thuộc vào các thành phần được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Vì vậy phòng thí nghiệm phải xác định giới hạn kích thước hạt quan trọng (tính bằng µm). Và giới hạn nồng độ tối đa chấp nhận được.

Chọn máy có tốc độ lấy mẫu dòng khí cao thường được chọn vì hút mẫu nhanh. Giảm thời gian lấy mẫu và thu thập nhiều dữ liệu hơn. Vì các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm tập trung vào tạp nhiễm có kích thước dưới micromet. Nên việc lựa chọn thiết bị đếm tiểu phân sẽ được thu hẹp lại.

Kết luận về máy đếm hạt bụi tiểu phân

Bài viết này giúp bạn có việc đánh giá đúng ứng dụng cụ thể. Bạn có thể chọn được thiết bị phù hợp với nhu cầu và ngân sách. Và quan trọng hết là tiết kiệm chi phí cho các tính năng mà bạn không cần thiết.

Bài viết dựa vào một số tài liệu như sau:

ISO 14644-1, Cleanrooms and Associated Controlled Enviroments.2015.

Nâng cao năng suất sản xuất: Giám sát hạt tiểu phân trong môi trường nhỏ; tạp chí phòng sạch, April 2004

Tài liệu ứng dụng chọn máy của hãng Particle Mearusing Systems.