УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 1996 года по МПК G01N1/24 

Изобретение относится к методам отделения дисперсных частиц от газовых сред, а более конкретно, к техническим средствам отбора проб аэрозольных частиц фильтрацией воздушной (газовой) среды технологических помещений, камер, боксов и т.п. и может быть использовано для аналитических целей, как для изучения химической природы, дисперсного состава и других физико-химических характеристик самих аэрозольных частиц, так и для оценки состояния воздушной (газовой) атмосферы рабочих зон вышеуказанных открытых и замкнутых объемов технологически чистого производства.

В практике отделения и очистки воздушно-газовых сред от дисперсных частиц используются многочисленные способы и технические средства, обладающие различной эффективностью отделения в зависимости от дисперсного состава частиц. Среди них наиболее широкое распространение получили способы и средства фильтрации волокнистыми фильтрующими материалами. Устройство для отбора аэрозольных частиц фильтрацией содержит систему аспирации воздуха, держатели для размещения фильтрующего материала и средство контроля прокачиваемого объема воздуха [1]
Недостатками такого устройства, предназначенного для фильтрации больших объемов воздуха, является сложность, громоздкость его блоков и узлов и вследствие этого невозможность его использования в лабораторных и производственных условиях.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для отбора проб аэрозольных частиц, содержащее систему аспирации воздуха, регулятор расхода прокачиваемого объема воздуха, пробоотборник и ресивер, соединенный входом с пробоотборником, а выходом с системой аспирации через регулятор расхода, при этом пробоотборник снабжен держателями с установленными на них фильтрами открытого типа, а фильтры соединены с ресивером [2]
Основным недостатком данного устройства является невысокая надежность и точность отбора проб аэрозолей в технологически чистых помещениях с ламинарными потоками воздуха вследствие того, что для каждого фильтра необходимы отдельный промежуточный ресивер и регулятор расхода прокачиваемого воздуха; держатели для фильтров выполнены съемными, что неудобно в эксплуатации, и это может явиться источником дополнительных неконтролируемых загрязнений фильтра; отсутствие дополнительной собственной емкости держателей не обеспечивает стабильности одновременного отбора проб.

Целью изобретения является повышение надежности и точности количественных измерений аэрозольных загрязнений в помещениях с ламинарным потоком воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для отбора проб аэрозольных частиц, содержащем систему аспирации воздуха, регулятор расхода прокачиваемого объема воздуха, пробоотборник и ресивер, соединенный входом с пробоотборником, а выходом с системой аспирации через регулятор расхода, пробоотборник снабжен емкостью, при этом держатели с фильтрами установлены в ее верхней части.

Повышение надежности и точности количественных измерений обеспечивается высокой стабильностью режима работы системы аспирации воздуха с пробоотборником, содержащим фильтродержатели открытого типа. Собственная емкость пробоотборника в сочетании с ресивером полностью устраняют внешние помехи и эффективно сглаживают пульсации потока аспирируемого воздуха.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для отбора проб аэрозольных частиц; на фиг. 2 общий вид пробоотборника с держателями.

Устройство содержит систему аспирации 1 воздуха, регулятор 2 расхода прокачиваемого объема воздуха, пробоотборник 3, ресивер 4 и держатели 5 с фильтрами 6. Ресивер 4 соединен входом с пробоотборником 3, а выходом с системой аспирации 1 через регулятор 2 расхода прокачиваемого объема воздуха. Это обеспечивает заданный режим аспирации воздуха одновременно через все фильтродержатели с возможностью варьирования величины потока для согласования с ламинарным характером течения воздуха в контролируемых помещениях (камерах).

Пробоотборник снабжен собственной емкостью и выполнен в виде автономного блока (фиг. 2). В верхней части емкости установлены держатели 5 открытого типа, на которых размещены фильтры 6. Это обеспечивает возможность дистанционного эффективного отбора проб частиц при идентичных условиях, т.е. достигается "истинная параллельность" производимых операций.

Выполнение держателей открытыми делает условия отбора стерильным, эксплуатацию удобной, а сравнительно небольшая поверхность фильтроматериала, обеспечиваемая этими держателями, позволяет локализовать частицы, что повышает эффективность их дальнейшего исследования. Количество держателей может быть от трех до пяти штук.

Устройство работает следующим образом.

В контролируемую зону технологически чистого помещения (обеспыленную камеру, бокс и т.п.) устанавливается пробоотборник 3 с держателями 5 открытого типа, на которых размещены фильтры 6, прижимаемые и удерживаемые на поверхности держателя набегающим перпендикулярным потоком воздуха (при необходимости марлевая подложка фильтра приклеивается к держателю по его кромке). Аэрозольные частицы, содержащиеся в контролируемом объеме, задерживаются на поверхности фильтра при включенной системе аспирации. После окончания отбора фильтры снимаются с держателя и проводятся исследования физико-химических характеристик частиц отобранной пробы методами электронной спектроскопии для изучения дисперсного состава и оптического спектрального анализа для определения элементного состава.

Предлагаемым устройством проводился контроль состояния воздушной среды технологически чистых помещений и обеспыленных камер, используемых в полупроводниковом производстве с регламентированными параметрами характеристиками степени чистоты на содержание аэрозольных загрязнений. Измерения показали, что по сравнению с известным (электроаспиратор "Красногвардеец") предлагаемое устройство обеспечивает более надежный и точный отбор и последующее определение числа частиц, распределение их по размерам и др. В частности, сопоставительные исследования с использованием независимого способа измерения (счетчика частиц АЗ-5) позволили оценить величину погрешности отбора проб заданной концентрации аэрозолей предлагаемым устройством и известным (они составили соответственно 8-11% и 20-25%), причем частицы на фильтрах, отобранные с помощью заявленного устройства, идентичны и не содержат посторонних включений.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает следующие преимущества:
повышение надежности и точности отбора частиц без нарушения ламинарного характера потоков в сочетании со стерильностью процесса пробоотбора, что является существенным при исследовании воздушной (газовой) среды технологически чистых помещений;
повышение надежности и точности последующего метода исследования отобранных частиц благодаря получению истинно параллельных проб, адекватных (по основным физико-химическим характеристикам) изучаемой воздушно-газовой среде.

Использование: отбор проб аэрозольных частиц фильтрацией, контроль состояния воздушной (газовой) среды технологических помещений, камер, боксов и т. п. Сущность: устройство включает систему аспирации воздуха, регулятор расхода прокаливаемого объема воздуха, пробоотборник с держателями и фильтрами и ресивер, соединенный входом с пробоотборником, а выходом - с системой аспирации. Пробоотборник снабжен емкостью, а держатели с фильтрами установлены в верхней части емкости, что повышает точность количественных измерений аэрозольных загрязнений. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ, содержащее систему аспирации воздуха, регулятор расхода прокаливаемого объема воздуха, пробоотборник с держателями и фильтрами и ресивер, соединенный входом с пробоотборником, а выходом - с системой аспирации через регулятор расхода, отличающееся тем, что пробоотборник снабжен емкостью, при этом держатели с фильтрами установлены в верхней части.