米氏散射理论激光尘埃粒子计数器新型传感器结构设计(2)

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4.2 采样口喷嘴的设计 11

4.3 光陷阱的设计 13

4.4 光学传感器其他部分的设计 14

结论 22

致谢 23

参考文献 24

1 绪论

随着工业技术的发展，工业生产对生产环境中尘埃粒子和细菌微粒的控制要求越来越高，需要对各种洁净等级的工作台、净化室、净化车间的净化效果、洁净级别进行监控，以确保产品的质量。基于尘埃粒子在光束中产生的散射现象为原理的光学尘埃粒子计数器，因其可实时测量空气中尘埃粒子的尺寸和颗粒数浓度，所以在洁净环境洁净度检测、空气悬浮颗粒物监测、气溶胶研究等方面得到广泛应用[1,2]。

1．1 洁净度和洁净室

洁净与污染的含义是非常广泛的，其控制与检测技术已经在环卫、微电子、航天、医疗卫生、生物工程、医药、精密机械加工、精细加工、食品饮料等多个领域得到广泛应用，并日益受到人们的逐步认识和重视。洁净技术又称为生产环境和污染控制技术，专门研究并提供洁净的生产工艺环境和生产过程中使用的各种高纯度介质，有效地控制微量杂质，以保证高科技产品的成品率和可靠性[3]。随着工业技术的发展，工业生产对生产环境的要求越来越高，特别是微电子行业，空气中尘埃粒子的大小和浓度直接影响芯片的成品率；同时，医疗机构、食品、化妆品、生物制品等企业越来越多地采用这一专业环境检测仪器，以提高产品质量。

净化工程技术在微电子技术中起着十分重要的作用。微电子技术的核心是集成电路，而集成电路的生产对其工艺环境和工艺流程中的净化技术和设备有着严格的要求。在当今的信息社会中，集成电路(IC)工业作为战略性的工业基础，其技术水平和产业规模以成为一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志。IC工业不仅与芯片的较好的设计能力相关，更是与芯片的制造环境密切相关。IC的一个重要标志是集成度，但是，集成度越高，对生产环境的洁净度要求越高。

1.1.1 洁净室

洁净室是空气悬浮粒子浓度受控的房间。按照用途的不同洁净室可以分为工业洁净室和生物洁净室两类。工业洁净室是指对空气中尘埃、温度、湿度、静压等进行控制的密闭空间，以控制尘埃为主要对象。生物洁净室是指不仅对空气中尘埃、温湿度进行控制还必须除去细菌以创造洁净空气的密闭空间，以控制微生物为主要对象，生物洁净室又分为一般生物洁净室(如无菌室)和生物学安全洁净室。

加工精密化、产品微型化、产品的高纯度(高质量)和高可靠性均与空气的洁净度息息相关。因此，洁净室技术已成为科学实验和生产活动现代化的标志之一，“洁净室”目前已被广泛应用于半导体工业、生物化学、医药、食品、纺织业甚至家庭中[4]。

1.1.2 空气洁净度

空气洁净度是指洁净环境中空气含尘(微粒)量多少的程度，含尘量多则洁净度低，含尘量少则洁净度高。空气洁净度高低可用空气洁净度级别来衡量，国内外有代表性的空气洁净度级别有下面三种制度：

1.美国联邦标准209：1963年12月，经由美国原子能协会、太空总署(NASA)、公众卫生局等合作颁布了国际第一套洁净室标准《美国联邦标准FS209标准》。经过六次修改，1992年3月11日被209E取代。联邦标准209是国际上最通行最著名的洁净室标准，许多国家的洁净度分级基本参照美国标准。209E标准同时采用英制(粒/立方英尺)和国际单位制(粒/立方米)。