塵埃粒子計數器校準方法的研究

　　隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展.潔凈技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛的應用，作為測試空氣潔凈度的塵埃粒子計數器.已廣泛應用于制藥、食品、半導體生產(chǎn)、醫療器械等領(lǐng)域。因此。對塵埃粒子計數器的檢定、校準已顯得日益重要。

　　1光散射式塵埃粒子計數器c以下簡(jiǎn)稱(chēng)儀器

　　光散射式塵埃粒子計數器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)儀器)是利用光的散射原理對空氣中的塵埃粒子數日和粒徑進(jìn)行計量，其原理如下：來(lái)自光源的光線(xiàn)被透鏡組聚焦于測量區域，儀器通過(guò)采樣器使采樣空氣通過(guò)該區域。當一個(gè)微粒通過(guò)時(shí)，便把入射光散射一次，產(chǎn)生一個(gè)光脈沖信號，該信號經(jīng)光電轉換器件轉換為電脈沖信號.經(jīng)過(guò)放大、甄別，揀出需要的信號，再通過(guò)計數系統顯示出來(lái)，電脈沖信號的高度反映微粒的大小，信號的數量反映微粒的個(gè)數。由此可以看出.采樣是整個(gè)流程中一個(gè)較重要的環(huán)節，采樣流量的大小直接影響儀器計數的準確，因此.必須對儀器的采樣流量進(jìn)行計量，而規程中卻未反映出來(lái)，采樣流量的校準可按(圖1)進(jìn)行，通過(guò)調節儀器的流量旋鈕，調節流量的大小，使之達到儀器規定的采樣流量值，同時(shí)讀取標準流量計的讀數，兩者之間的相對誤差即為儀器上流量計的采樣流量誤差(采樣誤差應≤5%，標準流量計的準確度應為I.5%或更高)。

　　2在規程中，儀器的測量準確度是通過(guò)多分散粒子來(lái)實(shí)現的

　　將混有多分散粒子的標準溶液加入到氣溶膠發(fā)生器中，噴霧后產(chǎn)生的采樣氣體通過(guò)采樣口進(jìn)入儀器，儀器顯示出各粒徑檔粒子的計數值，校準人員根據某一檔計數值減去下一檔粒子數除以總粒子數計算出該粒徑檔粒子的濃度，再與多分散粒子標準溶液粒徑檔粒子的標準濃度相比較，計算出兩者之間的相對誤差即作為該儀器在這一粒徑檔的測量準確度。這個(gè)測量準確度實(shí)際上反映了多分散粒子標準溶液中各粒徑檔粒子之間的比例的誤差，即儀器不管各粒徑檔的計數為多少只要它們之間的比例與標準溶液中各粒徑檔粒子之間的比例保持一致，則儀器的測量準確度就得到了保證，實(shí)際上這是規程中的一個(gè)缺陷。

　　我們在參考了國外的資料并進(jìn)行了大量的實(shí)驗之后，認為有必要在校準過(guò)程中引入計數效率這一概念。所謂計數效率，即為儀器顯示的粒子數與從儀器進(jìn)氣口采樣空氣中得到的標準粒子數的比值。計數效率的校準如圖2所示，將最小可測粒徑<0.2um的儀器歸為A類(lèi)，≥0.2um的歸為B類(lèi)。A類(lèi)計數器稱(chēng)為凝結核計數器或具有不低于同等性能的類(lèi)似計數器，以A類(lèi)計數器為標準即可得到B類(lèi)計數器的計數效率，計數效率具體指標：儀器對于最小可測粒徑下計數效率應在30%-70%范圍內，1.5倍至2倍最小可測粒徑下計數效率應在90%-110%范圍內，只有引入計數效率，儀器的計數準確才能得到保證。

　　影響儀器的計數效率的因素較多，除了本文中提及的采樣流量外，由儀器本身性能的差異亦同樣會(huì )引起計數效率的高低，其主要方面有：

　　(1)儀器中的光源。目前塵埃粒子計數器中采用的光源主要有兩種：激光和鹵鎢燈。而激光又分為半導體激光器和氦氖激光器。前者由于體積小，功耗低，目前許多儀器都采用半導體激光器，但由于其采用全封閉結構形式，所以當激光器損壞時(shí)，從外部很難觀(guān)察到.而氦氖激光器雖然從外部可以觀(guān)察到其是否損壞，但由于其體積大，又需要較長(cháng)的穩定時(shí)間，所以目前較少采用。不管是半導體激光器還是氦氖激光器，當其損壞時(shí)，一般不是不發(fā)光，而是其發(fā)光的模式發(fā)生改變，從而大大降低了計數效率。而采用鹵鎢燈作為光源的儀器，其發(fā)光強度更是難以得到持續的穩定，這樣就更會(huì )引起計數效率的波動(dòng)。

　　(2)儀器中接收信號所用的的光敏器件，放大電路一般均采用半導體器件。由于半導體的溫度特性較差，如果儀器的電路中缺少溫度補償環(huán)節，則由于溫度的變化同樣會(huì )引起計數效率的波動(dòng)。

　　(3)有些儀器的性能達不到規定的指標，即其信噪比不能達到儀器的要求時(shí)，少數儀器生產(chǎn)廠(chǎng)家靠降低計數效率來(lái)實(shí)現其指標，如自?xún)魰r(shí)間，集中度等。這些情況正如本文表中所列，從單臺儀器分析，都滿(mǎn)足要求，但就其中某些儀器面言，則其測試靈敏度顯然是遠遠不能滿(mǎn)足測試性能要求的。

　　(4)儀器中采樣氣體所用的泵，在使用一段時(shí)間后，效率降低，采樣流量減少，這樣勢必會(huì )影響計數效率。目前不少儀器均無(wú)采樣流量的指示及調節，這樣就很難保證采樣流量的準確。

　　3小結

　　綜上所述，我們認為在校準過(guò)程中必須引入采樣流量的校準及計數效率的校準，這樣才能保證數據的準確，可靠及量值的統一，才能更好地為企業(yè)提供校準服務(wù)。同時(shí)對生產(chǎn)廠(chǎng)家才能進(jìn)行有效地監督。提高國內儀器的質(zhì)量，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，促進(jìn)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展。