277.3 Kb.Название Дата25.03.2012Размер277.3 Kb.Тип Содержание Смотрите также: Лабораторная работаКОНТРОЛЬ АЭРОЗОЛЬНЫХ МИКРОЗАГРЯЗНЕНИЙВ. И. Калечиц, О. Ю. Маслаков Лаборатория оптических аэрозольных приборов, Институт информационных технологий РНЦ «Курчатовский институт»Цель работы: Современный этап развития промышленных технологий характеризуется операциями с микроколичествами вещества, а вновь разрабатываемые процессы уже описываются термином «нанотехнологии». При этом для таких технологических процессов характерны, во-первых, манипуляции с микро- или нанообъектами, и, во-вторых, защита самого процесса и его продукта от микрозагрязнений, которые могут вывести изготавливаемую продукцию из строя и даже стать источником опасности для людей, вплоть до возникновения аварийных ситуаций. Это обстоятельство делает необходимым постоянный инструментальный контроль за наличием в технологической среде микрозагрязнений и динамикой их изменений. Целью работы является знакомство с понятием технологической чистоты, с современной классификацией микрозагрязнений, методами и приборами для их измерений, перспективами развития, а также с приложением методов контроля микрозагрязнений для раннего обнаружения аварийных ситуаций. ^ Контроль аэрозольных микрозагрязнений и технологическая чистота. Основные понятия 1. Что такое чистый воздух Городской житель с лёгкостью ответит на вопрос, что же такое чистый воздух - это то, чем мы изредка дышим где-то там, за городом, на берегу реки или на лесной поляне, вдали от заводов и дорог. Разумеется, это правильно ЂЂЂ с общечеловеческой точки зрения и критерия «много-мало». Но является ли это «эталоном» с точки зрения техники? И нужен ли ей вообще чистый воздух? Пытаясь определить понятие чистого воздуха, обратим внимание на аэрозоли - твердые или жидкие частицы с размерами примерно от 0,001 до 100 мкм, оставив пока в стороне возможные молекулярные загрязнения воздуха. В атмосферном воздухе частицы аэрозолей есть всегда, причем в немалых количествах. Так, в загрязнённом городском воздухе счётная концентрация частиц с диаметром ЂЂЂ 0.3 мкм достигает 104 част/см3 (и это далеко не предел!), а вне агрессивного урбанистического окружения (например, в сельской местности) - 10 - 100 част/см3. Так что стоит учесть, что идеал, о котором мечтает городской житель, весьма далёк от технологического совершенства. Рассмотрим подробнее природу и основные свойства аэрозольных частиц. ^ 2. Аэрозоли - определения и основные свойства В природе, технике, в различных процессах вещества очень часто находятся в виде дисперсных систем, состоящих из множества мелких частиц (дисперсной фазы), находящихся в однородной среде (дисперсионной среде). Аэрозоль - частный случай дисперсной системы с газообразной дисперсионной средой (воздухом) и взвешенной в ней твёрдой или жидкой дисперсной фазой. Иначе говоря, аэрозоль является взвесью твёрдых или жидких частиц в воздухе. Важнейшими характеристиками отдельной аэрозольной частицы являются её размер, форма и структура, а также химический состав и агрегатное состояние вещества частицы. Поскольку аэрозоли состоят из большого числа частиц (в научной литературе употребляется термин «ансамбль частиц»), для их описания необходимо знать концентрацию частиц в единице объёма воздуха. Наконец, не следует забывать, что свойства аэрозолей определяются не только дисперсной фазой (частицами), но и свойствами дисперсионной среды, т.е. воздуха (или иного газа) - его давлением, температурой, скоростью течения, наличием турбулентностей и т.д. Тем не менее основными характеристиками аэрозолей, определяющими в основном их свойства, принято считать именно размер частиц и их концентрацию. Размеры аэрозольных частиц обычно выражаются в микрометрах (микронах), однако применяются и другие единицы измерений, например, ангстрем: 1 мкм = 104 ангстрем (u) Размер частиц можно характеризовать диаметром или радиусом. Необходимо всегда чётко различать, о каком именно размере идет речь. В технике чистых помещений под размером частицы всюду понимается её диаметр (в том смысле, как это изложено ниже в разделе «Форма частиц и эквивалентные размеры»). Каковы размеры аэрозольных частиц? В литературе при определении понятия «аэрозольная частица» обычно называются нижняя (0,0001 - 0,005 мкм) и верхняя (около 100 мкм) границы размеров. Следует пояснить, почему обе эти величины надо считать ориентировочными. Совокупность отдельных молекул - это газ. При этом многие газы и пары веществ могут содержать группы одинаковых молекул (димеры, тримеры и т. д.), удерживаемых вместе силами молекулярного притяжения (ван-дер-ваальсовы силы). В какой момент «кончаются» молекулы и «начинаются» частицы? Этот переход определяется не линейными размерами, а физическими свойствами агломерата. Отдельные молекулы, сталкиваясь с какой-либо поверхностью, отскакивают1 от неё. Для аэрозольной частицы, даже самой мелкой, характерно противоположное поведение: она не отражается от поверхности, а практически необратимо захватывается ею. Это свойство зависит не только от количества молекул в агрегате, но и от их природы, поэтому за границу «превращения» группы молекул в аэрозольную частицу можно приблизительно принять 6-10 молекул или 0,001 мкм. Характерной особенностью аэрозолей является то, что частицы двигаются преимущественно вместе с газом. Конечно, при этом аэрозольная частица может перемещаться относительно дисперсионной среды под действием сил тяжести (этот процесс называется седиментацией), инерции, электромагнитного поля и т. д., однако эти перемещения незначительны относительно движения всего аэрозоля как целого (в отличие, например, от капли дождя, перемещающейся относительно облака).
Лабораторная работа контроль аэрозольных микрозагрязнений
Лабораторная работа контроль аэрозольных микрозагрязнений
Комментариев нет:
Отправить комментарий