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精密儀器實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的要求和改進(jìn)措施的研究
點(diǎn)擊次數(shù)：9292 發(fā)布時(shí)間：2013-3-20
方江鄰,陳小華,楊勇.精密儀器實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的要求和改進(jìn)措施的研究.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理.2008.V25.1141-143。
1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要求
精密儀器實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的要求主要有4 個(gè)方面, 分別為溫度、濕度、潔凈度和防震。
1. 1 對溫度的要求
溫度是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中一個(gè)重要方面, 絕大多數(shù)精密儀器設(shè)備在較高或較低的溫度條件下都不能正常使用。即使在使用溫度范圍內(nèi), 由于溫度的變化, 各種不同材料組成的部件因?yàn)榕蛎浵禂?shù)的不同也會(huì)發(fā)生扭曲、變形, 與原本的基準(zhǔn)產(chǎn)生偏差。如激光拉曼光譜儀, 雖然有*的基座, 但溫度的變化仍可以使基座上的光學(xué)鏡片組的位置產(chǎn)生變化。而等離子光譜儀使用說明書中要求每小時(shí)溫度的變化不能大于±1℃。實(shí)踐證明, 溫度不穩(wěn)定、變化太大可使樣品檢測出的數(shù)據(jù)超出標(biāo)本10%以上。
另外電子元器件對溫度也有較高的要求, 溫度的變化會(huì)使電子元件參數(shù)發(fā)生漂移。溫度大的變化會(huì)影響測試數(shù)據(jù)的精度, 同時(shí)也會(huì)影響電子元件的壽命。對于使用小型空調(diào)設(shè)備的單個(gè)實(shí)驗(yàn)室, 由于空調(diào)器會(huì)不間斷啟動(dòng)、停止, 加上人員頻繁進(jìn)出, 會(huì)使室內(nèi)溫度不能保持恒定, 從而影響到測試數(shù)據(jù)的度。
1. 2 對濕度的要求
大型儀器設(shè)備出現(xiàn)故障zui主要因素之一就是銹蝕。儀器設(shè)備除有各種金屬部件外, 還有許多復(fù)雜、精密的電子線路。我們知道, 不同金屬元素它們原電池的電動(dòng)勢是不同的, 在氧氣和含有導(dǎo)電成分的水等介質(zhì)影響下, 金屬中不同元素之間會(huì)形成腐蝕電池, 使金屬氧化銹蝕, 而復(fù)雜密集的集成電路, 電子元件除銹蝕外還會(huì)造成短路。大多數(shù)的儀器故障都是電路的銹蝕導(dǎo)致接觸不良或短路所造成的。長期嚴(yán)重的故障能使儀器不可修復(fù)而報(bào)廢。所以, 濕度也是影響儀器精密度和壽命的重要因素。單個(gè)使用小型空調(diào)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室, 在高溫高濕天氣下, 工作人員不時(shí)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室會(huì)帶進(jìn)室外的高溫飽和水蒸氣, 由于實(shí)驗(yàn)室相對溫度較低,露點(diǎn)條件形成時(shí), 熱飽和空氣就會(huì)附著在儀器上, 凝結(jié)成小水珠。即使有去濕機(jī)設(shè)備, 也不會(huì)很快去除儀器上的水份。因此, 在高溫高濕天氣應(yīng)盡量避免人員頻繁進(jìn)出, 要長期穩(wěn)定地保持實(shí)驗(yàn)室中的相對濕度。
1. 3 對潔凈度的要求
空氣中的灰塵不斷地附著在儀器電路上, 在水的作用下形成導(dǎo)體, 使密集的電路形成短路而損壞儀器。同樣空氣中的灰塵也會(huì)污染樣品和試劑, 影響測試數(shù)據(jù)的度。所以, 一般微量測定的實(shí)驗(yàn)室也需要有空氣過濾器等除塵裝置。大型精密儀器對實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求較高, 一般是封閉的房間, 由于實(shí)驗(yàn)室中各種各樣的樣品和試劑總會(huì)有少許不斷地逸出到房間空氣中, 加上人體所排出的許多有機(jī)物,這些污染物除對儀器造成腐蝕, 對實(shí)驗(yàn)精度造成誤差外, 同時(shí)也對工作人員的身體健康造成傷害。為此, 2005年7月, 教育部和國家環(huán)?？偩致?lián)合下發(fā)“關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室排污管理的通知”。使用小型空調(diào)的實(shí)驗(yàn)室, 由于沒有室外新風(fēng)的補(bǔ)充及有效的過濾系統(tǒng), 就會(huì)造成上述不良問題產(chǎn)生。
1. 4 對防震的要求
振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重影響精密儀器正常工作。如電子顯微鏡, 它的像差是用光闌控制孔徑角加以限制, 這些光闌直徑為幾百至幾十微米, 定位精度要求幾微米, 任何微小的震動(dòng)經(jīng)放大幾萬、幾十萬倍后都會(huì)導(dǎo)致圖像的波動(dòng), 所以固定樣品的機(jī)構(gòu)和整個(gè)鏡筒的振動(dòng)都必須控制在顯微鏡的分辨本領(lǐng)之內(nèi)。拍攝原子圖像時(shí), 在曝光時(shí)間內(nèi), 樣品的移動(dòng)不能超出幾分之一原子間距。所以說精密儀器實(shí)驗(yàn)室對建筑和環(huán)境防震方面有很高的要求。
2 改進(jìn)措施
我?，F(xiàn)代分析中心集中放置有20多套大型精密儀器, 分布于4個(gè)樓層, 主要采用中央空調(diào)系統(tǒng)保證儀器設(shè)備對環(huán)境的要求。在實(shí)際使用中我們根據(jù)具體要求和出現(xiàn)的問題實(shí)施了對應(yīng)的改進(jìn)措施。
2. 1 溫度改進(jìn)措施
單位原有20多套進(jìn)口高精度儀器, 分布于4個(gè)樓層, 采用全封閉, 使用中央空調(diào)24 小時(shí)工作。在日常運(yùn)行中保證每小時(shí)使空氣交換15 次以上, 并且在輸入的空氣中加有1 /3的室外新風(fēng),每次回輸?shù)目諝舛冀?jīng)過2 次過濾。由于儀器室、工作辦公室、走廊過道與外界是三級間隔, 所以, 溫度、濕度與外界呈階梯關(guān)系, 人員進(jìn)出不會(huì)引起儀器室溫較大的變化。由于早期的中央空調(diào)溫度控制精度不高, 不能滿足少數(shù)實(shí)驗(yàn)室的高要求, 后來我們在這些實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)風(fēng)口上安裝了1臺(tái)可逆電動(dòng)機(jī), 用以控制風(fēng)門的大小, 并且加
了1個(gè)2 kW 的電加熱器, 加快空氣溫度的微調(diào)速度。這2個(gè)部件都由儀器間中的無觸點(diǎn)水銀溫度控制開關(guān)自行調(diào)控。這樣, 就在不改動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的情況下解決了局部的要求。為改進(jìn)溫度控制在靈敏度上的不足, 我們還考慮使用電子微控和調(diào)頻技術(shù)來進(jìn)一步改進(jìn)。
2. 2 濕度改進(jìn)措施
由于單位的實(shí)驗(yàn)室是封閉在一個(gè)大環(huán)境中, 儀器間與外界呈三級梯度關(guān)系, 濕度大的雨季, 儀器間濕度主要受空調(diào)里新風(fēng)的影響。因此, 我們把去濕機(jī)的外殼去掉, 安裝在新風(fēng)管道內(nèi), 使室外潮濕的空氣在進(jìn)入空調(diào)機(jī)內(nèi)前先除去一部分水分, 再經(jīng)過空調(diào)的2次去濕, 這樣進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí), 能夠保證相對濕度在70%以下。
2. 3 潔凈度改進(jìn)措施
實(shí)驗(yàn)室空氣中的灰塵主要來源于人員進(jìn)出和新風(fēng)補(bǔ)充時(shí)帶入。為了盡量避免人員帶入室外灰塵, 我們制定了嚴(yán)格的制度。必須穿工作服換鞋入內(nèi), 不準(zhǔn)在室內(nèi)吸煙、吃食物, 每個(gè)室都有的樣品操作間, 并設(shè)有抽風(fēng)設(shè)備。對于新風(fēng)采用的措施是在新風(fēng)管道口加上1個(gè)40目/吋初效過濾器, 加上空調(diào)本身的送回風(fēng)過濾網(wǎng)共有三級去塵。并且保證實(shí)驗(yàn)室與外界之間的靜壓差不小于5 Pa。對于痕量級的實(shí)驗(yàn)室必須單獨(dú)改造成超潔凈實(shí)驗(yàn)室。
2. 4 防震的改進(jìn)措施
為了防止外圍環(huán)境對儀器的影響, 在建筑設(shè)計(jì)時(shí), 已在建筑物四周設(shè)有防震溝。對防震要求高的儀器, 必須放在樓層的底層, 并盡可能遠(yuǎn)離震動(dòng)源, 如電梯、空氣壓縮機(jī)、泵類等, 并在地面鋪設(shè)膠墊, 防止人員和運(yùn)貨小車的影響。