Auf den ersten Blick ist ein Partikelzähler ein einfaches Gerät. Man drückt einen Knopf und die Ergebnisse kommen heraus. Aber wenn man etwas Kleines misst, ist es wichtig, sich über die verwendete Technologie zu informieren und die Vorteile und Grenzen zu verstehen. Keine Messung ist absolut – alle sind relativ zum Messverfahren. Wenn wir z. B. Partikel mit einem Rasterelektronenmikroskop messen, wäre es keine Überraschung, wenn wir leicht unterschiedliche Ergebnisse erhalten. Bei bestimmten Größen könnten wir sogar sehr unterschiedliche Ergebnisse erhalten, weil die erzeugte Reaktion von der des Partikelzählers abweicht. In dieser zweiteiligen Blogserie befassen wir uns mit den Grundlagen der Funktionsweise von Partikelzählern.
Partikeltypen
Partikel gibt es in einer enormen Bandbreite von Größen, Formen und Zusammensetzungen; in einem Reinraum können wir beispielsweise Hautschuppen, kleine Silizium- oder Metallstücke oder Pilzsporen messen. Die Quellen können sehr vielfältig sein.
Partikelgröße
Partikelzähler messen häufig in Mikrometern (d. h. Mikron), was einem Millionstel Meter oder einem Tausendstel Millimeter entspricht. Modernste Halbleiteranlagen messen in Nanometern, einem Millionstel Millimeter. In der Pharmaindustrie, im Gesundheitswesen und bei medizinischen Geräten geht es dagegen eher um 0,5 und 5 Mikrometer große Partikel. Um die Größe zu relativieren:
- Sichtbare Partikel haben eine Größe von etwa 50 Mikrometern (z. B. ein menschliches Haar hat eine Größe von 50 bis 150 Mikrometern).
- Nicht sichtbare Partikel wie Bakterien sind zwischen 1 und 15 Mikrometer groß.
- Pflanzensporen und Pollen liegen mit etwa 10 bis 100 Mikrometern zwischen dem sichtbaren und dem nicht sichtbaren Bereich.
Die meisten Partikel haben eine uneinheitliche Struktur, und das wirft eine Frage auf: Wie wird die Größe bestimmt? Fragt man in der Industrie tätige Personen, so würden einige sagen, dass sie auf der längsten Länge, dem Volumen oder einer äquivalenten Lochgröße basiert, durch die ein Teilchen passen könnte. Es gäbe viele verschiedene Antworten, und keine von ihnen wäre falsch, vorausgesetzt, sie sind qualifiziert.
Partikelzähler messen die Größe von Partikeln, indem sie die Signalreaktion, die von dem verunreinigten Partikel erzeugt wird, mit einer äquivalenten Größe einer Latexkugel vergleichen. Benutzer betrachten oft die von einem Gerät gemeldete Größen- und Zahlenverteilung und behandeln diese Daten als absolut, ohne zu erkennen, dass es eine Reihe von Betriebsvariablen gibt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:
- Physikalische Eigenschaften
- Brechungsindex
- Ausrichtung
Diese feinen Details spielen eine Rolle für die angezeigte Größe und damit für den Größenkanal, in dem das Partikel gezählt wird.
Partikelzähler-Kalibrierungsreferenzstandard mit Latexkugeln
Techniker kalibrieren Partikelzähler auf ihre Größe, indem sie Proben von monodispersen (d. h. nur eine Größe aufweisenden) Polystyrol-Latexkugeln (PSLs) nehmen. Diese PSLs werden in einen HEPA/ULPA-gefilterten Luftstrom in einer kontrollierten Umgebung vernebelt. Sie justieren das Gerät für jede Testpartikelgröße, um eine Kalibrierungskurve im Gerät zu erstellen. Das Gerät bezieht sich auf die Größenreaktion von Partikeln aus der Umgebung als Äquivalent zur idealen Form einer Latexkugel und zählt sie in einem bestimmten Größenbereich oder Kanal. Infolgedessen kann sich eine falsche Größenbestimmung nicht nur auf die angegebene Größe, sondern auch auf den Größenkanal, dem das Partikel zugeordnet ist, und auf die Gesamtanzahlverteilung auswirken.
Wie funktionieren Partikelzähler?
Jetzt wissen Sie, was Partikelzähler zählen müssen, welche physikalischen Eigenschaften der Partikel berücksichtigt werden müssen und wie ihre Kalibrierung die Genauigkeit bestimmt. Jetzt ist es an der Zeit, die Technologie hinter den erzeugten Zählungen kennenzulernen! Beim nächsten Mal erhalten Sie einen umfassenden Überblick über Laser, Photodetektoren und Signale.
Interessiert an dieser Blogserie? Laden Sie hier den vollständigen Artikel herunter.