غبار سنج ،ذره شمار یا پارتیکل کانتر  چیست؟

ذره شمار ها بر اساس نوع کاربرد به هفت دسته تقسیم می شوند:

1-ذره شمار معلق یا  غبارسنج

هرگاه یک یا بیش از یک آلاینده  مانند گرد و خاک، دود غلیظ، گاز مه آلود، بوی نامطبوع ، با خواص مشخص و مداوم در هوا موجود باشد به طوری که بتواند زندگی انسان و سایر موجودات را به مخاطره اندازد،آلودگی هوا رخ داده است که این آلودگی توسط دستگاه غبارسنج یا پارتیکل کانتر قابل اندازه گیری و محاسبه است. پارتیکل کانتر دستگاهی است که در یک زمان علاوه بر شمارش ذرات معلق در هوا قادر به تشخیص آن ها نیز می باشد این دستگاه یکی از مهمترین اجزا برای تست اتاق تمیز محسوب می شود که در واقع از این دستگاه برای تست اتاق تمیز و تحویل دادن ان در کلاس مورد نظر استفاده می شود.
به منظور محاسبه تعداد نمونه های مورد نیاز از اتاق تمیز برای گرفتن سرتیفیکیت توسط دستگاه پارتیکل کانتر باید از فرمول  زیر  استفاده کنیم:

√A    : همان مساحت مکان مورد نظر است A

برای مثال اگر اتاق ما 25 متر باشد تعداد نمونه های مورد نیاز برای تست اتاق 5 نمونه می باشد.

2-ذره شمار مایع

ذره شمار مایع، تعیین کیفیت مایعات را با استفاده از عبور مایع از طریق آنها انجام می دهد.تعداد و اندازه ذرات در صورتی که مایع به اندازه کافی تمیز باشد می تواند برای نرم افزار طراحی شده مورد استفاده قرار گیرد.از ذره شمارهای مایع می توان برای آزمایش کیفیت آب آشامیدنی, راه حل های تمیز کردن آن, نظافت تجهیزات تولید برق، ساخت قطعات، یا داروهای تزریقی استفاده کرد.ذره شمار مایع هنچنین برای تعیین تمیزی سطح مایعات هیدرولیک استفاده می شود ، شایان ذکر است که 75-80٪از خرابی های هیدرولیک را می توان به آلودگی نسبت داد. انواع مختلفی  از ذره شمار مایع وجود دارد که میتوانند بر روی تجهیزات نصب شوند و یا  اینکه قابل حمل باشند.با استفاده از  این ذره شمار مایع  نظارت بر این سطوح صورت می پذیرد و به این ترتیب با پیش بینی  و برنامه های تعمیر و نگهداری، کاربر می تواند خرابی هیدرولیکی را کاهش دهد..

3-ذره شمار جامد

از ذره شمار جامد برای اندازه گیری ذرات خشک در کاربردهای صنعتی استفاده می شود.یکی از کاربردهای این ذره شمار ها به عنوان مثال برای کشف اندازه ذرات ورودی از یک خرد کننده ی سنگ در عملیات حفر معدن می باشد.
4-ذره شمارآئروسل

5-ذره شمار از راه دور

6-ذره شمارManifold

این ذره شمار در واقع  ذره شمار اصلاح شده آئروسل قابل حمل می باشد که به یک سیستم نمونه توالی یابی متصل شده است.توالی یابی نمونه سیستم اجازه می دهد که یک پارتیکل کانتر از چندین مکان توسط یک سری لوله های کشیدن هوا از بالا ، از 32 مکان در داخل اتاق تمیز نمونه برداری کند. از لحاظ قیمت این نوع ذره شمارها  ارزان تر ازذزه شمارهای  کنترل از راه دور می باشد , با این حال هر یک از لوله به ترتیب مانیتور شده  اند.

7-ذره شمارHandheld

این نوع پارتیکل کانترها خود شامل پارتیکل کانترهای کوچکی است که براحتی قابل حمل و  نقل و مورد استفاده می باشد

روش کار ذره شمار

شمارش ذرات در ذره شمار یا براساس تابش نور، تیرگی نور یا ایجاد تصویر به صورت مستقیم است. یک منبع نوری با شدت بالا برای روشن کردن ذرات زمانی که از میان اتاقک آشکار سازی عبور داده می شوند، استفاده می شود. ذرات از میان منبع نوری(معمولا یک نور هالوژنی یا لیزر) عبور می کنند  سپس نور هدایت شده توسط یک آشکار ساز نوری کشف می شود. اگر از ایجاد تصویر به صورت مستقیم استفاده شود، یک نور هالوژنی ذرات را از پشت در یک سلول روشن می کند در حالی که یک دوربین با قدرت بزرگ نمایی و تفکیک بالا ذرات عبوری را ثبت می کند. موارد ضبط شده سپس توسط نرم افزار کامپیوتری برای اندازه گیری ویژگی های ذرات آنالیز می شود. اگر انسداد نوری ( تیرگی ) استفاده شود، میزان نور از دست رفته کشف می شود.سپس دامنه ی نور پراکنده شده یا نور انسداد شده اندازه گیری می شود و ذرات شمارش و درون خانه های شمارش استاندارد شده جدول بندی می شوند.

روش های تشخیص توسط ذره شمار

چندین روش مورد استفاده برای شناسایی و اندازه گیری اندازه ذرات و توزیع اندازه وجود دارد مانند مسدود کردن  عبور نور ، پراکندگی نور، اصل کولتر و تصویربرداری مستقیم.
مسدود کردن نور در روش پارتیکل کانتر نوری متداولترین روش که برای تشخیص و اندازه گیری ذرات بزرگتر از یک میکرومتر کاربرد دارد. این روش با قابلیت اطمینان و وضوح بالا عمل اندازه گیری را انجام می دهد. در روش پراکندگی نور قادریم که اندازه ذرات کوچکتر را نیز اندازه گیری کنیم، این روش مبتنی بر میزان نوری است که از ذره عبور کرده و در ناحیه قابل تشخیص پارتیکل کانتر باشد. این تغییر مسیر است که به عنوان پراکندگی نور نامیده شده  است.از روش پراکندگی نور برای حساسیت 0.05 میکرومتر و یا بزرگتر استفاده می شود. با این حال برای حساسیت بالا جهت تشخیص اندازه ذرات  در حد نانومتر از روش CNC استفاده می شود.
یکی از متداولترین کاربردهای این روش نظارت بر آب خالص در نیمه هادی fabsاست. روش  light blocking  مختص پارتیکل کانترهایی که برای شمارش در تجهیزات هیدرولیکی و مایعات ویژه استفاده می شود می باشد. تصویربرداری مستقیم تکنیکی است که با استفاده از نور ساطع شده از لیزر به عنوان یک منبع برای روشن کردن یک سلول که در آن ذره در حال عبور است استفاده می شود.

پارامترهای مهم در انتخاب یک غبارسنج :

• پارامترهای مهم در انتخاب یک غبارسنج به شرح زیر می باشد:

• تعداد کانال برای ذرات با سایزهای مختلف

• بیشترین ذره قابل شمارش در لیتر

• کوچکترین سایز قابل اندازه گیری

• بزرگترین سایز قابل اندازه گیری

 

کاربردهای پارتیکل کانتر(غبارسنج):

از پارتیکل کانتر یا غبار سنج جهت سنجش کیفیت هوا و اندازه گیری آلاینده های محیطی در محیط های ایزوله مانند بیمارستان ها ،اتاق عمل،برخی محیطهای آزمایشگاهی و یا صنعتی استفاده می شود.

 چگونه می توان یک پارتیکل کانتر خوب انتخاب و به نحو احسن از ان استفاده کرد؟
پارتیکل کانتر با توجه به درجه آنالیز ذرات انواع مختلفی دارند.   برای اندازه گیری ذرات بسیار ریز ( در حد نانومتر) می توان از پارتیکل کانتر هسته تراکم (چگالش شده) استفاده کرد. ذرات ریز معلق در هوا کوچکتر از 1/0 میکرو.متر که بطور کلی بوسیله پارتیکل کانتر پراکندگی نور معمولی قابل تشخیص نمی باشند را می توان بصورت نوری با رشد تراکم ذرات از طریق شرایط فوق اشباع بوسیله مخلوط هوای نمونه برداری شده بخار و الکل با دمای بالا اندازه گیری کرد. شمارنده هسته تراکم یک روش نوری برای شمارش ذرات آئروسل در اتمسفر است. شمارنده پالس جهت شمارش تعداد ذرات عبور داده شده از پرتوی لیزر استفاده می شود.یکی از دستگاه های اندازه گیری تحت عنوان Scanning Mobility Particle Sizer است که روشی ترکیبی شامل ارائه و توزیع سایز در محدوده کمتر از نانومتر است. این دستگاه بر اساس اصل تحرک و حرکت یک ذره باردار در یک میدان الکتریکی عمل می کند. ذرات وارد شده به سیستم خنثی ده ( با استفاده از یک منبع رادیواکتیو ) هستند بطوریکه Fuchs مسئول توزیع تعادل است. سپس آنها وارد آنالیزور حرکت دیفرانسیل DMA که در آن تعلیق مایع یا جسم بصورت گرد و گاز در هوا با توجه به تحرک الکتریکی طبقه بندی شده و تنها ذرات از طیفمحدودی از طریق شکاف خروجی خارج می شوند را اندازه گیری می کند.
·    رایج ترین دستگاهی که برای شمارش ذرات استفاده می شود , دستگاه هایی هستند که مبتنی بر استاندارد nephelometry می باشند.Nephelometer دستگاهی است که برای اندازه گیری ذرات معلق موجود در مایعات و گازها استفاده می شود. این کار را با استفاده از یک پرتو نور ( منبع پرتو) و یک آشکار ساز که به یک طرف ( با زاویه 90) از منبع پرتو تنظیم شده است. انجام می دهد. چگالی ذره عملکرد بازتاب شده به آشکارساز از طریق ذرات می باشد. اصطلاح رایج برای این ابزار شمارنده ذرات نوری می باشد .شمارنده ذرات نوری دستگاهی است که بر اساس اصل پراکندگی نور از ذرات عمل می کند. این دستگاه زمانی کاربرد دارد که برای اندازه گیری ذرات با قطر بیشتر از 1/0 میکرومتر استفاده شود. شدت نور پراکنده شده تابعی از طول موج تابش , ضریب شکست ذرات , اندازه ذرات و زاویه های ساخته شده با توجه به پرتو می باشد.پرکتدگی نور یک روش ناخوانده برای اندازه گیری نامیده می شود و اطلاعات لحظه ای برای اندازه گیری زمان واقعی و یا زمان مداوم می توان بدست آورد. برخی از تولیدکنندگان شمارنده ذرات نوری پراکنده opc دستگاه های خود را برای اندازه گیری و نتیجه گیری بهتر و برای تبدیل اندازه نوری معادل به قطر معادل حجم و آئرودینامیک کالیبره می کنند. برای تست گرد و غبار خاص, opc کالیبره شده اندازه گیری مستقیم توده گرد وغبار را فراهم می کند. قطر مربوط به آئرودینامیک ( با فرض چگالی استاندارد برای ذرات) و داده ها بوسیله اندازه گیری توده ذرات مستمر مانند مانند جرم توده pm2.5 بدست می آید. آنالیز برا ذراتی که در اثر تمیز کردن اتاق تولید می شود مفید است. بیشتر ذراتی که تولید می شوند گرد و غبار آلوده ای هستند که معمولا بیشتر از چند میکرون نیستند و اغلب بین رنج 2 میکرون و بالاتر هستند.بنابراین برای این کار استفاده از تجهیزات استاندارد ذرات نوری , پراکندگی نور با محدودیت اندازه برای این کار مناسب است. چه موقع و کجا اندازه گیری انجام می شود؟عملکرد متفاوت یکی از اهداف مظالعه خواهد بود.  اگر محققان برای گرفتن تغییرات زمانی در غلظت ذرات موجود در هوا بعنوان تابعی از برخی فعالیت باشند. واضح است که آنها نیاز به ایجاد یک غلظت پایه از غلظتی که قابل تغییر بعنوان تابعی از فعالیت های مورد علاقه باشد نیاز دارند.بسته به نوع فعالیت یکح توجه دقیق اعمال شده برای شنسایی سایتها که اشغال و درگیری و استفاده دراز مدت دارند باید اعمال شود. در مقایسه سایتها شامل آن دسته از سایت هایی که دو بار در هفته واکیوم می شوند نسبت به آنهایی که یکبار در ماه واکیوم می شوند, ما احتیاج داریم که مطمئن شویم در طول مطالعه آن سایتها از لحاظ ماهیتشان یکسان هستند. بعلاوه اندازه گیری زمان واقعی توسعه شیافته ممکن است نیاز باشد تا تفاوت شرایط ممکن اندازه گیری شود.

آشنایی با پارتیکل کانتر:

 

شکل نشان داده شده دیاگرام  پارتیکل کانتر می باشد.پارتیکل کانتر وسیله ایست که ذرات معلق در هوا را شمارش می کند. پارتیکل کانتر یک دستگاه منفرد است که در یک زمان علاوه بر شمارش ذرات معلق در هوا قادر به تشخیص آن ها نیز هست.ماهیت شمارش ذرات مبتنی بر پراکندگی نور, کم نور یا تصویر برداری مستقیم می باشد.انرژی بالای منبع نور برای روشن کردن ذرات در یک اتاق برای تشخیص ذره مورد نظر استفاده می شود.ذره از طریق منبع نور ( معمولا نور لیزر و یا هالوژن) عبور می کند و اگر نور پراکنده شود توسط یک آشکارساز تشخیص داده میشود . اگر از تصویربرداری مستقیم استفاده شود نور هالوژن بیان کننده اینست که ذرات از دوربینی که دارای بزرگنمایی و کیفیت بالایی است عبور کرده است . برای اندازه گیری ویژگی های ذرات می توان از ویدئو ضبط شده که با استفاده از نرم افزارهای کامپیوتری قابل دسترسی است استفاده کرد .

 

 

 اگر از یک مانع نور استفاده کنیم می توان آن قسمت از نور از دست رفته را تعیین کنیم. دامنه نور پراکنده و یا مسدود شده اندازه گیری شده و ذره شمارش می شود و مطابق با جدول استاندارد می شود.

در تصویربرداری مستقیم با استفاده از یک دوربین تصویربرداری با وضوح بالا می توان ذرات را شمرد و با استفاده از نور می توان ذرات را شناسایی کرد بوسیله نرم افزار می توان بصورت آنلاین اندازه , رنگ و شکل ذرات را تجزیه و تحلیل نمود.

کاربردهای پارتیکل کانتر به سه دسته اصلی تقسیم می شود:
• پارتیکل کانتر آئروسل
• پارتیکل کانتر مایع
• پارتیکل کانتر جامد

محتویات

1. پارتیکل کانتر آئروسل
استانداردهای اتاق تمیز US FED STD 209E
استانداردهای اتاق تمیز ISO 14644-1
مقایسه کلاس اتاق تمیز
2.پارتیکل کانتر مایع
3. پارتیکل کانتر جامد
4.روش های تشخیص
5. انواع دیگر پارتیکل کانتر
پارتیکل کانتر از راه دور
پارتیکل کانتر Manifold
پارتیکل کانتر Handheld

پارتیکل کانتر آئروسل

پارتیکل کانتر آئروسل برای تعیین کیفیت هوا از طریق شمارش و اندازه گیری ذرات موجود در هوا  استفاده می کند. این اطلاعاتدر تعیین مقدار ذرات در داخل یک ساختمان و یا در هوای محیطبسیار مفید است. همچنین در درک سطح تمیزی در یک محیطکنترل شده، مفید است.

Clean rooms به طور گسترده در تولید نیمه هادی، بیوتکنولوژی، دارویی، هارد دیسک، هوا فضا و دیگر زمینه ها که بسیار حساس به آلودگی زیست محیطی استفاده می شودنقش دارند.

برای آزمایش و طبقه بندی اتاق تمیز می توان از پارتیکل کانتر آئروسل استفاده کرد تا یک استاندارد خاص طبقه بندی اتاق تمیز حاصل کرد. استانداردهای متعددی برای طبقه بندی اتاق تمیز وجود دارد. اغلب از طبقه بندی امریکایی  استفاده می شود.

 

پارتیکل کانتر مایع

پارتیکل کانتر مایع تعیین کیفیت را با استفاده از عبور مایع از طریق آنها انجام می دهد.تعداد و اندازه ذرات می تواند در صورتی که مایع به اندازه کافی تمیز است از طریق برای نرم افزار طراحی شده مورد استفاده قرار گیرد.از پارتیکل کانترهای مایع می توان برای آزمایش کیفیت آب آشامیدنی, راه حل های تمیز کردن آن, نظافت تجهیزات تولید برق، ساخت قطعات، یا داروها تزریقی استفاده کرد.پارتیکل کانتر مایع نیز برای تعیینتمیزی سطح مایعات هیدرولیک استفاده می شود ، قابل توجه است  75-80٪ از خرابی های هیدرولیک را می توان به آلودگینسبت داده شده است. انواع مختلفی وجود دارد که یا میتواند بر روی تجهیزات نصب شوند و یا دستگاه قابل حمل می باشند و یا می تواند برای تعیین تمیزی سیال از ماشین مثل بولدوزر استفاده کرد.توسط تعیین و نظارت بر این سطوح، و پس از فعالو یا پیش بینی برنامه های تعمیر و نگهداری، کاربر می تواندخرابی هیدرولیکی را کاهش دهد، زمان عملیاتی بودن و در دسترس بودن دستگاه را افزایش می دهد، و کاهش مصرفروغن را در پیش خواهد داشت.آنها همچنین می توانند جهتمایعات هیدرولیک تمیز شده با استفاده از تصفیه روغن،مورداستفاده قرار گیرند تا بتوان به سطح تمیزی دلخواه رسید.رایج ترین استانداردهای مختلف مورد استفاده در صنعت هیدرولیک ISO 4406:1999,, SAE AS 4059, ISO 4406:1999 می باشد.

پارتیکل کانتر جامد:

پارتیکل کانتر جامد برای اندازه گیری ذرات خشک در کاربردهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از کاربردهای آن برای اندازه گیری سنگ های خردشده در معدن سنگ می باشد.

Sieves ابزارهایی هستند که برای اندازه گیری اندازه ذرات خشک استفاده میشود .بر اساس سیستم بینایی نیز می توان با سهولت و دقت فوق االعاده ای اندازه ذرات خشک را اندازه گیری کرد.

روش های تشخیص:
چندین روش مورد استفاده برای شناسایی و اندازه گیری اندازه ذرات و توزیع اندازه (هر چند بسیاری وجود دارد) وجود دارد، مانع عبور نور (obscuration)، پراکندگی نور، اصل کولتر و تصویربرداری مستقیم.

مسدود کردن نور در روش پارتیکل کانتر نوری متداولترین روش که برای تشخیص و اندازه گیری ذرات بزرگتر از یک میکرومتر کاربرد دارد. این روش با قابلیت اطمینان و وضوح بالا عمل اندازه گیری را انجام می دهد. در روش پراکندگی نور قادریم که اندازه ذرات کوچکتر را نیز اندازه گیری کنیم.

این روش مبتنی بر میزان نوری است که از ذره عبور کرده و در ناحیه قابل تشخیص پارتیکل کانتر باشد. این تغییر مسیر است که به عنوان پراکندگی نور به آن اشاره شده است.از روش پراکندگی نور برای حساسیت 05/0 میکرومتر و یا بزرگتر اسفاده می شود. با این حال برای حساسیت بالا جهت تشخیص اندازه ذرات ( نانومتر ) از روش CNC استفاده می شود. یکی از متداولترین کاربردها نظارت بر آب خالص در نیمه هادی      fabsاست. روش light blocking مختص پارتیکل کانترهایی است که برای شمارش در تجهیزات هیدرولیکی و مایعات ویژه استفاده می شود می باشد. برای اندازه گیری آلودگی روغن هیدرولیک از پارتیکل کانترها استفاده می شود و در نتیجه این امکان را به کاربر می دهد تا بتواند طبق برنامه زمان بندی سیستم هیدرولیکی را برای حفظ، کاهش خرابی، تعمیر و نگهداری در طی دوره هایی که کار کم و یا نباشد و نیز نظارت بر عملکرد فیلتر را داشته باشد. تصویربرداری مستقیم تکنیکی است که با استفاده از نور ساطع شده از لیزر به عنوان یک منبع برای روشن کردن یک سلول که در آن ذره در حال عبور از آن است استفاده می شود. این روش بر مینای نور ساطع شده ذرات را اندازه نمی گیرد بلکه اندازه گیری این نواحی مشابه یک میکروسکوپ خودکار است. یک دیود لیزری پالسی حرکت ذرات را مسدود می کند. انتقال نور از طریق مایع است که بر روی یک دوربین الکترونیکی با لنز ماکرو تمرکز تصویربرداری شده است. ذرات در نمونه های نور و مسدود کردن سایه ها منجر به تصویربرداری بر روی دوربین های دیجیتال خواهد شد.

انواع دیگر پارتیکل کانتر

پارتیکل کانتر از راه دور

پارتیکل کانترهای کوچک بطور معمول برای نظارت در مکانی ثابت در اتاق تمیز و یا محیط های کوچک بطور مداوم برای نظارت بر سطوح ذرات در 24 ساعت , روز و یا هفت روز هفته استفاده می شود. معمولا این نوع شمارنده های کوچک یک صفحه نمایش محلی ندارند و به شبکه ای از پارتیکل کانترها و انواع سنسورهای دیگر بمنظور نظارت بر عملکرد کلی اتاق تمیز متصل می شود. این شبکه ای از حسگرهایی است که به طور معمول به سیستم مانیتورینگ تاسیسات (FMS)، سیستم اکتساب داده ها و یا کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزیمتصل شده است .این سیستم مبتنی بر کامپیوتری است که دیتابیس و هشداردهنده را ادغام می کند و نیز  قابلیت پست الکترونیکی برای اطلاع از امکانات و یا روند زمانی و نیز زمانی که شرایط در داخل اتاق تمیز بیش از محدوده زیست محیطی از پیش تعیین شده اتفاق افتاد را داراست. پارتیکل کانترهای کنترل از راه دور در مدل های مختلفی وجود دارد. از یک کانال بهمدل های شناسایی که به 8 کانال به طور همزماناست.پارتیکل کانترهای کنترل از راه دور می توانند اندازه ذرات در محدوده 1/0 تا 100 میکرومتر را تشخیص دهند.و دارای خروجی های مختلفی از جمله 4-20 mA  , RS-485 Modbus, thernet و  پالس خروجی می باشند.

پارتیکل کانتر Manifold

پارتیکل کانترهای اصلاح شده آئروسل قابل حمل است که به یک سیستم نمونه توالی یابی متصل شده است.توالی یابی نمونه سیستم اجازه می دهد که یک پارتیکل کانتر از چندین مکان توسط یک سری لوله های کشیدن هوا از بالا تا 32 مکان در داخل اتاق تمیز نمونه برداری کند. از لحاظ قیمت این نوع ارزان تر از پارتیکل کانترهای کنترل از راه دور بوده, با این حال هریک از لوله به ترتیب مانیتور شده است.

پارتیکل کانترهای Handheld

این نوع پارتیکل کانترها خود شامل پارتیکل کانترهای کوچکی است که براحتی قابل حمل و  نقل و مورد استفاده می باشد. اگر چه میزان جریان کمتر از ft³/min 0.1 نسبت به نرم های بزرگتر 1 ft³/m می باشد.Handhelds برای بسیاری از کاربردهای مشابه مفید هستند. با این حال نمونه های دیگر در طی انجام کار ممکن است گواهینامه اتاق تمیز و آزمایش لازم داشته باشند.

 

 

منبع:  http://instrucenter.com و http://btmco.blogsky.com