HEPA-ULPA过滤器效率测试及检漏方法

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M HEPA/ULPA 过滤器效率测试及检漏方法有关问题讨论

1 、 HEPA ／ ULPA 过滤器效率测试方法

1．1 测试方法及其特点

当前对 HEPA 过滤器测试方法主要有：

(1)DOP 法：

此法是以光度计作检测，测试用气溶胶必须是单分散 (0．31μm) 的 DOP 或其替代的 DOS 等液态物质所发生的。

此法灵敏度不如粒子计数法，只能用于效率 99．99 ％ (0．3μm) 及 99．999 ％ (0．3μm) 的 HEPA 过滤器的测试。 (2) 粒子计数法 此法是以离散粒子计数器 (DPC) 作为检测仪器，测试用气溶胶可以是单分散或多分散液体或固体物质，选择范围较宽，常用多分散气溶胶，如 DOP 或其替代的 DOS 等液态物质所发生的，亦常用 SPL( 聚苯乙烯乳胶球 ) 固体物质所发生的 0．1-0．2p,m 粒径的气溶胶。 此法灵敏度较高，目前主要用于 ULPA 过滤器其 η≥99．999 ％ (0．1-0．2μm) 的测试，当然亦可用于 HEPA 过滤器的测试。替代 DOP 法当已是趋势。 (3)MPPS 法 此法是欧盟 ENl822 标准所规定的，亦是以 DPC 作为检测仪器，测试用气溶胶要求同

(2) 。

其与粒子计数法的区别主要在于： 以过滤器最易穿透的粒径作为测试用粒径， HEPA ／ ULPA 纤维过滤器在某一粒径下其过滤效率会出现最低，这是因为在此粒径下扩散机理与惯性机理对过滤器所起的过滤作用，两者都达到最低，此粒径与过滤器的滤料、给结构及滤速有关，一般在 0．1-0．3μm 间，对 ULPA 过滤器常为 0．1-0．2μm ；过滤器测试时，需先测定滤料的 MPPS ：另外，其对过滤器效率的测试不是采用整体测试，而是扫描测试每一处的局部穿透率然后统计处理 ( 按 95 ％置信度 ) 得出 < 整体 ) 穿透率及 ( 整体 ) 效率。最大允许局部穿透率比整体的高 5 倍或更多，见表 1 。

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M 表 1. HEPA/ULPA 过滤器性能要求（ EN1822 ）

此法用于 HEPA ／ ULPA 过滤器的测试，其灵敏度比一般粒子计数法还高，更接近实际，

在测效率的同时亦解决了扫描检漏。

(4) 钠焰法

此法采用火焰光度计，它对 NaCl 燃烧的火焰色度 ( 相当于 NaCl 的质量 ) 作响应，

NaCl 质量粒径分布在 0．02-2μm 间或更狭一些。其质量平均粒径 (MMD) 在 0．5-0．6μm 间。此法灵敏度低，且 NaCl 对微电子工厂的产品质量有害，因此国外早已不用。 1．2 测试方法的灵敏度及其误差

1．2．1 灵敏度

测试方法的灵敏度主要决定于仪器本身。光度计的灵敏度／分辨率一般可至 0．001μg ／ L 空气，误差可至 --+5 ％。高档的粒子计数器灵敏度／分辨率可在± 10 ％以内，本底噪音计数可控制达零。 增大上风侧测试用气溶胶浓度会增加灵敏度。光度计在测试过滤器效率时常用于 80mg ／ m3 空气 -100mg ／ m3 空气的气溶胶浓度，而 DPC 所采用浓度 ( 质量 ) 远低于此。

1．2．2 误差及控制

过滤器效率测试误差有系统本身误差及随机误差。为满足很高效率的 ULPA 过滤器的测试要求，必须用高灵敏度的测试系统以适应之，随机误差已是不可忽略的因素。

1．2．2．1 系统本身误差及控制

(1) 流速，除粒径外是影响过滤器效率的较重要的因素。因此必须使流速均匀并稳定。常需通过测定并调整进行控制。

(2) 气溶胶浓度变化会影响测试结果，因此其浓度均匀及稳定亦是必须保证的，常需通过混匀器及多点测试并调整进行控制。

(3) 气溶胶粒子在测试系统内会沉积，会影响测试结果，需采用尽量短的管路并合理布

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M 置。

(4) 管路内壁由于气流流动时会积聚静电，影响气溶胶粒子沉积，因此需采用金属管道并接地。

(5) 在用冷发的气溶胶时，气溶胶在喷嘴内进行机械破碎时会带静电 ( 热发时不存在 ) ，因此需要设中和器加以中和，以免粒子沉积。

(6) 粘度、压降、温湿度、振动以及非等动力采样都会在一定条件下对测试产生影响，一般有的关系不大，有的易控制或在计算时加以修正。

(7) 采用粒子计数器作检测时，需注意避免重叠误差需采用稀释器及本底噪音值的控制并及时校正。

以上有关测试系统本身误差的各种因素，合格的测试系统都应视情况具有相关的测量及控制措施的。

图 1 是 IEST-RP-CC034．1 标准中， ULPA 过滤器性能测试的典型系统示意图。

1．2．2．2 随机误差及其处理

过滤器效率测试需采用高性能的粒子计数器，其本底噪音计数为。时，随机误差已是最主要的误差。

当充分混匀的测试用气溶胶，穿透过滤器至下风侧的粒子数是某一平均浓度下的随机值，并由计数器随机地在某一平均浓度下测得，此测得的值与实际平均值 ( 进行无数次测得平均

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M 值 ) 之间存在着差异，测得的粒数越少其差异越大。因此随机误差对穿透率很小的效率很高的 ULPA 过滤器，更显得不能忽视，它是下风侧计数值的最大的不定因素。此误差现以统计学方法来处理，即采用 95 ％置信度。并对上风侧、下风侧在无被测过滤器时，测得存在的粒子数差异 ( 由管路长短不一，或有稀释器，或采用同时采样时有二台粒子计数器存在的差异等所引起 ) 一并进行统计方面。

采用计算软件对其进行统计方法处理计算以修正随机误差来提高测试结果的准确性，这灵敏度较高的粒子计数器法及 MPPS 法进行 HEPA ／ ULPA 过滤器尤其是 ULPA 过滤器应是重要的—个方面。

1.3 采用粒子计数法及 MPPS 法进行 HEPA ／ ULPA 过滤器性能测试应是趋向。

粒子计数器：灵敏度高；对气溶胶选择余地大，可以满足产品生产对分子污染控制的要求用 SPL 替代 DOP 或 DOS 等 ) 或发生源的经济方便；所用气溶胶的浓度 ( 质量浓度 ) 远低于光度计所需的，可以降低被测过滤器的污染程度。

因此采用 DPC 作为检测的系统必然是趋向。而 MPPS 法与粒子计数法之间各有特点，

但高效率的 ULPA 过滤器，看来 MPPS 法的灵敏度更高的特点可能是重要因素。 2 、 HEPA ／ ULPA 过滤器的现场检漏 2．1 检漏方法及其特点

过滤器及其系统安装后的现场枪漏方法有整体检漏及扫描检漏。

(1) 整体检漏

整体检漏方法的灵敏度低于扫描检漏，因此限用于 HEPA 过滤器，即效率 η=99．99 ％— 99．999 ％ (0．3μm) 的或相当的 η=99．95 ％ ~99．995 ％ (MPPS) 的，且不便于进行扫描检漏的场合，如安装在风管内或 AHU 内的；以及非单流洁净室的末端过滤器。 此方法采用的可为光度计或粒子计数器 (DPC) 。

(2) 扫描检漏

扫描检漏方法的灵敏度比整体检漏法高，一般除不便的场合外，都应采用此法检漏。所用仪器可以是光度计或 DPC 。由于光度计的灵敏度不及 DPC ，因此光度计扫描检漏限用于 HEPA 过滤器及其系统，而 ULPA 过滤器及其系统须采用 DPC 扫描检漏。

另外，光度计检漏所用气溶胶浓度较高，常在 20mg ／ m3 空气 ~80mg ／ m3 空气间，因为过低灵敏度不够，过大对被检过滤器受气溶胶污染程度增多，而 DPC 枪漏所用气溶胶浓度一般为光度计的 1 ／ 100~1 ／ 1000( 质量浓度 ) 因此 DPC 扫描检漏广泛被采用。