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精密儀器實驗室對環境的要求和改進措施的研究1
點擊次數：5821 發布時間：2013-3-20
方江鄰,陳小華,楊勇.精密儀器實驗室對環境的要求和改進措施的研究.實驗技術與管理.2008.V25.1141-143。
精密儀器實驗室對環境的要求主要有4 個方面, 分別為溫度、濕度、潔凈度和防震。
1. 1 對溫度的要求
溫度是實驗室環境中一個重要方面, 絕大多數精密儀器設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, 由于溫度的變化, 各種不同材料組成的部件因為膨脹系數的不同也會發生扭曲、變形, 與原本的基準產生偏差。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鏡片組的位置產生變化。而等離子光譜儀使用說明書中要求每小時溫度的變化不能大于±1℃。實踐證明, 溫度不穩定、變化太大可使樣品檢測出的數據超出標本10%以上。
另外電子元器件對溫度也有較高的要求, 溫度的變化會使電子元件參數發生漂移。溫度大的變化會影響測試數據的精度, 同時也會影響電子元件的壽命。對于使用小型空調設備的單個實驗室, 由于空調器會不間斷啟動、停止, 加上人員頻繁進出, 會使室內溫度不能保持恒定, 從而影響到測試數據的度。
1. 2 對濕度的要求
大型儀器設備出現故障zui主要因素之一就是銹蝕。儀器設備除有各種金屬部件外, 還有許多復雜、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勢是不同的, 在氧氣和含有導電成分的水等介質影響下, 金屬中不同元素之間會形成腐蝕電池, 使金屬氧化銹蝕, 而復雜密集的集成電路, 電子元件除銹蝕外還會造成短路。大多數的儀器故障都是電路的銹蝕導致接觸不良或短路所造成的。長期嚴重的故障能使儀器不可修復而報廢。所以, 濕度也是影響儀器精密度和壽命的重要因素。單個使用小型空調設備的實驗室, 在高溫高濕天氣下, 工作人員不時進出實驗室會帶進室外的高溫飽和水蒸氣, 由于實驗室相對溫度較低,露點條件形成時, 熱飽和空氣就會附著在儀器上, 凝結成小水珠。即使有去濕機設備, 也不會很快去除儀器上的水份。因此, 在高溫高濕天氣應盡量避免人員頻繁進出, 要長期穩定地保持實驗室中的相對濕度。
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污染樣品和試劑, 影響測試數據的度。所以, 一般微量測定的實驗室也需要有空氣過濾器等除塵裝置。大型精密儀器對實驗環境要求較高, 一般是封閉的房間, 由于實驗室中各種各樣的樣品和試劑總會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物,這些污染物除對儀器造成腐蝕, 對實驗精度造成誤差外, 同時也對工作人員的身體健康造成傷害。為此, 2005年7月, 教育部和國家環保總局聯合下發“關于加強高等學校實驗室排污管理的通知”。使用小型空調的實驗室, 由于沒有室外新風的補充及有效的過濾系統, 就會造成上述不良問題產生。
1. 4 對防震的要求
振動會嚴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, 任何微小的震動經放大幾萬、幾十萬倍后都會導致圖像的波動, 所以固定樣品的機構和整個鏡筒的振動都必須控制在顯微鏡的分辨本領之內。拍攝原子圖像時, 在曝光時間內, 樣品的移動不能超出幾分之一原子間距。所以說精密儀器實驗室對建筑和環境防震方面有很高的要求。
2 改進措施
我校現代分析中心集中放置有20多套大型精密儀器, 分布于4個樓層, 主要采用中央空調系統保證儀器設備對環境的要求。在實際使用中我們根據具體要求和出現的問題實施了對應的改進措施。
2. 1 溫度改進措施
單位原有20多套進口高精度儀器, 分布于4個樓層, 采用全封閉, 使用中央空調24 小時工作。在日常運行中保證每小時使空氣交換15 次以上, 并且在輸入的空氣中加有1 /3的室外新風,每次回輸的空氣都經過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系, 人員進出不會引起儀器室溫較大的變化。由于早期的中央空調溫度控制精度不高, 不能滿足少數實驗室的高要求, 后來我們在這些實驗室的進風口上安裝了1臺可逆電動機, 用以控制風門的大小, 并且加
了1個2 kW 的電加熱器, 加快空氣溫度的微調速度。這2個部件都由儀器間中的無觸點水銀溫度控制開關自行調控。這樣, 就在不改動整個系統的情況下解決了局部的要求。為改進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頻技術來進一步改進。
2. 2 濕度改進措施
由于單位的實驗室是封閉在一個大環境中, 儀器間與外界呈三級梯度關系, 濕度大的雨季, 儀器間濕度主要受空調里新風的影響。因此, 我們把去濕機的外殼去掉, 安裝在新風管道內, 使室外潮濕的空氣在進入空調機內前先除去一部分水分, 再經過空調的2次去濕, 這樣進入實驗室時, 能夠保證相對濕度在70%以下。
2. 3 潔凈度改進措施
實驗室空氣中的灰塵主要來源于人員進出和新風補充時帶入。為了盡量避免人員帶入室外灰塵, 我們制定了嚴格的制度。必須穿工作服換鞋入內, 不準在室內吸煙、吃食物, 每個室都有的樣品操作間, 并設有抽風設備。對于新風采用的措施是在新風管道口加上1個40目/吋初效過濾器, 加上空調本身的送回風過濾網共有三級去塵。并且保證實驗室與外界之間的靜壓差不小于5 Pa。對于痕量級的實驗室必須單獨改造成超潔凈實驗室。
2. 4 防震的改進措施
為了防止外圍環境對儀器的影響, 在建筑設計時, 已在建筑物四周設有防震溝。對防震要求高的儀器, 必須放在樓層的底層, 并盡可能遠離震動源, 如電梯、空氣壓縮機、泵類等, 并在地面鋪設膠墊, 防止人員和運貨小車的影響。