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精密仪器实验室对环境的要求和改进措施的研究1
点击次数：6266 发布时间：2013-3-20
方江邻,陈小华,杨勇.精密仪器实验室对环境的要求和改进措施的研究.实验技术与管理.2008.V25.1141-143。
精密仪器实验室对环境的要求主要有4 个方面, 分别为温度、湿度、洁净度和防震。
1. 1 对温度的要求
温度是实验室环境中一个重要方面, 绝大多数精密仪器设备在较高或较低的温度条件下都不能正常使用。即使在使用温度范围内, 由于温度的变化, 各种不同材料组成的部件因为膨胀系数的不同也会发生扭曲、变形, 与原本的基准产生偏差。如激光拉曼光谱仪, 虽然有*的基座, 但温度的变化仍可以使基座上的光学镜片组的位置产生变化。而等离子光谱仪使用说明书中要求每小时温度的变化不能大于±1℃。实践证明, 温度不稳定、变化太大可使样品检测出的数据超出标本10%以上。
另外电子元器件对温度也有较高的要求, 温度的变化会使电子元件参数发生漂移。温度大的变化会影响测试数据的精度, 同时也会影响电子元件的寿命。对于使用小型空调设备的单个实验室, 由于空调器会不间断启动、停止, 加上人员频繁进出, 会使室内温度不能保持恒定, 从而影响到测试数据的度。
1. 2 对湿度的要求
大型仪器设备出现故障zui主要因素之一就是锈蚀。仪器设备除有各种金属部件外, 还有许多复杂、精密的电子线路。我们知道, 不同金属元素它们原电池的电动势是不同的, 在氧气和含有导电成分的水等介质影响下, 金属中不同元素之间会形成腐蚀电池, 使金属氧化锈蚀, 而复杂密集的集成电路, 电子元件除锈蚀外还会造成短路。大多数的仪器故障都是电路的锈蚀导致接触不良或短路所造成的。长期严重的故障能使仪器不可修复而报废。所以, 湿度也是影响仪器精密度和寿命的重要因素。单个使用小型空调设备的实验室, 在高温高湿天气下, 工作人员不时进出实验室会带进室外的高温饱和水蒸气, 由于实验室相对温度较低,露点条件形成时, 热饱和空气就会附着在仪器上, 凝结成小水珠。即使有去湿机设备, 也不会很快去除仪器上的水份。因此, 在高温高湿天气应尽量避免人员频繁进出, 要长期稳定地保持实验室中的相对湿度。
1. 3 对洁净度的要求
空气中的灰尘不断地附着在仪器电路上, 在水的作用下形成导体, 使密集的电路形成短路而损坏仪器。同样空气中的灰尘也会污染样品和试剂, 影响测试数据的度。所以, 一般微量测定的实验室也需要有空气过滤器等除尘装置。大型精密仪器对实验环境要求较高, 一般是封闭的房间, 由于实验室中各种各样的样品和试剂总会有少许不断地逸出到房间空气中, 加上人体所排出的许多有机物,这些污染物除对仪器造成腐蚀, 对实验精度造成误差外, 同时也对工作人员的身体健康造成伤害。为此, 2005年7月, 教育部和国家环保总局联合下发“关于加强高等学校实验室排污管理的通知”。使用小型空调的实验室, 由于没有室外新风的补充及有效的过滤系统, 就会造成上述不良问题产生。
1. 4 对防震的要求
振动会严重影响精密仪器正常工作。如电子显微镜, 它的像差是用光阑控制孔径角加以限制, 这些光阑直径为几百至几十微米, 定位精度要求几微米, 任何微小的震动经放大几万、几十万倍后都会导致图像的波动, 所以固定样品的机构和整个镜筒的振动都必须控制在显微镜的分辨本领之内。拍摄原子图像时, 在曝光时间内, 样品的移动不能超出几分之一原子间距。所以说精密仪器实验室对建筑和环境防震方面有很高的要求。
2 改进措施
我校现代分析中心集中放置有20多套大型精密仪器, 分布于4个楼层, 主要采用中央空调系统保证仪器设备对环境的要求。在实际使用中我们根据具体要求和出现的问题实施了对应的改进措施。
2. 1 温度改进措施
单位原有20多套进口高精度仪器, 分布于4个楼层, 采用全封闭, 使用中央空调24 小时工作。在日常运行中保证每小时使空气交换15 次以上, 并且在输入的空气中加有1 /3的室外新风,每次回输的空气都经过2 次过滤。由于仪器室、工作办公室、走廊过道与外界是三级间隔, 所以, 温度、湿度与外界呈阶梯关系, 人员进出不会引起仪器室温较大的变化。由于早期的中央空调温度控制精度不高, 不能满足少数实验室的高要求, 后来我们在这些实验室的进风口上安装了1台可逆电动机, 用以控制风门的大小, 并且加
了1个2 kW 的电加热器, 加快空气温度的微调速度。这2个部件都由仪器间中的无触点水银温度控制开关自行调控。这样, 就在不改动整个系统的情况下解决了局部的要求。为改进温度控制在灵敏度上的不足, 我们还考虑使用电子微控和调频技术来进一步改进。
2. 2 湿度改进措施
由于单位的实验室是封闭在一个大环境中, 仪器间与外界呈三级梯度关系, 湿度大的雨季, 仪器间湿度主要受空调里新风的影响。因此, 我们把去湿机的外壳去掉, 安装在新风管道内, 使室外潮湿的空气在进入空调机内前先除去一部分水分, 再经过空调的2次去湿, 这样进入实验室时, 能够保证相对湿度在70%以下。
2. 3 洁净度改进措施
实验室空气中的灰尘主要来源于人员进出和新风补充时带入。为了尽量避免人员带入室外灰尘, 我们制定了严格的制度。必须穿工作服换鞋入内, 不准在室内吸烟、吃食物, 每个室都有的样品操作间, 并设有抽风设备。对于新风采用的措施是在新风管道口加上1个40目/吋初效过滤器, 加上空调本身的送回风过滤网共有三级去尘。并且保证实验室与外界之间的静压差不小于5 Pa。对于痕量级的实验室必须单独改造成超洁净实验室。
2. 4 防震的改进措施
为了防止外围环境对仪器的影响, 在建筑设计时, 已在建筑物四周设有防震沟。对防震要求高的仪器, 必须放在楼层的底层, 并尽可能远离震动源, 如电梯、空气压缩机、泵类等, 并在地面铺设胶垫, 防止人员和运货小车的影响。