액체 입자 계수 고려사항 (234.4 KB)

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소개

이 문서는 액체 입자 계수의 몇 가지 기본을 다룹니다. 이것은 입자 계수기를 현재 사용하는 산업에서의 예를 제공하면서 시작하고 기타 분야에서 어떻게 사용될 수 있는지를 제시합니다. 또한 광학 입자 계수기(OPC)를 이용하는 이점과 샘플량 및 감도의 고려사항을 여기서 논합니다.

모니터링의 이점

제품 제조시 이용되는 액체 모니터링의 분명한 이유는 비용을 절감하고 생산을 증가하기 위한 것입니다. 많은 경우에, 이것을 달성하는 방법들은 간단하지만, 일부 산업에서는 노동 집약적인 방법들을 선택하거나, 청결도에 관하여 최종 QC를 수행하기 전에 완전히 포장되기 전까지 기다립니다.

산업으로부터 학습

청결 제조에 달려있는 기타 산업에 이용되는 최선의 방법을 연구함으로써 많은 산업에서 많은 것을 얻을 수 있습니다. 예를 들면, 반도체 제조회사들은 중대한 비용절감이 필터 교체 주기를 결정하기 위해 입자 계수기를 사용함으로써 실현될 수 있다는 것을 수년 전에 알게 되었습니다. 불가피하게 압력 강하 명세는 잘못될 수 있는 최대의 위험 때문에 보수적인 면으로 주로 설정되었습니다.

그렇지만, 액체 품질의 분명한 그림을 제공하기 위해 입자 계수기와 기타 전자 모니터의 적합한 배합으로 그들은 필터가 원래의 주기의 2-3배까지 교체할 필요가 없다는 것을 발견했습니다. 필터의 비용을 고려하면, 모니터링 장비에 ROI는 일년 정도로 짧을 수 있습니다. 현재, 제약업은 필터 교체의 필터 강하 방법 사용을 계속하고 제품 출하 전에 시스템 품질 검사를 선호합니다.

데이터 저장 회사들은, 저장 용량에서 가장 극적인 증가를 이루는 동안에, 한자리 수 여분을 위해 경쟁해 왔습니다. 이 과정에서 그들은, 디스크 드라이브에 들어가는 부품이 0.2마이크론 보다 큰 평방 센티미터 당 단 몇 개의 입자 만을 갖는 것을 확실히 해주는 지속적으로 필터링되는 시스템인, 비교적 저렴한 재활용 방법을 개발해야 만 했습니다. 많은 경우에 청결은 자동화되고 청결 도구의 일부가 됩니다. 자동화 산업은 많은 경우에 정체된 크리닝 배쓰를 계속 사용합니다. 일부 회사들는 부품이 크리닝 배쓰에 처음에 들어 올 때 보다 떠난 후 더 오염이 되기 때문에 크리닝이 무익하다고 보고해왔습니다. 품질 확인은 시각적 검사 또는 스프레이 추출과 필터 패치에 수집함으로써 부품에서 제거된 잔존물의 중량측정 분석에 의해 정해집니다.

자동화된 입자 모니터링으로의 전환함의 이점을 고려할 때, 초기의 장비 비용을 초월해서 봐야 하고 도구들이 비용을 절약할 수 있는 모든 면을 평가해야 합니다. 수년 전에는, 한 대규모 반도체 공장에서 여러 개의 압축 배치 샘플러를 구입했습니다. 그들은 다른 매니저들에 의해 운영되는 두 개의 다른 크린룸 영역이 주어졌습니다. 한 매니저는 각 공정을 위해 필터 선택을 최적화 하는 데만 대부분 샘플러를 사용했습니다. 다른 매니저는 샘플러를 공정 장비에 통합해서 모든 공정의 혼란을 모니터링했습니다. 둘 다는 6개월 이내에 원가가 빠졌다고 보고했습니다. 학습한 정보는 전회사로 공유되어 이전에는 낭비되는 많은 비용을 절감할 수 있었습니다.

그림 2: 압축 샘플러 – 모든 표와 숫자를 위해 pdf를 다운로드하십시오.

측정 기본

자주 발생하는 질문은 “광학 입자 계수기를 다른 방법과 어떻게 비교합니까?”입니다. 답은 “경우에 따라 다릅니다”입니다. 예를 들어, 입자를 시각적으로 측정하는 많은 다른 방식들을 고려하십시오. 대부분의 자연발생 입자는 형태에 있어서 불규칙함으로, 어떻게 크기를 분류합니까?

그림 3을 고려하면, 이것이 가장 큰 치수입니까? 한 축에서 가장 큰 치수입니까? 아마도 동등한 영역여야 합니까? 대부분의 입자를 검사할 때, 이러한 다른 방법의 각각은 약간씩 다른 답을 낳을 것입니다. 광학적 입자 계수기들(일반적으로 OPC라고 불림)은 두 원칙 중 하나에 작용합니다; 이것들은 입자가 알려진 에너지 밀도의 지향성 빛(빛 방해)을 통과할 때 입자에 의해 방해되는 빛의 양을 측정하거나, 지향성 빛 소스로부터 흩어지는 빛(빛 흩어짐)의 양을 측정합니다. 결과는 알려진 크기와 형태의 측정 입자, 전형적으로, 폴리스티렌 라텍스 스피어(PSLs)에 의해 빛(각자 흐려지거나 분산된)의 양과 비교됩니다. 다른 말로 하면, 광한 입자 계수기는 자연 입자를 물에 부유한 PSL의 광학적 동등 직경으로 보고합니다.

그림 3: 입자 크기 측정

이것이 다른 방법에 의해 얻어진 측정에서 약간의 차이를 가져오지만, 이 반복적인 측정은 매우 신뢰할 수 있습니다. 이것을 사용의 편리함과 연결하면 감소된 작업 강도 및 혜택은 상당하다고 일반적으로 믿어집니다.

OPC를 이용하여 모니터링 프로그램을 구현하는데 고려할 몇 가지 사항이 있습니다. 온라인으로 모니터링할 때, 입자 계수기의 입자 발생 업스트림의 원천을 제거하는데 주의가 필요합니다. 주어진 장소에서 사용하지 않을 때OPC를 차단하기 위해 사용된 밸브는 모니터링하는 동안 100% 열려야 합니다. 플로우 제어는 OPC로부터 다운스트림에 이뤄져야 합니다.

부분적으로 열린 밸브들은 입자 계수에 두 가지 방식으로 기여합니다.

첫째, 밸브들은, 증가된 입자 계수 모습을 초래하면서, 입자를 한동안 지속적으로 내보냅니다. 대부분의 밸브들은 부분적으로 만 열려 있을 때 플로우 스트림에 보다 큰 표면 영역을 생기게 합니다. 시스템에서 다른 밸브들을 작동하여 발생된 압력 급상승은 증가된 표면 영역으로부터 보다 많은 입자를 내보내게 할 것입니다.

둘째, 밸브가 열린 범위에 따라, 이것은 샘플 스트림에서 버블이 형성되게 하는 압력 저하를 일으킵니다. OPC는 전형적으로 버블을 입자로부터 구분할 수 없으므로, 데이터는 실제로 제시된 것 보다 많은 입자를 포함한 것으로 보일 것입니다.

배치 샘플링 작업을 수행할 때, 샘플링 기구가 크린업하는데 충분한 시간을 허용하는 것은 중요합니다. 장비의 적합한 작동이 필수적입니다. 제조회사의 권장사항을 따르는 것은 이러한 유형의 장비로 빠르고 간단한 테스팅을 확실히 할 것입니다.

생플량 대 감도

입자 계수기를 선택할 때, 단위 시간 당 계수되는 전체 입자 밸브는 충분히 강조될 수 없습니다. Particle Measuring Systems은 통계적인 중요성의 이유를 논하는 여러 문서를 작성했으므로, 여기서 반복하지 않습니다. 일반적으로, 입자 계수기가 기술의 한계에 접근하면서, 장비에 의해 평가되는 액체의 양은 플로우율의 100%보다 작을 것입니다. 일부 입자 계수기 제조회사들은 그들의 명세서에 이러한 차이를 공표하지 않으므로, “생플량이 얼마입니까?”라고 질문하는 것은 중요합니다.

그림4: 고감도 및 고 플로우율의 입자 계수기

관심 용도가 매우 청결한 액체에서 고감도(매우 작은 입자를 감지하는 능력)를 요구한다면, 최소한의 입자수를 계수하기 위해 요구되는 시간을 평가해야 합니다. 많은 초고순도 용도에서는 수 시간이 필요할 것입니다. 불행하게도, 이 샘플 주기는 단기간의 일시적인 혼탁의 감지를 허용하지 못할 것입니다. 이러한 혼탁의 감지 능력이 중요하다면, 보다 많은 샘플량으로 입자 계수기의 감도를 희생하는 것이 필요합니다. 공정상 혼탁이 단지 한가지 크기의 입자만을 발생하자 않고 모든 크기에서 골고루 증가를 보인다는 것을 이해하는 것은 쉽습니다. 그러므로, 보다 덜 민감한 입자 계수기는 단 몇 분간의 샘플 주기로 설정될 수 있기 때문에 혼탁이 발생하면 감지하고 보고할 수 있습니다.

결론

광학 입자 계수기는 많은 산업에서 이용될 수 있습니다. 그렇지만, 모든 곳에서 최대의 효율로 이용되지는 않습니다. 산업 벤치마킹은 초고순도 제조 환경에 들어가는 많은 제조 회사들이 중대한 발전을 하는데 도울 수 있습니다.

OPC와 시각적 측정 기법 사이에는 차이가 중대하지는 않지만, OPC의 매우 반복적인 성질 때문에 작동자가 선호 하는 도구입니다.

마지막으로, 원하는 샘플 주기에서 계수되는 입자 수가 고려되어야 합니다. 이 숫자가 통계적 중요성에 충분하지 않다면, 보다 나은 선택은 종종 보다 큰 샘플량을 가진 덜 민감한 입자 계수기 입니다.

저자

Dwight Beal
Particle Measuring Systems
Dwight Beal은 Particle Measuring Systems의 액체 생산 라인의 매니저입니다. 그는 응용 엔지니어링 서비스 영역에서 입자 계수 분야에 25년 이상 있었습니다.

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