Was ist ein Partikelzähler?
Ein Partikelzähler ist ein Gerät, das die Anzahl der in der Luft oder im Wasser schwebenden Partikel misst.
Ein Partikelzähler wird auch als Feinstaubzähler bezeichnet. Sie werden für das Umweltmanagement in Räumen eingesetzt, in denen ein gewisses Maß an Sauberkeit erforderlich ist, z. B. in Reinräumen.
Anwendungen von Partikelzählern
Partikelzähler werden zur Messung der Luftreinheit an Produktionsstandorten in verschiedenen Branchen eingesetzt, in denen ein hohes Maß an Sauberkeit erforderlich ist. Beispiele sind die Halbleiter-, Präzisionsmaschinen-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie.
Partikel wie Staub und Schimmelpilze in der Luft haben einen erheblichen Einfluss auf die Produktionserträge, die Qualität und die Sicherheit. Aus diesem Grund werden in den Produktionsstätten dieser Branchen Reinräume und Luftschleier installiert, um die Reinheit der Luft zu gewährleisten, und Partikelzähler werden zur Messung der Partikel in der Luft eingesetzt, um die Reinheit des Innenraums dieser Reinräume zu kontrollieren.
Partikelzähler werden in den oben genannten Industrien sowie in der Raumfahrt und in der Kerntechnik eingesetzt.
Prinzip der Partikelzähler
Partikelzähler ermitteln die Größe und Anzahl von Partikeln, indem sie Licht auf die Partikel strahlen und das von den Partikeln gestreute Licht erfassen. Partikelzähler bestehen im Wesentlichen aus einem Probenzuführungsabschnitt, der die Probenpartikel sammelt und sie dem Detektionsabschnitt zuführt und sammelt, einem Lichtbestrahlungsabschnitt, der die Probenpartikel mit Licht bestrahlt, und einem Detektionsabschnitt, der das Streulicht des auf die Probenpartikel gestrahlten Lichts erfasst.
Das Prinzip des Partikelzählers ist wie folgt.
- Wenn Probenpartikel, die aus dem Probenzuführungsabschnitt zugeführt werden, mit Laser- oder anderem Licht aus dem Lichtbestrahlungsabschnitt bestrahlt werden, wird das Licht von den Probenpartikeln gestreut.
- Die Linse der Detektionseinheit fängt dieses gestreute Licht ein, fokussiert es auf eine Fotodiode, wandelt es in ein elektrisches Signal um und erfasst das Signal der Partikel als Spannung.
Das erfasste Signal hat die Form eines Pulses. Die Größe des Pulses (Wellenhöhe) ist proportional zur Intensität der Streuung an den Partikeln, so dass die Größe der Partikel (Partikelgröße) gemessen werden kann. Die Partikelgröße wird durch Vergleich mit der Streuintensität eines Referenzpartikels berechnet, dessen Größe im Voraus bekannt ist.
Die Anzahl der Partikel kann auch anhand der Anzahl der Impulse gemessen werden. Aus diesen beiden Faktoren lassen sich sowohl die Partikelgröße als auch die Partikelkonzentration (Anzahl der Partikel) messen.
Wie wählt man einen Partikelzähler aus?
Bei der Auswahl eines Partikelzählers sind die Konzentration der Partikel, die das Gerät messen kann (messbare Partikelkonzentration), die Größe der Partikel, die es messen kann (messbare Partikelgröße) und die Fähigkeit zur Probenentnahme wichtig.
1. Messbare Partikelkonzentration
Partikelzähler messen einzelne Partikel, so dass die Messung bis zu einer bestimmten Konzentration (Anzahl der Partikel) umso genauer ist, je höher die Durchflussrate pro Zeiteinheit der Probe ist. Wenn die Konzentration jedoch zu hoch ist (zu viele Partikel), ist es nicht möglich, alle Partikel in einer einzigen Messung zu erfassen.
Das bedeutet, dass ungenaue Messergebnisse und Fehler wahrscheinlicher sind, wenn nahe der oberen Grenze der messbaren Konzentration (messbare Partikelkonzentration) gemessen wird. Aus diesem Grund sollten für die Zuverlässigkeit der Ergebnisse Modelle mit einer maximal messbaren Partikelkonzentration gewählt werden, die das 5-10fache der vorhergesagten Partikelkonzentration der Probe beträgt.
2. Messbare Partikelgröße
Wenn ein Partikelzähler verwendet wird, bei dem der Durchmesser der zu messenden Partikel kleiner ist als die Spezifikationen des kontrollierten Reinraums, ist es nicht möglich, Partikel in Suspension zu messen, die größer als die messbare Partikelgröße sind, was zu großen Fehlern in den Messergebnissen führt.
3. Kapazität der Probenentnahme
Genaue Messungen sind unter Umständen nicht möglich, wenn die Partikel zu weit vom Partikelzähler entfernt sind oder einen zu großen Durchmesser und ein zu großes Gewicht haben, um gesammelt werden zu können. Das bedeutet, dass selbst wenn der Partikelzähler Null anzeigt, das Vorhandensein von Partikeln mit großen Durchmessern berücksichtigt und durch andere Hilfsmittel angegangen werden muss.
Es ist wichtig, die Spezifikationen des Reinraums sorgfältig zu prüfen und zu überlegen, ob die Grenzwerte für Partikelgröße und -konzentration sowie die Probenahmekapazität für den Reinraum geeignet sind.
Weitere Informationen zu Partikelzählern
1. Der Unterschied zwischen Partikelzählern und Staubmessgeräten
Neben Partikelzählern werden auch optische Staubmessgeräte (im Folgenden als “Staubmessgeräte” bezeichnet) und optische Staubüberwachungsgeräte (im Folgenden als “Staubüberwachungsgeräte” bezeichnet) verwendet, um den Staub in der Luft durch Beleuchten mit Licht zu messen. Die Anwendungen und Messmethoden von Staubmessgeräten und Staubmessgeräten werden im Folgenden beschrieben.
- Anwendungen von Staubmessgeräten und Staubmessgeräten
Sie werden in Fabriken und Tunneln eingesetzt, wo die Staubkonzentration in normalen Räumen, in der Atmosphäre oder sogar noch höher ist. - Messverfahren von Staubmessgeräten und Staubwächtern
Ein Gas, das Partikel enthält, wird mit Licht bestrahlt und das gestreute Licht wird detektiert. Statt einzelne Partikel zu messen, werden sie jedoch in Clustern gemessen und ihre Konzentration wird durch Vergleich mit dem gestreuten Licht eines Referenzgases berechnet, dessen Konzentration im Voraus bekannt ist. Es eignet sich für den Einsatz in Umgebungen mit einer großen Anzahl von Partikeln und kann bis zu hohen Konzentrationen messen.
Partikelzähler messen, wie bereits erwähnt, indem sie einzelne Partikel mit Licht bestrahlen. Aufgrund dieses Unterschieds in der Messmethode erfassen Staubmessgeräte und Staubwächter mehr Partikel als Massenkonzentration (Einheit 00 mg/m3), während Partikelzähler die Anzahl der Partikel (Einheit 00 Partikel/m3) und die Partikelgröße erfassen.
Außerdem werden Staubmessgeräte und Staubwächter in Umgebungen eingesetzt, in denen die Staubkonzentration hoch ist, so dass eine Saugleistung von einigen Litern pro Minute ausreichend ist. Im Gegensatz dazu messen Partikelzähler nur eine geringe Anzahl von Partikeln, so dass die Messergebnisse zuverlässiger werden, wenn so viel wie möglich abgesaugt wird. Daher haben einige Partikelzähler eine Ansauggeschwindigkeit von 100 Litern pro Minute, was schneller ist als Staubmessgeräte und Staubmonitore.
2. Verwendungszweck von Partikelzählern
Die in der Luft vorhandenen Partikel werden irgendwann versuchen, an der Oberfläche eines Objekts zu haften. Je kleiner diese Partikel sind, desto schwieriger ist es, sie in nachfolgenden Prozessen zu entfernen. Daher ist es wichtig, die Anzahl der Partikel im Vorfeld zu minimieren und zu kontrollieren. Daher werden Partikelzähler eingesetzt, um festzustellen, wie viele Partikel beliebiger Größe in der Luft schweben, und um den erforderlichen Reinheitsgrad der Luft aufrechtzuerhalten.