Trong ngành v t lý, khoa h c v t li u, phịng s ch th ng dùng cho các cơng ngh ch t o v t li u òi h i s ch cao nh : quang kh c, công ngh màng m ng (MBE, sputtering, CVD...), công ngh linh ki n bán d n, linh ki n
t, s s n sinh và duy trì các h t trong phịng c gi m n t i thi u và các u t khác trong phòng nh nhi t , m, áp su t u có th kh ng ch và
u khi n .
Nói m t cách n gi n, phòng s ch là m t phịng kín mà trong ó, l ng i trong khơng khí, c h n ch m c th p nh t nh m tránh gây b n cho các quá trình nghiên c u, ch t o và s n xu t. ng th i, nhi t , áp su t và m c a khơng khí c ng c kh ng ch và u khi n có l i nh t cho các q trình trên. Ngồi ra, phịng cịn c m b o vơ trùng, khơng có các khí c h i úng theo ngh a "s ch" c a nó.
Tiêu chu n phịng s ch: Tiêu chu n u tiên c a phòng s ch là hàm l ng
i.
Hình 3.7. So sánh ng kính s i tóc và h t b i trong phịng s ch . Các tiêu chu n v phòng s ch l n u tiên c a ra vào n m 1963 , và hi n nay ã tr thành các tiêu chu n chung cho th gi i. ó là các tiêu chu n quy nh l ng h t b i trong m t n v th tích khơng khí. Ng i ta chia thành các t m kích c b i và lo i phòng c xác nh b i s h t b i có kích th c l n h n 0,5 m trên m t th tích là 1 foot kh i ( ft3 ) khơng khí trong phịng.
Các gi i h n hàm l ng b i trong tiêu chu n ISO:
Theo T ch c Tiêu chu n Qu c t (International Standards Organization - ISO) thì các lo i phịng s ch c phân lo i theo t ng c p phòng s ch nh
ng 3.1. Các gi i h n hàm l ng b i trong tiêu chu n ISO 14644-1
Chú ý: M c nhi m b n khơng khí trong phịng cịn ph thu c vào các h t
i sinh ra trong các ho t ng trong phịng, ch khơng ch là con s c nh a phịng. Vì v y, các tiêu chu n c a phịng, ln ịi h i các h th ng làm ch liên hồn và cịn quy nh v quy mơ phịng và s ng i, s ho t ng kh d trong phòng s ch.
Các thi t k phòng s ch
a. Ki u phịng thơng h i h n lo n :
Nguyên lý thông h i c a phòng s ch ki u này c ng t ng t nh h u h t các phịng u hịa khơng khí ph thơng. Khơng khí (s ch) c cung c p b i máy u hịa khơng khí c t a i qua h th ng khu ch tán trên tr n nhà nh hình 3.8.
Hình 3.8. Phịng s ch ki u “thông h i h n lo n”
Ng i ta g i là "thông h i h n lo n" là do không khi di chuy n m t cách ng u nhiên và h n lo n trong phòng nh h th ng khu ch tán (hình 3.9a) ho c nh h th ng "phun" (hình 3.9b).
(a) (b) Hình 3.9. Các ki u di chuy n khơng khí trong phịng s ch ki u thơng h i h n lo n:
di chuy n qua b khu ch tán (a) và s phun nh m t h th ng phun h i (b). th ng "phun" khơng khí (hình 3.9b) th ng b t g p trong các h th ng phòng s ch thông h i h n lo n truy n th ng. H th ng ki u này th ng cho các dịng khí th ng và có kh n ng ki m sốt t t q trình nhi m b n d i l c. H th ng phun này có th mang l i các u ki n kh d h n bên d i khi v c cung c p, nh ng do ó l i làm kém i cho các vùng xung quanh trong phịng (hình 3.10).
Hình 3.10. M t s n gi n v phân b áp su t dịng khí trong phịng s ch v i h th ng phun khí.
b. Phịng s ch ki u nh h ng hoàn toàn (Unidirectional Cleanroom):
th ng phịng s ch v i ki u thơng h i tán lo n th ng ch t c các s ch tiêu chu n t i c p ISO 6 trong quá trình s n xu t. t c các
u ki n t t h n th trong su t quá trình ho t ng, u c n thi t là ph i làm
loãng s s n sinh các h t. u này có th t c b ng cách dùng dịng
khơng khí hồn tồn th ng (hình 3.11).
t ki u khác c a h th ng phòng s ch nh h ng là h th ng dịng khí n m ngang (hình 3.12)
Hình 3.14. So sánh 2 ki u gi m nhi m b n dịng khơng khí th ng ng và n m ngang.
+ phịng có dịng l u chuy n th ng ng, các b i b n s b y theo chi u th ng ng xu ng sàn, và th i b t xu ng các v trí thốt khí và khơng gây nhi m b n t v trí này sang v trí khác c ng nh t ng i này sang ng i khác.
+ Còn h th ng l u chuy n khí n m ngang có th d n t i vi c b i b n b th i v trí này sang m t v trí n m ngang khác, ho c t ng i phía tr c (chi u khí l u chuy n) bay vào ng i phía sau (hình 3.14).
Hình 3.15. Ki u thi t k phịng s ch cho công ngh v t li u (linh ki n n t bán d n...) - ki u thi t k này c g i là ki u phịng ballroom .
Các phịng có th c b trí theo nhi u ki u khác nhau t o thành các ki u phịng s ch. (hình 3.15) g i là "ballroom", ki u phịng này có tr n là m t l c khí hi u n ng cao cung c p khí kh i cho tồn x ng cho dù máy móc ng v trí nào.
Hình 3.16. Ba ki u phòng s ch hay dùng cho khoa h c và công ngh v t li u.
* H th ng l c khơng khí cho phịng s ch :
Khơng khí trong phịng s ch ph i t các yêu c u v m c các h t b i vì th ln c n có các h th ng l c b i. K t n m 1980, m t h th ng l c c s d ng r ng rãi mang tên High Efficiency Particle Air (HEPA - H th ng l c h t hi u n ng cao). HEPA là m t h th ng có kh n ng l c h t b i
i trong khơng khí v i hi u su t 99,97% cho b i nh t i 0,3 m. Ngày nay, HEPA còn c b sung các tính n ng l c vi khu n và các h t tr .
(a) (b)
Hình 3.17: M t b l c HEPA ki u các n p g p sâu (a) và các n p g p nh (b). Khơng khí c l c qua các cu n gi y l c cu n t ng l p thành các media l c có r ng t 15 n 30 cm và c ng n cách b i các lá nhôm ng. ng n c n các h t b i nh , ng i ta s d ng media l c là các dây micro x p thành các l i siêu nh (hình 3.18a) và do ó cho khơng khí i qua,
ng th i c n các h t b i.
(b) (c) Hình 3.18. Vi c u trúc t m l c (a)
và c ch l c b i c a t m l c (b) và hi u su t l c (c).