Como uma partícula passa do ar amostrado para um número na tela de dados?
A Fonte de Luz
Todos os contadores de partículas aerossóis comumente usados em salas limpas, independentemente do fabricante, são baseados no princípio de dispersão de luz. Isso significa que eles usam uma fonte de luz muito brilhante para iluminar as partículas. Hoje em dia, essa fonte é um diodo laser, mas no passado havia lasers de gás e lâmpadas halógenas de “luz branca”.
A luz forte brilha através de um bloco óptico, feito de espelhos e fotodetectores. Amostra de funis de ar para onde o feixe de laser pode passar por uma pequena bomba de vácuo. O laser interage com as partículas e a luz é espalhada como resultado. Por dispersão, queremos dizer que a luz muda de direção em todas as direções. Veja abaixo.
Os Espelhos
The elliptical clam shapes in the diagram are mirrors. In a particle counter, the mirrors are silvered so the reflecting surface is inside. The light scatters and hits the mirrors, which focus the scattered light onto one or more photodetectors. As formas elípticas no diagrama são espelhos. Em um contador de partículas, os espelhos são prateados para que a superfície refletora fique dentro. A luz se espalha e atinge os espelhos, que focalizam a luz espalhada em um ou mais fotodetectores.
Os Fotodetectores
O fotodetector converte a explosão de energia luminosa de cada partícula em um pulso de energia elétrica. Medindo a altura do sinal e referenciando-o à curva de calibração, obtemos o tamanho da partícula. Contando o número de pulsos, podemos determinar a quantidade. Os números de partículas são assimilados em canais de tamanho.
A Ciência da Dispersão
A dispersão de luz é um termo geral e é composta de vários fenômenos físicos diferentes. A dispersão é composta por:
- Luz refletida – as partículas desviam a luz angularmente
- Luz refratada – a luz brilha através da partícula, o que muda a direção do feixe
- Luz difratada – a luz se curva em torno das partículas pelas quais passa perto
Observe também que pode haver um grau de absorção quando uma porcentagem da energia da luz é retida pela partícula. Em alguns casos, efeitos como fosforescência podem ocorrer a partir de alguns tipos de partículas. Portanto, o espalhamento é uma combinação de muitas propriedades físicas relacionadas à luz e à interação de luz e partículas. Essa interação depende da composição da partícula, do seu índice de refração e da diferença entre essa partícula e o meio de fundo (ou seja, o ar).
Calibração e Precisão de Dimensionamento
Em operação, o instrumento compara a resposta que está obtendo do sinal de partícula com a curva de calibração gerada com esferas de látex. O que o instrumento está realmente fazendo é comparar a resposta da interação daquela partícula e a luz do laser e, em seguida, relacioná-la com a esfera de látex ideal em um meio ambiente de ar. Esteja ciente de que as partículas com respostas de espalhamento diferentes terão tamanhos menores ou maiores em relação ao padrão de látex.
Por exemplo, uma partícula de silício tem uma alta refletividade em relação ao padrão de látex e vai espalhar uma grande quantidade de luz. Uma partícula deste material terá um tamanho grande em comparação com o padrão. Uma partícula que absorve luz ou não espalha muita luz terá um tamanho pequeno em relação ao padrão de látex. Então o que isso quer dizer? Bem, isso significa que não estamos lidando com absolutos. Essas diferenças de tamanho em relação ao padrão de látex podem atribuir as partículas a canais de tamanhos maiores ou menores.
A orientação da partícula ao passar pelo feixe de laser afeta seu tamanho. Um exemplo extremo é uma partícula em forma de haste expondo seu comprimento total ao feixe de laser. A luz atinge a maior área de superfície e espalha uma quantidade relativamente grande de luz. Se a haste expusesse apenas uma de suas extremidades, sua área de seção transversal relativamente menor faria com que ela assumisse o tamanho de uma pequena partícula.
Juntando tudo
O que os contadores de partículas fazem muito bem é permitir que os usuários tomem amostras instantâneas e obtenham uma indicação em tempo real muito boa da carga de partículas em uma sala ou em torno de um processo crítico. Métodos alternativos, como o uso de um filtro, bomba ou microscópio, são demorados, subjetivos e trabalhosos.
Os contadores de partículas de aerossol foram e continuam a ser cruciais e benéficos no desenvolvimento, operação e avanço dos ambientes de produção de salas limpas. Eles são rápidos, bem definidos e não subjetivos, e os instrumentos modernos agora são extremamente estáveis, robustos e simples de usar. Usando os princípios científicos de espalhamento de luz e comparação com uma referência calibrada, esses dispositivos garantem dados confiáveis e repetíveis.
Quer saber mais sobre a tecnologia de contagem de partículas? Confira estes documentos que escrevemos para ajudar os especialistas do setor a se atualizarem sobre a tecnologia por trás de seus contadores de partículas.
Defina Limites de Alerta e Ação com as orientações mais recentes