一.引言

气体的洁净就是要极大程度地将气体中悬浮微粒除去。悬浮微粒的气体介质是一种分散体系，被称为气溶胶。根据国际标准化组织ISO的定义，气溶胶是指沉降速率可以忽略的固体粒子、液体粒子或固体粒子在气体介质中的悬浮体。

微粒的形成由两种方式形成：液体、固体在气流、震荡的作用发生分裂、破碎而形成；或者液体、固体经过燃烧、升华而凝结。一般固态凝集性微粒由数目众多的结晶状不规则的松散集合体组成，而液态凝集性微粒比液态分散性微粒小得多。微粒来源包括无机性微粒(建材、矿物、金属)、有机性微粒(动植物纤维、毛、发、角质、皮屑、染料、塑料)和生物性(单细胞藻类、菌类、细菌、病毒)微粒。气溶胶微粒的大小范围为10^-7～10^-1 cm。根据ISO14644-1标准，把0.1～0.5 um的微粒(烟草灰红线)称为微粒。图3.31为各种颗粒存在状态与气体分子(约0.2～0.5 nm红线)粒径之间的关系。

图3.31微粒的大小和范围

二、微粒(金属杂质)对电子工业的重要性

根据资料统计，大气中的微粒含有Ni, Mn, Fe, Pb, Cd, Cu, Zn, Na, Al, V, Ca,Mg等金属元素，含量约在0.01～8.6ug/m³范围。因此笼统提电子气体中金属杂质是不科学的，正确的应该说是：电子气体中气态金属杂质(见表3.15)。

表3.15不同城市大气尘中的气态金属含量比较(ug/m²)

考虑城市大气微粒中的颗粒金属的污染，下图以图示方式(图3.32～图3.34)比较大气中的氯化钠的微粒分布及其(包括金属)对集成电路的影响。

图3.32大气尘中氯化钠微粒质量分布

图3.33钠对集成电路C-U的影响

图3.34重金属对集成电路C-U特性的影响

三、大气尘的粒度分布

大气尘按其全粒径的分布，直径大于等干0.3um的所谓大离子和凝结核相比，只占很小一部分，从1:15～1:5000甚至更悬殊的比例，按0.3um以上颗粒分布见表3.16。

表3.16统计大气尘粒径(0.3um以上)分布

根据ISO14644-1标准洁净室标准级别和我国GMP规定的标准如下(表3.17，表3.18)。

表3.17ISO14644-1标准

表3.18中国GMP规定的标准

*尘粒最大允许数；**微生物最大允许数。

四、粒释

微粒的大小通常以粒径来表示，但是微粒都不是有规则的球形或立方形，因此粒径并不是指球体直径。在气溶胶的测试技术中，粒径的通常含义是指通过微粒本身的某个长度因次，而不含有规则的几何形状的意义。粒径测定分两类：一种是直接取样后用普通光学显微镜测定；另外一种是按微粒某种物理性质间接进行测定，如沉降法、光电法确定粒径。这样测得的粒径又叫当量直径或等价直径。在此直径下，作为参照微粒的某个物理性质或物理量，相当于(等价、等效)该群微粒的某物理性质或物理量。例如，用光散射式粒子计数器测定时，“粒径”是指所测微粒与标准粒子(一般是聚苯乙烯微球)作散射光强度的等效比较而得到的综合效果(代表着某一个几何尺寸范围)。还可以从实测沉降速率和斯托克斯定律求出在静止空气中沉降速率比较，得到称为的沉降直径(即斯托克斯直径)，以d_st表示。如果设密度为1，则和微粒具有相同沉降速率的球体直径称为空气动力学直径，以d_a表示。这时d_a =d_st^ρ_p^0.5。式中，ρ_P为微粒密度。

这样就必须确定一种能反映全部微粒某种特征的粒径的平均数值，即平均粒径。它是用特殊方法表示全部微粒某种特征的一个假设的微粒直径。

设实际的全部微粒粒径为d₁,d₂,d₃…d_n，它们的某种特征(如光散射特性)可用f(d₁), f(d₂), f(d₃)…f (d_n)来表示，则这一群微粒所具有的这种特性f (d)和各个微粒的这种特征应有：

f(d)＝f(d₁)＋f(d₂)＋f(d₃)+…+f(d_n)

假想另有一群具有同一粒径D的微粒，和实际的微粒群有着相同的某种特性(如光散射特性)，那么就应该

f(d)＝f(D)           (3-17)

粒径D是针对某种特征的这群微粒的平均粒径。D一般用球体的直径，即假想的微粒看做是一群一般大小的球。最简单的考虑是设想微粒都具有相等的直径，那么直径的总长度这一特性和实际一群微粒的全部实际总长也相同，则公式(3-1)的定义可写为

∑n_id_i=∑n_iD_i=∑n_iD_i=nD₁

D₁=∑n_id_i/∑n_i或∑n_id_i/n

式中，D₁为算术平均直径；d_i为用任意方法测得的粒径；n_i为相应于每一种直径d_i的微粒数；n为微粒总数。