VI
ENPhương Pháp Đo Đạc Hiệu Suất Đếm & Độ Phân Giải Kích Thước Cảm Biến Hạt Theo ISO 21501-4
1. Nguyên Lý Đo Hiệu Suất Đếm (Counting Efficiency)
Trong vật lý quang học tán xạ hạt, tín hiệu tán xạ từ các hạt kích thước nhỏ ($0.3\,\mu\text{m}$ hoặc $0.5\,\mu\text{m}$) nằm rất gần với mức độ nhiễu nền của diode laser. Nếu đặt ngưỡng điện áp quá cao, máy sẽ đếm thiếu hạt; nếu đặt quá thấp, máy sẽ nhận nhầm nhiễu điện tử thành hạt thật.
Công thức xác định hiệu suất đếm theo ISO 21501-4:
$$\eta = \frac{C_{\text{UUT}}}{C_{\text{REF}}} \times 100\%$$
Trong đó $C_{\text{UUT}}$ là nồng độ hạt ghi nhận bởi máy cần hiệu chuẩn (Unit Under Test), và $C_{\text{REF}}$ là nồng độ hạt đo bởi máy chuẩn tham chiếu (Reference Instrument). Tiêu chuẩn quy định:
- Tại kênh kích thước nhỏ nhất (Minimum Detectable Size): $\eta = 50\% \pm 20\%$ (tức $30\% – 70\%$).
- Tại kênh kích thước gấp 1.5 – 2 lần (ví dụ $1.0\,\mu\text{m}$): $\eta = 100\% \pm 10\%$ (tức $90\% – 110\%$).
2. Phương Pháp Đo Độ Phân Giải Kích Thước (Size Resolution)
Khi nạp hạt chuẩn PSL đơn phân tán cao vào máy, xung điện áp tạo ra không phải là một vạch đơn lẻ mà phân bố theo đường cong Gauss. Độ phân giải kích thước được định nghĩa bằng bề rộng của phổ tại nửa chiều cao cực đại (Full Width at Half Maximum – FWHM) chia cho điện áp đỉnh trung bình $V_p$:
$$R = \frac{\Delta V}{V_p} \times 100\% \le 15\%$$
Nếu $R > 15\%$, cảm biến đã bị suy thoái: lăng kính laser bị mờ, photodiode lão hóa hoặc dòng khí nạp bị nhiễu loạn làm quỹ đạo hạt lệch khỏi tiêu điểm hội tụ.
3. Phương Pháp Kiểm Tra Bằng Thiết Bị Chuyên Dụng Của Sao Nam
Để đảm bảo cả máy đo UUT và máy chuẩn tham chiếu cùng hít vào một nồng độ hạt đồng nhất tuyệt đối:
- Sử dụng bộ trộn khí và chia dòng đa cổng đẳng động học (Isokinetic Flow Splitter).
- Đo kiểm nồng độ sol khí ổn định trước khi kích hoạt quy trình lấy mẫu song song.
- Dữ liệu được phần mềm hiệu chuẩn của PMS tự động tính toán đồ thị Gauss, loại trừ sai số ghi chép thủ công.
Bảng Tiêu Chí Kỹ Thuật Hiệu Suất Đếm & Phân Giải Theo ISO 21501-4
| Thông Số Đo | Quy Định ISO 21501-4 | Nguyên Nhân Khi Không Đạt | Biện Pháp Khắc Phục Của Kỹ Sư Sao Nam |
|---|---|---|---|
| Hiệu suất đếm kênh nhỏ nhất (0.5 µm) | 50% ± 20% (30% – 70%) | Trôi ngưỡng điện áp ngưỡng, laser mờ | Căn chỉnh lại ngưỡng Threshold trên bo mạch quang |
| Hiệu suất đếm kênh đối chứng (1.0 µm) | 100% ± 10% (90% – 110%) | Dòng khí hút mẫu lệch lưu lượng chuẩn | Cân chỉnh lưu lượng kế khối lượng, làm sạch bơm hút |
| Độ phân giải kích thước (Size Resolution) | ≤ 15% FWHM | Bụi bám gương hội tụ, photodiode lệch tâm | Vệ sinh buồng quang, căn chỉnh trục quang học laser |
| Tỷ lệ đếm Zero (False Count Rate) | ≤ 1 hạt trong 5 phút | Rò rỉ ống dẫn khí, nhiễu điện từ bo mạch | Kiểm tra độ kín buồng đo, bọc chống nhiễu nguồn |
Các Sai Lỗi Phổ Biến Cần Tránh Khi Vận Hành
Câu Hỏi Thường Gặp (FAQs)
English Overview: Counting Efficiency & Sizing Resolution Verification under ISO 21501-4
A detailed technical review on testing Counting Efficiency and Sizing Resolution for optical particle counters in accordance with ISO 21501-4 standards.
- Counting efficiency requirement of 50% ± 20% at minimum size threshold and 100% ± 10% at verification size.
- Size resolution must not exceed 15% of peak voltage width at half maximum (FWHM) using monodisperse PSL spheres.
- Mandatory parallel testing with a certified Master Reference Counter using isokinetic flow splitters.
- Vital diagnostic parameters to prevent false cleanroom excursions and detect optical degradation early.
Sao Nam’s certified calibration protocols ensure that pharmaceutical airborne particle counters maintain absolute optical fidelity and audit readiness.
