De realtime-metingen van de deeltjesafzetting is een revolutie

apmon_2012

apmon_system_2

In cleanrooms wordt momenteel veel aandacht besteed aan zwevende deeltjes. Maar de productkwaliteit wordt niet beïnvloed door kleine deeltjes in de lucht die zich niet afzetten, maar door grote deeltjes die op het product vallen. Partikelafzetting vindt ook plaats in de schoonste cleanrooms waar mensen werken of machines draaien. Dit werd bevestigd door uitgebreide, langzame en kostbare testmethoden. De introductie van de prijswinnende APMON, een betaalbaar, onafhankelijk realtime meetinstrument voor afzettingen, verandert alles. APMON kan worden gebruikt als alarmsysteem, voor het trainen van medewerkers, voor de hoofdoorzakenanalyse van deeltjesafzetting en zelfs voor het vaststellen van grenswaarden voor deeltjesafzetting in cleanrooms.

Grote deeltjes met een grootte van 10 tot 100 micrometer zetten zich zelfs in de schoonste cleanrooms op producten af. Gezien de uitgebreide luchtfiltratie en slimme luchtstromen lijkt dat onmogelijk, maar het geldt voor alle cleanrooms waar mensen werken of machines draaien. Luchtfiltratie zorgt ervoor dat de lucht die een ruimte binnenkomt bijna partikelloos en absoluut vrij van dergelijke grote deeltjes is. Dit is een essentiële voorwaarde voor een schone productie, maar nog niet voldoende. Lopende machines en werkende mensen veroorzaken ook deeltjesafzettingen in de cleanroom. Door activiteiten zoals lopen en werken ontstaan deeltjes; en ook het schoonmaken of aanraken van oppervlakken zorgt ervoor dat afgezetten deeltjes worden opgewerveld. Hoe dichter dit bij het kritieke oppervlak van een product gebeurt, des te groter de kans dat zich daar deeltjes afzetten. Hoewel een goede cleanroom zo is ingericht dat deeltjes van deze oppervlakken worden geweerd, is de bescherming nooit volledig. Vooral grote deeltjes worden slechts gering beïnvloed door de luchtstromen.

Neerslag
Om de afzetting van deeltjes te bestrijden en zo de procesresultaten in cleanrooms te verbeteren, is het uiterst belangrijk om de hoofdoorzaken van de afzetting te achterhalen. Daarom moeten de afzettingen absoluut gemeten kunnen worden. Bij alle gangbare methoden voor het meten van deeltjesafzetting of deeltjesneerslag worden detectieplaten gebruikt. Deze detectieplaten worden voor een bepaalde tijd, gewoonlijk 24 uur, op een oppervlak geplaatst. Het plaatsen en verwijderen van de detectieplaten moet met uiterste zorg gebeuren, zodat de platen niet worden besmet. Na het verwijderen worden ze gewoonlijk handmatig in een apparaat voor oppervlakteanalyse ingevoerd. Deze apparaten werken meestal langzaam en zijn kostbaar. Met behulp van deze apparaten kan de deeltjesgrootteverdeling worden bepaald, waaruit de mate van deeltjesafzetting (Particle Deposition Class, PDC) volgt. Aan het einde van de hele procedure ligt dus deze kleine aanwijzing, die desondanks zeer waardevol is.

Detectie
Koos Agricola, de cleanroomverantwoordelijke bij Océ in Nederland, heeft aangetoond dat de PDC-bepaling kan worden gebruikt om de effectiviteit van verschillende deeltjescontrolemaatregelen te tonen, bijvoorbeeld frequentere reiniging en verbeterde kleding. Door verschillende detectieplaten op verschillende locaties te plaatsen, kon hij aantonen welke machines (en werknemers) vooral bijdragen aan de verspreiding van deeltjes. Om tot deze resultaten te komen, is een zeer nauwkeurige aanpak en veel doorzettingsvermogen nodig. Het resultaat is waarschijnlijk positief, maar de omvang van de verbetering is waarschijnlijk moeilijk te meten. Daarom worden dergelijke onderzoeken zelden uitgevoerd. Zelfs routinematige PDC-metingen vinden vaak slechts onregelmatig plaats, indien überhaupt. En als ze plaatsvinden, zijn de resultaten pas na 24 uur of later beschikbaar, waardoor er in de tussentijd aanzienlijke productiestoringen kunnen ontstaan. Tot slot is het belangrijk te vermelden dat er momenteel geen internationale standaard bestaat voor deeltjesafzetting, onder andere omdat tot nu toe geen eenvoudige en kosteneffectieve meetmethode is ontwikkeld.

Snel
APMON, de Advanced Particle MONitor, verandert dit fundamenteel. Een optisch systeem maakt automatisch, met tussenpozen van enkele minuten, een momentopname van een totale oppervlakte van ongeveer 60 cm. Elke momentopname wordt vergeleken met de vorige, waarbij alle nieuw verschenen deeltjes worden geteld en gemeten. De verzamelde gegevens worden automatisch en continu overgedragen naar PDC-niveaus. Een systeem bestaat uit een monitor (maximaal zes monitors, om gelijktijdig PDC-niveaus op zes verschillende locaties te bepalen) en een basisunit die de berekeningen uitvoert en de gegevens opslaat. Het systeem kan zo worden ingesteld dat een alarm wordt geactiveerd wanneer meer deeltjes worden afgezet dan toegestaan is tussen twee momentopnames. De gebruiker kan de alarmdrempel of de toegestane PDC-waarde en de locatie waar het alarm wordt geactiveerd instellen: op de monitor zelf, op de basisunit of op de werkplek van de cleanroomverantwoordelijke. Het onderhoud van de APMON is eenvoudig. Af en toe moet het wegwerpdectieapparaat, waarop de deeltjes worden afgezet, worden vervangen. Hoe vaak dat moet gebeuren, hangt af van de kwaliteit van de cleanroom en kan tussen twee en drie weken liggen. Het systeem kalibreert zichzelf automatisch nadat het nieuwe detectieapparaat is geplaatst en daarna bij elke nieuwe momentopname. De gegevens worden automatisch opgeslagen, zodat rapportages eenvoudig met behulp van het systeem kunnen worden gegenereerd.

Standaard
Het opzetten en onderhouden van APMON voor PDC-controle in cleanrooms is dus heel eenvoudig. Omdat de investeringskosten vergelijkbaar zijn met die van gangbare systemen, is het gebruik van APMON zeker kosteneffectief. Maar het belangrijkste voordeel is dat de metingen in realtime plaatsvinden en minstens honderdvijftig keer sneller zijn dan gangbare meetmethoden. Zo kunt u sneller handelen door de productie stil te leggen of patiënten te isoleren die door plotselinge deeltjesafzetting schade kunnen oplopen. Bovendien wordt duidelijk zichtbaar waardoor de plotselinge afzetting is veroorzaakt, bijvoorbeeld door een vloerreiniging, een lunchpauze waarin veel mensen in beweging waren, of onervaren medewerkers. Daarom is APMON uitstekend geschikt voor het trainen van medewerkers en voor de kwaliteitscontrole in cleanrooms en operatiekamers. Dit is des te meer reden om duidelijke PDC-grenswaarden voor verschillende soorten cleanrooms vast te stellen. Er bestaat geen twijfel dat cleanroomverantwoordelijken en andere vakmensen APMON zullen waarderen. Recentelijk werd APMON op de Cleanzone 2012 in Frankfurt bekroond met de Cleanroom Innovation Award. In totaal waren vijf producten genomineerd, en niet minder dan 80 procent van de bezoekers stemde op APMON.

Wij zijn ervan overtuigd dat APMON de monitoring van cleanrooms zal revolutioneren. Hoewel incidentele zwevende deeltjesmetingen ook in de toekomst nodig blijven om de luchtfiltratie te controleren, zal de belangrijkste methode voor contaminatiecontrole de meting van de deeltjesafzetting zijn.