מונה חלקיקים

סביבות נקיות הן תנאי בסיסי לפעילותם של חברות העוסקות בפיתוח תרופות, מרכזים המתמחים בהרכבת מכשור רפואי רגיש, מפעלים המתמקדים בייצור טרנזיסטורים מבוססי מוליכים-למחצה הנחוצים למוצרי אלקטרוניקה ומרכזי תעשייה אחרים. חלקיקים בלתי רצויים עשויים לשבש את יעילותם של מערכי הבטחת איכות (QA), מכוני מחקר, חדרים נקיים ותהליכי בקרת איכות. כלי מרכזי בבקרת הסביבה של המעבדה או פס הייצור הוא מונה החלקיקים.

תפקידיהם של מוני חלקיקים

השמירה על הסטריליות של המרחב התעשייתי נדרשת עבור שני מישורים של הפעילות היצרנית. האחד הוא תקינות התוצרים, כאשר מזהמים שעושים את דרכים למקומות לא מתאימים, עלולים – למשל – להשבית מעגלים אלקטרוניים, להוריד לטמיון עבודה רבה ולפגוע ביעדי הייצור.

המישור האחר הוא בטיחותם של העובדים, כאשר חלקיקים הנישאים באוויר של מפעלי התעשייה הפטרוכימית – לצורך המחשה – עלולים לגרור הצטלקות של רקמת הריאות ואף סרטן. גודל החלקיק הוא שיקבע אם ייבלם בטרם יגיע לקנה הנשימה, יצטבר בסמפונות הריאה או יחדור לעומק דרכי הנשימה. הדברים נכונים אפילו עבור חלקיקי אבק פשוטים ונעשים משמעותיים יותר כשמדובר בכימיקלים ביולוגיים או תעשייתיים.

כצעד רגולטיבי, ארגון התקינה הבינלאומי (ISO) התווה מערכת כללים לדירוג הסביבה על פי צפיפות החלקיקים, כתלות בגודלם, לכל מטר מעוקב. גם כסטנדרט איכות וגם כמרכיב במיתוג של החברה ומוצריה, קיימת ציפייה לעמידה ברף של זיהום אוויר מינימלי ברמה כזו או אחרת. כדי לקבוע את מידת הנוכחות של החלקיקים באוויר, יש לעשות שימוש במכשור מותאם לכך, בדמות מונה החלקיקים.

כיצד עובד מונה חלקיקים?

המכשיר מיועד לזיהוי נוכחותם של חלקיקים זעירים הנישאים באוויר של חלל העבודה ולספירתם. מנגנון הפעולה הנפוץ ביותר הוא אופטי, במסגרתו משאבת וואקום מובילה לכניסת דגימות אוויר לגוף המכשיר, שם מופעלת קרן אלקטרומגנטית – הפופולרית ביותר במוני החלקיקים המודרניים היא דיודת הלייזר – שנחסמת או מתפזרת בשעה שהיא פוגעת בחלקיקים המצויים באוויר. גלאים מיוחדים ממירים את פגיעות הקרן לאותות חשמליים, כאשר גובה האות מלמד על גודל החלקיק ותדירות האותות מצביעה על כמות החלקיקים.

שיטה זו כפופה לגודל מינימלי של חלקיקים וביכולתה לתפקד בסדרי גודל של מיקרומטרים בודדים (μm) – מיליוניות המטר. מנגנון פעולה נוסף המבוסס על עיבוי, מגדיל חלקיקים בעזרת עיבויים לטיפות נוזל באמצעות חומרים כימיים ולאחר מכן מודד את התנודות שלהם כדי לקבוע את רמת הרוויה. שיטה זו עוקפת את מחסום המיקרומטר ומזהה סדרי גודל של ננומטרים (nm) – מיליארדיות המטר.

תכונות שימושיות של מונה החלקיקים

בהשוואה לדרכי דגימה המבוססות על פילטרים או מיקרוסקופים, מוני החלקיקים מאפשרים לדגום את הסביבה באופן מיידי ולקבל תוצאות בזמן אמת. הם מציעים נוחות תפעולית ובמקרים רבים גם אפשרות צפייה בהיסטוריית דגימות, אותה ניתן אף להדפיס או להעלות על גבי מחשב. מודל אחד של מונה חלקיקים הוא ידני-קומפקטי, אותו ניתן לאחוז בכף היד והוא מתאים יותר לדגימה בתדירות מסוימת. מודל אחר הוא מאסיבי יותר אך בכל זאת נייד, משקלו מגיע למספר קילוגרמים והוא מותאם יותר לדגימה מסביב לשעון.

הדגמים השונים נבדלים זה מזה במספר הערוצים – הנע בדרך כלל בין ערוץ בודד לשמונה ערוצים – כאשר כל ערוץ משמש לניטור חלקיקים בטווח גודל אחר. גם קצב הזרימה, הנקבע על פי נפח האוויר העובר במכשיר ביחידת זמן, משתנה מדגם לדגם. הבטחת פעילות תקינה של מונה החלקיקים לאורך זמן מצריכה כיול תקופתי כדי לוודא את כשירות המכשיר ורמת הדיוק שלו.