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实验室的静电的防护

时间:2020-12-28 来源:计量校准 点击:

实验室的静电的防护
 
一、静电是如何产生的
    我们在了解如何防护静电这前,先了解一下,静电是如何产生的,通常任何物体所带有的正负电荷是等量的,当与其它物体摩擦、接触,并由于机械作用分离时,因两种物体摩擦起电序列不同,在一种物体上积聚正电荷,另一种物体则积聚负电荷,从而在各物体上产生静电。
    两种物质互相摩擦是产生静电的一种方式,但不是唯一方式。像喷涂作业水滴吸附空气中的负离子促成其表面双电层的形成,也可产生静电。现代科学研究的结果表明,电效应、压电效应、导体(或电介质)的静电感应都可产生静电。
 
二、静电的危害及作用
    静电危害起因于静电力和静电火花,静电危害中最严重的静电放电(ESD)甚至可能引起可燃物的起火和爆炸。当然,作何事物都有两面性。对于静电,只要摸透了它的脾气,扬长避短,也能让它为人类服务。比如,静电印花、静电喷涂、静电植绒、静电除尘和静电分选技术等,已在工业生产和生活中得到广泛应用。静电也开始在淡化海水,喷洒农药、人工降雨、低温冷冻等许多方面大显身手,甚至在宇宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置。
    但是在电磁、无线电计量工作中,静电放电可以说是危害极大的“隐形杀手”,它可以改变半导体器件的电性能,使仪器降级或损坏,还会扰乱电子设备的正常操作,引发设备故障或损坏。尤其是随着生产技术的飞速发展,我们日常使用的标准器越来越综合化、集成化,其内部的元器件体积越来越小,运算速度越来越快,对静电的敏感度也越来越高。
    在我们正常的工作过程中,标准器离不开人的操作,一般情况下,人体在操作过程中常常会带上静电,发生静电放电时,人体一无所觉,可标准器却在不知不觉中受到损伤,对于仪器维护管理来说更加致命的是,电子器件受到静电放电损害时,除了电参数立刻发生明显变化这种情况之外,还会出现潜在性失效,也就是说,器件性能部分退化,但却不影响它发挥应有的功能,然而,器件的生命周期大大缩短,并且会在某一不可预测的时刻发生失效,甚至完全丧失工作能力。这不仅是给我们的检测工作造成了很多“不定时炸弹”,而且对仪器损坏原因追溯造成了极大的困难,甚至根本无法查知原因。
 
三、实验室的静电的防护
    静电防护在很大程度上是提高静电防护意识的问题提高,所有接触静电敏感器件人员的静电知识水平提高,所以进行静电安全操作与静电防护技术教育是非常重要的。除此之外,我们还应采取如下措施来尽量减少静电的危害:
1、静电保护接地:
    静电接地是增加静电泄露的方式之一,也是各种静电规范标准中最常用、最基本的防止静电危害的措施,是一切静电危险场所必须采用的一项防护措施。但是,静电接地与通常意义上的接地在概念和量值上都有所不同,由于现行很多规范、标准中都没有严格区分接地电阻与静电接地电阻及静电泄露电阻,使其概念混乱,容易造成误解。在我国JXB110-91、GJB2527-95等相关标准和文献中,对静电接地做了严格定义。静电接地是指物体通过导电、防静电材料或其制品与大地在电气上可靠连接,确保静电导体与大地的静电电位接近,其阻值可以是106Ω甚至108Ω。对于金属导体,可以直接接地,但我们目前使用的仪器其外壳一般都是非金属,这种情况下,就不能采用直接接地的办法,而应该用导电胶液将其表面的局部或全部与金属导体紧密粘合,然后再将金属导体进行接地,在这种情况下,非金属的静电导体或者静电消散材料与金属导体紧密粘合的面积应大于20cm2,并且要使两者间的接触电阻尽量小。
    在我们的实验室中,往往存在不止一台仪器设备,甚至常常需要组合使用,此时还要防止仪器之间的放电发生,我们可以将这些仪器设备用上述方法连接到金属导体后再将这些金属导体串联起来,然后再将其中一个物体进行直接接地,这样使得仪器与仪器之间、仪器与大地之间都保持等电位。
    对于相距较大的大型设备来说,则不允许采用上述处理办法,必须逐个直接接地。
2、增加湿度:
    由静电原理可知,当相对湿度提高到70%以上时,由摩擦产生静电的几率大大降低,根据我们的生活经验也可以发现,静电往往在干燥的冬季较为明显,而潮湿的夏季一般都难以感受到。
    根据这个原理,我们可以在需要重点保护的实验室进行加湿,以此来降低静电危害发生的几率。
3、场地环境的静电防护:包括场地的地面墙壁及天花板,国家标准要求应选用防静电材料使之具备很好的防静电性能,禁止使用普通绝缘材料。
4、仪器校准人员的静电防护:人体在日常活动和生产操作中可产生电压为数十伏到数万伏的静电,而放电过程是极短促的,所以放电过程中释放出的能量可达几十瓦,因此对进入防静电工作区的人员要进行静电防护配备如防静电服及防静电鞋,对设备维修维护人员还应配备防静电腕带。
5、设备的静电防护:防静电安全工作台是防静电工作区的基本组成部分,它由工作台防静电桌垫、腕带接头和接地线等组成,静电安全工作台上不允许堆放塑料、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物,图纸、资料等应装入防静电文件袋中,座椅垫套等都应是导静电的并与静电接地相连,必要时工作台上配备离子风静电消除器,座椅下可以铺设防静电地垫。
6、静电检测仪表:配备有关静电检测仪表随时或定期对人员设备及各种防护措施进行检测以保证防护的有效性。
7、防护措施的日常维护:任何防静电措施都不是一劳永逸的,需要在日常的使用中定期进行正确适当的维护才能保证它确实有效的延长使用寿命,降低费用。
    然而,上述各项措施所针对的一般都是实验室内的状况,而出于实际需要,我们的标准器必须带至客户现场,在这个过程中,仪器箱体包括现场环境存在着无数不可预测的静电产生源,也因此给我们的仪器维护带来了极大的困难,对于这些实际问题,我们还需要去深入的研究解决办法。
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