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理化分析儀器實驗室環(huán)境因素影響綜合分析

發(fā)布時間：2021-01-04 作者：黃東興來源：瀏覽：9735

一、濕度對理化分析儀器直接影響及表現(xiàn)

實驗室環(huán)境濕度偏大，儀器儀表表面外吸附的水分，連接成連續(xù)的水膜或凝聚成露滴，附著在電路覆銅板或元器件會產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，從而降低電路安全可靠性。如果溶解工業(yè)大氣中的帶酸堿氣體，中性的水就變?yōu)榫哂腥跛崛鯄A性液體,侵蝕儀器腐蝕電路板引起短路，造成電路高阻或絕緣功能降低，導(dǎo)致儀器設(shè)備測量值不穩(wěn)定，無法正常使用。水霧還會造成光學(xué)系統(tǒng)整體性能降低和光源機械部件的銹蝕，金屬鏡面的光潔度下降，導(dǎo)致光學(xué)部件如光柵、反射鏡、聚焦鏡等配件的鋁膜銹蝕發(fā)霉生斑，產(chǎn)生光能不足、雜散光、噪聲等，特別是南方春天雨季潮濕或返潮對設(shè)備影響非常大，這一時期如果不注意存放設(shè)備的實驗室環(huán)境濕度并有效調(diào)節(jié)控制，設(shè)備故障率較日常顯著上升，不僅影響儀器設(shè)備使用壽命，甚至引起儀器損壞，無法使用。

例如，酸度計、分光光度計、電導(dǎo)率儀、旋光儀等理化分析儀器，每次開機使用預(yù)熱時間充分，儀器調(diào)零點示值穩(wěn)定性、重復(fù)性偏差大，有時會出現(xiàn)大幅偏離設(shè)定值、機械顯示儀器出現(xiàn)指針大幅度來回跳動甩針或單向偏移不可調(diào)節(jié)；數(shù)顯儀器出現(xiàn)數(shù)字上下偏移、跳動或大幅度偏移，單向遞增(減)或沒有規(guī)律可循來回震蕩的數(shù)字搖擺值。原因分析:主要問題是理化分析儀器對濕度敏感影響顯著，設(shè)備長期閑置使用率低；實驗室長期封閉，未按規(guī)定安裝空調(diào)或通風除濕設(shè)備；實驗室位置選擇不合理，長年陰暗潮濕，濕度高、通風效果不好；日常維護不及時、不到位。四季控濕的儀器實驗室，必須配置除濕通風設(shè)備。

二、溫度對理化分析儀器敏感的影響

儀器設(shè)備正常運行時，機器本身釋放產(chǎn)生熱量，如果環(huán)境溫度過高，散熱相對緩慢、效率低，機內(nèi)配置安裝的各種元器件長期處在超熱高溫狀態(tài)，容易老化變質(zhì)損壞，設(shè)備使用周期大大縮短，導(dǎo)致儀器設(shè)備頻繁出現(xiàn)各類疑難問題或故障。例如可見分光光度計，使用大功率管作為穩(wěn)壓源、用鎢燈作為光源，如果環(huán)境溫度過高導(dǎo)致設(shè)備散熱不暢，就容易造成大功率管電極間擊穿斷路損壞，鎢燈超亮，亮度電位器100%無法調(diào)節(jié)，時間一長，塢燈過熱也燒壞。對應(yīng)同樣道理，如果實驗室工作環(huán)境溫度偏低，儀器設(shè)備預(yù)熱時間加長，化學(xué)反應(yīng)速率及檢測數(shù)據(jù)相對滯后，不能真實反映測量值。

理化儀器受到溫度影響明顯，如果環(huán)境溫度偏低，儀器開機啟動效果差，一些關(guān)鍵設(shè)施或部件對溫度敏感，像有的電子發(fā)射管釋放出生成的離子或電子電荷或光譜線與被測物質(zhì)反應(yīng),有可能不能完全實現(xiàn)有效激發(fā)，直接影響儀器設(shè)備正常使用，造成檢測數(shù)據(jù)失真。例如檢測原子熒光光度計檢出限指標，正常情況下，需保證實驗室環(huán)境溫度控制在26℃左右；如果這時溫度過低(如低于15℃)，待測元素的激發(fā)光源(一般為空芯陰極燈或無極放電燈)發(fā)射的特征譜線通過聚焦，不能完全有效激發(fā)氬氫焰中待測物原子，實際測出熒光值偏低或標準曲線不成線性，就會出現(xiàn)檢定參數(shù)檢測結(jié)果偏離正常值，誤判不合格。可見理化儀器設(shè)備對實驗室環(huán)境工作溫度有高要求，應(yīng)當按操作規(guī)范規(guī)定控制滿足要求。四季恒溫控溫的儀器實驗室，必備恒溫或控溫調(diào)節(jié)設(shè)備。

三、防塵除煙

儀器設(shè)備運動部件上有灰塵，會增大磨損，影響機械系統(tǒng)的靈活性，降低各種限位開關(guān)、按鍵、光電耦合器的可靠性。環(huán)境中的煙氣塵埃和大氣中腐蝕性氣體，遇水或水霧溶解變成有一定酸堿度或氧化作用的腐蝕性的附著液，會造成電路短路、漏電，這也是造成光學(xué)部件如鋁膜銹蝕的原因之一，嚴重的會導(dǎo)致儀器報廢。儀器使用一定周期后，內(nèi)部會積累一定量的塵埃，因此必須定期清潔，保障環(huán)境和儀器室內(nèi)衛(wèi)生條件。

除塵防煙一般為普通設(shè)備的，具備資質(zhì)的實驗室專業(yè)技術(shù)人員可按規(guī)范對實驗室煙霧隔離防護、有效排放、清潔清理；構(gòu)造復(fù)雜的精密設(shè)備，最好安排設(shè)備生產(chǎn)廠專業(yè)售后工程師現(xiàn)場維護或指導(dǎo)，定期開啟儀器設(shè)備外罩，對內(nèi)部電路板、光學(xué)結(jié)構(gòu)件進行清潔除塵工作，必要時對光路進行校準，對機械部分進行清潔和必要的潤滑，同時對各發(fā)熱元件的散熱器重新緊固，最后恢復(fù)原狀，再進行一些必要的檢測、調(diào)校與記錄。

四、防振避震

對于大多數(shù)精密設(shè)備來說，振動是要加以控制的，尤其是測量設(shè)備，振動對其準確度造成深遠的影響。振動是在某種外力的作用下而產(chǎn)生，其本身是一種能量。振動能量的一部分向空間輻射而形成空氣噪音，另一部分則是通過結(jié)構(gòu)件傳遞到測量端或被測物，造成測量準確度的下降。振動的來源，可能是持續(xù)運轉(zhuǎn)的機械設(shè)備，如電機產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)振動，可能是受到瞬間外力的沖擊發(fā)生的沖擊振動，也有可能是由于運動的風的擾動產(chǎn)生的振動，就是我們常說的聲輻射。避振減振的措施:控制振動源，讓振動源不振動或少振動；隔開振動源，阻斷振動傳遞的路徑，或讓振動的傳遞更難；改變振動的方向。

震動是指受到自然界環(huán)境或外力影響而產(chǎn)生顫動，突發(fā)或偶發(fā)的一次或多次運動。避震就是要克服和避免自然環(huán)境或外圍因素沖擊產(chǎn)生各種震動干擾，給實驗室儀器設(shè)備帶來影響或損害。震動與振動定義不同，要注意區(qū)分辨別，不可混淆。目前國家規(guī)程規(guī)范制定實驗室環(huán)境振動項目技術(shù)要求，主要還是防止機械振動對計量儀器設(shè)備的影響。

五、電磁干擾

由于精密儀器設(shè)備對電磁干擾十分敏感，直接影響和危害表現(xiàn)多種多樣，不僅會造成精密儀器設(shè)備儀表測量指示偏離正常值、出現(xiàn)震蕩擺動，還會引起儀器設(shè)備控制系統(tǒng)運行邏輯出錯異常,可能會造成失控誤控或誤動作；電磁干擾信號常常淹沒檢測信號，導(dǎo)致設(shè)備信噪比降低；電磁干擾改變信號(如上述電離離子、電子電荷、帶電粒子、X射線、原子光譜線等)運行軌跡，無法獲得準確可靠的檢測數(shù)據(jù)。抑制電磁干擾的方法有:完善設(shè)備設(shè)計，克服設(shè)備自身存在的電磁干擾、利用屏蔽技術(shù)減少電磁干擾、利用接地技術(shù)消除電磁干擾、利用布線技術(shù)改善電磁干擾、利用濾波技術(shù)降低電磁干擾等措施。

六、電離輻射

電離輻射有天然放射性及同位素放射源，輻射發(fā)射出來的高能粒子，例如α射線、β射線、γ射線和X射線，對人的機體細胞有所損害，對一切物體都有干擾和破壞作用，因此對儀器設(shè)備有輻射射線無形穿透的各種損害干擾、可造成短路。有些儀器本身就攜帶核放射同位素物質(zhì)作為正常測量工作源使用，設(shè)備本身防護良好，這類儀器只要嚴格按規(guī)范操作使用，安全有保障，但必須制定嚴格規(guī)章，明確建立實驗室特種設(shè)備管理制度，規(guī)定未經(jīng)特定負責人或安全員許可，嚴禁隨意拆解設(shè)備相關(guān)部件，以免輻射源泄漏污染給環(huán)境和人員帶來不可逆的危害。

七、通風換氣、無害處理

實驗室有毒有害氣體或物質(zhì)的安全排放、無害處理，主要通過建立可靠安全、性能良好的實驗室排風管道換氣系統(tǒng)，同步有效抽離排出廢氣換入潔凈空氣；使用后生成的有毒有害污染物，可通過專用污染物管道排放或按規(guī)定收集集中，交給有資質(zhì)、有渠道、有能力的污染物處理相關(guān)機構(gòu)或企業(yè)，進行無害化降解、再生、回收、分類、循環(huán)處理再利用，避免二次污染、排除二次損害等。

通過綜合分析實驗室環(huán)境因素對理化儀器設(shè)備使用的影響，許多問題歸根到底還是在于工作人員疏忽，不重視實驗室環(huán)境條件因素帶來的影響，對儀器設(shè)備重使用、輕維護，不注意儀器設(shè)備日常安全檢查和設(shè)備管理。有備無患、防范于未然，才是治理實驗室環(huán)境和規(guī)范理化分析儀器設(shè)備使用之根本。

本文刊發(fā)于《中國計量》雜志2019年第12期

作者：福建省寧德市計量所黃東興

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