潔凈技術(shù)的問(wèn)世
一切技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展，都是出于生產(chǎn)的需要，潔凈室技術(shù)也不例外。在**次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)生產(chǎn)的飛機(jī)導(dǎo)航用氣浮陀羅儀，由于質(zhì)量不穩(wěn)定，每10個(gè)陀羅儀平均要返工120次。50年代初朝鮮半島戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美國(guó)的16萬(wàn)臺(tái)電子通訊設(shè)備，更換了百萬(wàn)個(gè)以上的電子部件，雷達(dá)出故障的時(shí)間占84%，潛水艇聲納出故障的時(shí)間占48%。原因都是電子器件、零部件的可靠性差，質(zhì)量不穩(wěn)定。軍方與廠(chǎng)商究其原因，*終從多方面判定與生產(chǎn)環(huán)境不潔凈有關(guān)。盡管當(dāng)時(shí)曾不惜工本，采取了種種嚴(yán)密措施來(lái)封閉生產(chǎn)車(chē)間，但收效甚微。直到50年代初，將美國(guó)原子能委員會(huì)為解決對(duì)人體有害的放射性塵埃的捕集問(wèn)題，于1951年研制成功的高效空氣過(guò)濾器（HEPA—High Efficiency Particulate AirFilter）應(yīng)用于生產(chǎn)車(chē)間的送風(fēng)過(guò)濾，才真正誕生了具有現(xiàn)代意義的潔凈室。
1961年美國(guó)桑第阿國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Sandia National Laboratories）的**研究人員懷特菲爾特（Willis Whitfield）提出了當(dāng)時(shí)稱(chēng)之為層流（laminar flow），現(xiàn)正名為單向流（unidirectional flow）的潔凈空氣流組織方案，并應(yīng)用于實(shí)際工程。從此潔凈室達(dá)到了****的更高潔凈級(jí)別。
同年美國(guó)空軍制定頒發(fā)了世界上**個(gè)潔凈室標(biāo)準(zhǔn)TO—00—25——203空軍指令“潔凈室與潔凈工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與運(yùn)轉(zhuǎn)特性標(biāo)準(zhǔn)”。在此基礎(chǔ)上，1963年12月公布了將潔凈室劃分為三個(gè)級(jí)別
的美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FED—STD—209。至此形成了完善的潔凈室技術(shù)的雛形。以上的這三個(gè)關(guān)鍵的進(jìn)步，常被譽(yù)為現(xiàn)代潔凈室發(fā)展歷史上的三個(gè)里程碑。
上世紀(jì)六二年代中期，潔凈室在美國(guó)如雨后春筍涌現(xiàn)在各種工業(yè)部門(mén)。它不僅用于**工業(yè)，也在電子、光學(xué)、微型軸承、微型電機(jī)、感光膠片、超純化學(xué)試劑等工業(yè)部門(mén)得到推廣，對(duì)當(dāng)時(shí)科學(xué)
技術(shù)和工業(yè)發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用。
七十年代初潔凈室的建設(shè)重點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)向醫(yī)療、制藥、食品及生化等行業(yè)。除美國(guó)而外，其它工業(yè)先進(jìn)國(guó)家，日本、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、瑞士、前蘇聯(lián)、荷蘭等也都十分重視并先后大力發(fā)展了潔凈技術(shù)。
潔凈技術(shù)的問(wèn)世：發(fā)展歷程
綜述
六十年代初是中國(guó)潔凈技術(shù)發(fā)展的起步階段，大致比國(guó)外晚了十年。在中國(guó)，那是一個(gè)非常特殊的困難年代，一方面剛度過(guò)三年自然災(zāi)害，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，另一方面與世界科技先進(jìn)國(guó)家沒(méi)有直接交往，得不到必要的科技數(shù)據(jù)、信息和樣品。在這種艱難條件下，圍繞精密機(jī)械、航空儀表和電子工業(yè)的需要，中國(guó)的潔凈技術(shù)工作者開(kāi)始了自己的創(chuàng)業(yè)歷程。
潔凈技術(shù)在中國(guó)發(fā)展的歷程劃分為如下幾個(gè)階段：
潔凈技術(shù)的問(wèn)世起步和奠基階段
六十年代初至七十年代末，這十多年是中國(guó)潔凈技術(shù)的起步和奠基階段。
1965年，由中國(guó)建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所和蚌埠絕緣材料廠(chǎng)等單位研制完成帶波紋隔板的高效空氣過(guò)濾器通過(guò)鑒定，標(biāo)志了我國(guó)潔凈技術(shù)開(kāi)始正式起步。當(dāng)時(shí)所用濾紙有兩種材質(zhì)，一種是藍(lán)石
棉纖維濾紙的GS系列高效空氣過(guò)濾器，但因生產(chǎn)過(guò)程對(duì)人體健康不利很快被淘汰；另一種是超細(xì)玻璃纖維濾紙的GB系列高效空氣過(guò)濾器，一直沿用至今。經(jīng)國(guó)內(nèi)多次與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品對(duì)比測(cè)試，以及美國(guó)明尼
蘇達(dá)大學(xué)氣溶膠研究所對(duì)中國(guó)高效過(guò)濾器濾紙所作測(cè)試的結(jié)果，都證明國(guó)產(chǎn)高效空氣過(guò)濾器的主要技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到同期國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
值得提及的是，盡管日本自50年代末已著手與美國(guó)合作在日本制造高效空氣過(guò)濾器，潔凈技術(shù)起步較早，但技術(shù)與濾紙來(lái)自美國(guó)，直到1969年日本的HEPA過(guò)濾器才完國(guó)內(nèi)化。
與此同時(shí)，先后于1963年研制成功濾料鈉焰試驗(yàn)臺(tái)，1964年建成了高效過(guò)濾器的鈉焰試驗(yàn)臺(tái)，這時(shí)高效空氣過(guò)濾器的正常生產(chǎn)和質(zhì)量提高了保證作用。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生研究所、清華大學(xué)核能所等單位，為此付出了艱辛的工作。
如果把高效空氣過(guò)濾器比喻為潔凈技術(shù)的“心臟”，那么檢測(cè)技術(shù)及儀器則是潔凈技術(shù)的眼睛，靠它來(lái)鑒別與把關(guān)。六十年代中期，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生研究所、哈爾濱建工學(xué)院、
丹東儀表研究所、中科院安徽光機(jī)所、建研院空調(diào)所等單位先后投入力量研制光散射粒子計(jì)數(shù)器。1973年，建研院歷時(shí)三年研制成功了中國(guó)**臺(tái)型號(hào)為J—73型的塵埃粒子計(jì)數(shù)器，以及標(biāo)定粒子計(jì)數(shù)器用的標(biāo)準(zhǔn)粒子——單分散聚苯乙烯膠乳標(biāo)準(zhǔn)粒子（PSL），其平均粒徑從0.177~1.460μm，共九種，標(biāo)準(zhǔn)差很小，均方根差變系數(shù)σ/χ<5%。J—73型共設(shè)有15個(gè)粒徑檔，測(cè)量范圍是0.3~10μm，采樣流量為300ml/min。這兩項(xiàng)成果于1974年通過(guò)國(guó)家鑒定并認(rèn)為已達(dá)到或接近當(dāng)時(shí)的世界水平。塵埃粒子計(jì)數(shù)器的推廣應(yīng)用，推動(dòng)了中國(guó)潔凈技術(shù)的科研、設(shè)計(jì)和凈化設(shè)備生產(chǎn)，沿著自立、自強(qiáng)的道路向前進(jìn)步。
同時(shí)，一些電子技術(shù)、精密機(jī)械和國(guó)防工業(yè)相關(guān)的設(shè)計(jì)院，也在探索、研究潔凈室的工程設(shè)計(jì)。1965年建成的沈陽(yáng)119廠(chǎng)和石家莊13所就是由三機(jī)部四院（現(xiàn)航空工業(yè)部第四設(shè)計(jì)院）和四機(jī)部**設(shè)計(jì)院（現(xiàn)中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院）分別參照原蘇聯(lián)的妝化等級(jí)設(shè)計(jì)建設(shè)的。
中國(guó)科學(xué)院設(shè)計(jì)院1966年選用國(guó)產(chǎn)GB系列高效空氣過(guò)濾器設(shè)計(jì)了中國(guó)科學(xué)院面積為760平方米的精密機(jī)械裝配車(chē)間，1970年投入生產(chǎn)。后經(jīng)測(cè)定，在靜態(tài)條件下，室內(nèi)換氣次數(shù)為20AC/h時(shí)，室內(nèi)潔凈度達(dá)到當(dāng)時(shí)美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209A的10000級(jí)。
1973年初，四機(jī)部第十設(shè)計(jì)院和第十一設(shè)計(jì)院，分別著手進(jìn)行了878廠(chǎng)和4433廠(chǎng)的潔凈車(chē)間設(shè)計(jì)，兩個(gè)工廠(chǎng)的潔凈室級(jí)別包括從FED—STD—209A的100,000級(jí)至100級(jí)，采用的氣流流
型有垂直單向流、水平單向流和亂流等。
在這個(gè)階段內(nèi)，與潔凈室配套的凈化設(shè)備陸續(xù)試制成功，一些原來(lái)生產(chǎn)無(wú)線(xiàn)電、半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備的、生產(chǎn)醫(yī)療器械的工廠(chǎng)轉(zhuǎn)向凈化設(shè)備的生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)形成了初步的潔凈室設(shè)備生產(chǎn)規(guī)模與布局。這些工廠(chǎng)當(dāng)時(shí)主要分布在北京、天津、蘇州、上海和重慶。從設(shè)計(jì)制造多種型式的潔凈工作臺(tái)（clean bench）開(kāi)始，隨后陸續(xù)設(shè)計(jì)制造了吹淋室、氣閘室、物料傳遞窗、余壓閥等相關(guān)設(shè)備。
為了適應(yīng)六十年代末、七十年代初，一些研究機(jī)構(gòu)對(duì)小型潔凈工作環(huán)境的需求，以及一些舊廠(chǎng)房進(jìn)行小規(guī)模潔凈室改造的需要，建研院空調(diào)所、六機(jī)部九院（現(xiàn)船舶工業(yè)總公司第九設(shè)計(jì)院）、
三機(jī)部四院、天津醫(yī)療器械廠(chǎng)天津醫(yī)藥凈化設(shè)備廠(chǎng)前身）等單位，研制成功了裝配式垂直單向流、水平單向流潔凈室。這種由凈化設(shè)備廠(chǎng)生產(chǎn)的裝配式潔凈室，特別在利用原有建筑物進(jìn)行技術(shù)改造，
所需凈化面積又比較小的場(chǎng)合，發(fā)揮了設(shè)計(jì)、施工快捷，技術(shù)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，1974年在天津通過(guò)了國(guó)家鑒定。
1974年以來(lái)，建研院空調(diào)所、四機(jī)部十院等單位分別建立了潔凈技術(shù)試驗(yàn)室，開(kāi)展了一些基礎(chǔ)研究。如建研院空調(diào)所在該所試驗(yàn)室中進(jìn)行了亂流潔凈室均勻分布與不均勻分布計(jì)算
的研究，全頂棚送風(fēng)兩側(cè)下回風(fēng)潔凈室氣流特性的研究等；四機(jī)部第十設(shè)計(jì)研究院在該院的潔凈試驗(yàn)室中進(jìn)行了亂流潔凈室的試驗(yàn)研究，高效過(guò)濾器送風(fēng)口的氣流分布研究，人體發(fā)塵
量研究等多項(xiàng)課題。
與此同時(shí)，一些研究單位及設(shè)計(jì)院，如七機(jī)部七院（航天工業(yè)部七院）、建研院空調(diào)所、四機(jī)部十院、十一院、二機(jī)部二院（核工業(yè)部二院）、六機(jī)部九院等，和一些大專(zhuān)院校如天津大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、河北工學(xué)院組成了配合國(guó)家大規(guī)模集成電路攻關(guān)的潔凈室技術(shù)研究協(xié)作組，為規(guī)范與提高中國(guó)的潔凈技術(shù)水平，進(jìn)行了一系列的測(cè)試與調(diào)研工作。如在北京、西安、上海等地進(jìn)行了不同環(huán)境室外大氣含塵濃度的長(zhǎng)期臨測(cè)與統(tǒng)計(jì)分析，在國(guó)內(nèi)各地對(duì)已建潔凈室進(jìn)行了測(cè)試，并著手對(duì)潔凈室設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行及設(shè)備生產(chǎn)方面的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。
國(guó)外同期潔凈技術(shù)發(fā)展概況大致如下：
六十年代中，美國(guó)的電子、精密機(jī)械等工廠(chǎng)的潔凈室如雨后春筍，對(duì)當(dāng)時(shí)科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用，同時(shí)開(kāi)始了將工業(yè)潔凈室技術(shù)（ICR—Industrial Cleanroom）移植
到生物潔凈室（BCR—Biological Cleanroom）的歷程。七十年代初潔凈室的建設(shè)熱潮轉(zhuǎn)向醫(yī)療、制藥、食品及生化等行業(yè)。
1966年在美國(guó)新墨西哥州建成了世界上**個(gè)垂直單向流的生物潔凈技術(shù)室（BCOR—Biological Clean Operating Room）。同年，當(dāng)時(shí)的美國(guó)污染控制協(xié)會(huì)AACC（American Association ofContamination Control，后并入IEST—Institute of Environmental Science and Technology），發(fā)表了“層流手術(shù)室的設(shè)計(jì)與建造”、“層流潔凈空氣在外科領(lǐng)域的應(yīng)用”等指導(dǎo)性文件。
同年還在美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)建成了世界上**個(gè)水平層流的無(wú)菌室。1967年在美國(guó)德州的M.D.安德遜病院建成了世界上*早的生物潔凈白血病室。
在英國(guó)，有名的整形外科專(zhuān)家恰利（D.J.Charnley），也于1966年建起了稱(chēng)之為潔凈房（clean house）型式的生物潔凈手術(shù)室。1969年在奧地利的里茨建成了歐洲**個(gè)層流病房，
隨后在瑞士、德國(guó)先后建成用于醫(yī)療的生物潔凈室。
在日本發(fā)展得更快，1965年日本國(guó)立公眾衛(wèi)生院建成了采用高效過(guò)濾器的生物潔凈室（BCR）用于無(wú)菌動(dòng)物（SPF）的飼育室。1970年在愛(ài)知縣職工病院建成了裝配式垂直層流白血病房。
1972年建成了國(guó)立大阪醫(yī)院垂直層流流型無(wú)菌手術(shù)室。至1977年底，病院的生物潔凈室已達(dá)131個(gè)。
為確保藥品的**性、有效性，1964年美國(guó)食品藥品管理局（FDA）開(kāi)始在美國(guó)實(shí)施“醫(yī)藥品的制造和質(zhì)量管理規(guī)范”，簡(jiǎn)稱(chēng)GMP（Good Manufacturing Practice）。1969年世界衛(wèi)生組織（WH0）頒布了GMP，規(guī)定了為保證藥品無(wú)菌生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和用水質(zhì)量的要求。生物潔凈室技術(shù)在美、日、西歐等工業(yè)國(guó)家的制藥工業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。
美國(guó)FDA于1969年頒布了“食品制造標(biāo)準(zhǔn)”，即食品的GMP，要求在制造和包裝過(guò)程中嚴(yán)格控制微生物和溫濕度，以防止食品變質(zhì)。食品無(wú)菌裝罐的潔凈室，當(dāng)時(shí)在歐美迅速得到推廣。
以美國(guó)為例，1971年無(wú)菌裝罐食品總量為25.4億噸，1980年增長(zhǎng)為132.7億噸，其中肉制品增長(zhǎng)幅度近19倍。在食品釀造、發(fā)酵工業(yè)對(duì)純種的培養(yǎng)、接種、擴(kuò)種等工藝也都采用了潔凈室技術(shù)。
以占有七成左右潔凈室市場(chǎng)的電子與半導(dǎo)體工業(yè)而言，七十年代被稱(chēng)為大規(guī)模集成電路（LSI）時(shí)代，而八十年代則被稱(chēng)為超大規(guī)模集成電路（VLSI）時(shí)代。集成電路的集成度從1970年以來(lái)，差不多以每隔2~3年增長(zhǎng)4倍速率飛速發(fā)展。
七十年代末，64K位RAM作為進(jìn)入超大規(guī)模集成電路階段的標(biāo)志性產(chǎn)品研制過(guò)程中，注意到其典型線(xiàn)寬為3μm，需控制的*小粒徑為0.3~0.8μm。也就是說(shuō)，以0.3μm效率為標(biāo)準(zhǔn)的HEPA過(guò)濾器不能適應(yīng)電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。美國(guó)、日本相繼研制與制造了對(duì)0.1μm塵粒計(jì)數(shù)過(guò)濾效率達(dá)99.99~99.995%的超高效空氣過(guò)濾器——ULPA（Ultra low penetration air）過(guò)濾器（亦可譯為“極低穿透率空氣過(guò)濾器”）。
潔凈技術(shù)的問(wèn)世：成熟與發(fā)展階段
七十年代末至八十年代末，這十年間，中國(guó)的潔凈技術(shù)經(jīng)歷了一段陽(yáng)光燦爛的發(fā)展階段。在中國(guó)潔凈技術(shù)發(fā)展歷程中，許多標(biāo)志性的重要成果，幾乎都誕生在這個(gè)階段。
1、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范制定與國(guó)際交往方面：
1979年1月出版了以建研院空調(diào)所為首的設(shè)計(jì)、研究和大專(zhuān)院校等單位對(duì)建成的工業(yè)潔凈室的測(cè)試和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編制的“空氣潔凈技術(shù)措施”，起到了規(guī)范與推動(dòng)當(dāng)時(shí)中國(guó)潔凈室技術(shù)的重要作用，為日后國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定了基礎(chǔ)。
1984年12月頒發(fā)了以電子部第十設(shè)計(jì)院會(huì)同有關(guān)單位共同編制的GBJ73-84國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“潔凈廠(chǎng)房設(shè)計(jì)規(guī)范”，其中，關(guān)于潔凈度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等同采用了當(dāng)時(shí)國(guó)際上大多數(shù)國(guó)家認(rèn)同的美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209B，摒棄了此前在中國(guó)國(guó)內(nèi)曾在不同范圍內(nèi)使用過(guò)的多個(gè)借鑒國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)而自定的潔凈室分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，為中國(guó)潔凈室技術(shù)與國(guó)際接軌向前邁進(jìn)了一步。
隨后，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)先后制定了GB6166-85高效濾料性能實(shí)驗(yàn)方法、穿透率和阻力，GB6167-85塵埃粒子計(jì)數(shù)器性能試驗(yàn)方法，GB6168-85層流潔凈工作臺(tái)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)統(tǒng)一與規(guī)范試驗(yàn)、測(cè)定方法，增強(qiáng)科學(xué)性起了很大作用。
值得一提的是1988年11月定稿的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12218-89“一般通風(fēng)用空氣過(guò)濾器性能試驗(yàn)方法”中規(guī)定采用大氣塵的限徑計(jì)數(shù)效率法來(lái)測(cè)定粗、中、高中效空氣過(guò)濾器的效率，這是以天津大學(xué)為代表的國(guó)內(nèi)各研究單位多年實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在世界上率先采用此方法。1993年歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)（ASHRAE）先后放棄了原有的大氣塵比色效率法（NBS、AFI、ASHRAE）的計(jì)重效率法，同時(shí)頒布采用大氣塵或標(biāo)準(zhǔn)塵的計(jì)徑計(jì)數(shù)法。
特別是1982年6月成立了中國(guó)電子學(xué)會(huì)潔凈技術(shù)分會(huì)（對(duì)外的名稱(chēng)是“中國(guó)污染控制協(xié)會(huì)”CCCS—Chinese Contamination Control Society），并創(chuàng)辦了“潔凈技術(shù)”雜志（現(xiàn)名為“潔凈與空調(diào)技術(shù)”—Contamination Con