不锈钢超高洁净度检测工作平台的建立

1 引 言

    以超流氦为工作介质的超低温度可以确保超导体系统处于超导状态，也为人们研究材料在极端低温下的物性提供了必要的条件。为了保证系统的气密性和真空度，介质的超流体特性对系统组零件的表面洁净度提出了极高的要求。可以设想一个低温阀门，当封闭阀门的两个端面之间有一个非常微小的颗粒存在，对于一般工作介质，也许由于存在介质的表面张力，只要颗粒足够小，阀门仍能处于良好的关闭状态，而对于表面张力几乎为零的超流氦，阀门就可能处于开通状态。诚然不可能让材料表面绝对的清洁，但是为了保证超流氦系统的正常工作，人们对材料表面上不同尺寸颗粒个数的分布提出了特殊的严格标准。为达到这个标准，需要解决如何清洗和如何检测两个方面的问题。该文着重进行清洁度检测的探索和研究。

    结合国家重大国际合作基础研究项目———阿尔法磁谱仪地面支持系统（AMS-02-CGSE 系统）的工程实践，全部采用国产仪器、检测介质和辅助材料，在国内首次建立了不锈钢材料表面（超）高洁净度的检测系统。自主建立了具有优良数字采集和信息处理能力的显微检测平台。尤其是在发现国产高纯检测试剂和高纯过滤薄膜等诸多主副材料本身的颗粒洁净度远不达标的情况后，创造性地找到了对重要主辅材料的纯化和循环使用等简便又实用的工艺和方法，克服了阻碍有效检测的根本障碍，完成了从实验室探索性检测到大批量部件表面进行工程性检测的过渡。并在保证检测质量的前提下，大大降低了工程检测的成本和缩短了检测的时间，将检测的每一个过程置于严格的监控之下，建立起了完整的检测和监测工艺。

2 表面洁净度检测标准及取样要求

    （1）取样要求。对于一般样品，清洗取样洗涤液装液量按照 50%～70%零件内容执行，从取样洗涤液中取 100mL 进行过滤检测。对于大面积表面取样另有细节规定(从略)。

    （2）检测标准。AMS-02-CGSE 系统国际合作项目超导磁体国际合作主体方对不锈钢表面洁净度提出了具体的要求见表 1。

3 工作环境及主辅材料的原始数据

3.1 兰州地区的大气数据

    兰州市在大气污染方面尘污染比较突出。“春天浮尘、夏秋泥尘、冬天烟尘”久治不绝，降尘量居高不下。据监测数据统计，2001 年兰州市降尘量为 2.8 万吨（/月·平方公里），2006 年兰州市四城区降尘就高达 3.92 万吨（/月·平方公里），平均每人分摊 23.3 kg。2001 年兰州市总悬浮颗粒物年均值为 0.81 mg/m³，超过国家三级标准，在国家 47 个环保重点城市中，兰州市空气污染程度高居全国第二。数据显示，兰州地区的大气尘埃数远远高于零部件表面洁净度检测标准要求，肯定不能直接在这样的环境条件下实施检测。