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静电现象及其干扰与危害

关于静电测定以及防静电措施

一般来说,静电会因物体表面的接触与分离、变形、离子附着、辐射、状态变化、化学变化等而产生。 静电会引起以库仑力为代表的力学作用(吸引力、排斥力)、静电感应以及放电等静电现象,自古以来就是造成干扰与危害的原因。尤其是最近,伴随着半导体相关技术的进步,硬盘的GMR磁头等半导体元件非常容易被静电破坏,因此防静电措施成了当务之急。(参见下图1)

静电带来的干扰与危害以及测定与防静电措施

図1 静电带来的干扰与危害以及测定与防静电措施

静电的特征

电荷的移动速度:如果是绝缘体则极慢
接地不起作用。
电荷的移动速度:如果是导体则极快
形成具有巨大能量的火花。
电流、电荷量:若是绝缘体则较小。电位:非常高
难以测定。发生感应。
电流、电荷量:感应后的电荷量和电位均变大
将引起具有巨大能量的火花放电。
静电的产生:比较简单
由于会随时随地产生,因此在工业上容易发生问题。
静电形成的电场:存在力学作用
物体吸附、无法剥离、悬浮。
湿度的影响:由于湿度越高越不易产生,一般来说不会出现问题
到了冬季有时会成为大问题。

静电的测定

为了防止静电带来的干扰与危害,首先必须要知晓静电的带电状态。 为此,静电测定就尤为重要。由于下述原因,静电测定不像普通的电流测定那样简单。

  • 由于静电的电压高,电流微弱,因此使用普通的测定器无法测量
  • 由于测定系统会干扰原本的对象物体状态,并使之变化
  • 多数情况下,电荷呈空间分布

因此,人们采用了各种各样的静电特有的测定方法。测定方法有以下几种:为知晓带电状态而测定带电电荷量的方法、测定电荷产生的表面电位的方法、利用电荷泄露特性的电荷衰减测定以及作为其基准的电阻测定。

防止静电带来干扰与危害的措施

静电带电指的并不是静电产生本身,而是静电的产生与其泄漏(缓和)之间的差所表现出来的状态。由于一般情况下,很难抑制静电产生,因此,如何迅速将产生的静电泄漏或中和的方法便成为防止带电的要点,围绕这一课题,人们开发出了各种各样的防静电设备及用品。 主要的防静电措施有下列3点。

  • 接地(只能用于导体)
  • 提高导电率(加湿、抗静电剂)
  • 电荷中和(对所有物质有效)

接地是金属(导体)防静电措施中最为基本的方法。由于人体也属于导体范畴,因此接地是一种有效的措施。尤其是人体会因为与衣物的摩擦而急剧产生静电,或因步行动作导致静电容量变化,造成电位急速上升,为防止这种带电,需要佩戴接地手腕带或穿着导电鞋。虽然对于导体来说,接地是最基本的措施,但对于防止绝缘体(介电质)的带电却无效,因此一般采用的方法是为提高电容率而进行加湿或使用抗静电剂、使用电离器等除静电装置。 如果是绝缘体,具体的措施之一是提高导电率,尤其是降低表面电阻较为有效。其简单方法便是增加空气中的湿度。若将相对湿度保持在50~60%以上,便会产生效果。但是,在高湿环境下,必然会产生结露、生锈、生霉等,且较高的湿度会对产品带来影响,并会给操作人员带来不适感,导致操作效率降低,此外,若不使用纯水,还会产生杂质等问题。 其他还包括将抗静电剂混入绝缘体内部或涂抹于表面,使其导电的方法,该法已投入应用。但是,这些方法并不是在任何条件下均能适用,多数情况下还是不得不依靠电荷中和。依靠空气离子进行电荷中和(电离器的利用)是最为有效的措施,被广泛用于绝缘体除静电。 一直以来,使用电离器也无法送达的深处,也可以使用敝公司产品“ZAPPII”将离子送入进行除静电。 电离器被用于所有产业界的除静电措施,对于除静电具有超强的效果。 虽然除了电离器以外还有其他应对方法,但是同时使用电离器则效果更佳,按照静电专家(ESD协调员)的建议进行设置和运用,便可采取最佳的防静电措施。 其他的防静电措施汇总如下。

  • 自放电式除静电装置(一般称为除静电刷)
  • 设置工业加湿器
  • 人体接地(腕带等)
  • 变更为具有导电性能的地板,或使用导电鞋

此外,还有以下这些用于管理防静电措施的测定器类产品。 ※()内为敝公司生产的测定器

  • 静电测定器(DZ4、DSF601/W)
  • 表面电阻测定器(MEG101)
  • 鞋电阻测定器(SHOETESTERⅡ)
  • 衰减度测定器(用于树脂:HONESTMETER 用于评价电离器:CPM301、DP)
参考文献
  • 静电学会编写:新版 静电手册(Ohmsha 1998)
  • 劳动省产业安全研究所编写:静电安全方针,RIIS-TR-87-1(1988.3)
  • 劳动省产业安全研究所编写:静电用品构造基准,RIIS-TR-91-1(1991.7)
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