實驗室中的靜電防護

陳元輝　賈曉菲

摘 要：電子技術的發展對靜電防護提出了越來越高的要求，重視靜電防護對于電子產品的安全使用，和實驗室靜電污染的防治有著重要意義。文章具體分析了實驗室常見的靜電放電現象，對實驗室中靜電放電造成的危害進行了深入的分析說明，闡明了實驗室靜電的來源和防靜電的原理，最后理論聯系實際，特針對實驗室的靜電放電現象，靜電污染及危害，提出了相應的靜電防護措施與保護技術。

關鍵詞：靜電放電（ESD）；靜電防護體系；靜電消除

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.185

1 前言

隨著電子技術的發展，靜電放電（ESD）現象日益嚴重，造成的影響和危害也越來越大。實驗室中靜電的污染和危害也是相當的嚴重，實驗室是人們進行科學研究的重要場所，隨著實驗室儀器設備的補充和更新，各類電子儀器產品的涌入，加重了實驗室靜電污染危害程度，造成很多不必要的損失和危害[1]。所以，目前在實驗室的管理和建設中，需要著重研究如何減輕靜電污染，降低靜電放電造成的危害。

2 靜電在實驗室中的危害

實驗室因靜電造成的主要危害：一是會直接影響實驗結果的可靠性，導致實驗失敗[2]；二是受靜電影響，儀器設備易使灰塵附著，增加器件的腐蝕或磨損，影響儀器的使用壽命；三是靜電放電形成的電火花，會有引燃實驗中易燃易爆品的風險；同時，若靜電電位過高可能對實驗人員造成電擊傷害。

3 實驗室的靜電來源及基本的防靜電原理

通常實驗室有害靜電的來源有：實驗人員自身所攜帶的靜電，或是實驗室人員的活動致使靜電生成；實驗室因操作人員不規范操作而生成靜電；實驗室中大量帶有靜電的塵埃；由于帶電設備的工作感應帶電，而產生靜電。眾多的靜電防護措施總原則是：要么是減少靜電源頭，盡量減少靜電的生成；要么設法減少已產生的靜電荷，讓已有的靜電荷盡快的泄放掉，使之不能大量累積；或是進行靜電屏蔽作用[3]。

4 電子實驗室靜電放電防護措施

實驗室有著大量實驗設備，尤其是在物理電子實驗室中，靜電放電的危害極大，所以對實驗室提出以下靜電防護措施，以減小靜電在實驗中的危害。

4.1 接地泄流

接地系統是最方便有效的措施，通過接地將ESD產生的靜電荷導入大地，來達到靜電防護效果；具體做法是將實驗室的操作臺、儀器設備、實驗室地面及墻面等部分按區域和特點順次與地線相接。使產生的靜電及時有效地被安全泄放掉。但需注意的是：應有專門的接地線路，地線不可與水管、暖氣管、避雷線路、或輸油管道相連。

4.2 防止人體帶電

（1）佩戴防靜電手環（或腕帶）：實驗操作人員必須佩戴防靜電手環（或腕帶），并且防靜電手環與皮膚接觸要好，對地的阻值夠大；（2）穿特制的防靜電裝束：在重要實驗區域，進出的相關人員須穿防靜電工作裝和防靜電工作鞋，甚至佩戴防靜電指套；（3）加強防靜電知識的培訓：嚴格人員的活動，加強對實驗相關人員進行關于靜放電防護知識的培訓，提高靜電防護的意識，鍛煉靜電防護技能。

4.3 建立防靜電安全工作環境

（1）控制環境溫濕度：人體靜電模式易受環境濕度和溫度影響[4]，在不致導致設備或器件腐蝕生銹或其它危害的前提下，盡量加大室內相對濕度，可以安裝空調加濕等來提高空氣的相對濕度，另外，溫度會對環境造成影響，通常較低的溫度對實驗室的靜電防護更有利；（2）實驗室內塵埃的控制：塵埃上容易帶靜電，所實驗室要保持清潔干凈，盡可能的減少塵埃，就可以有效減小附著（吸附）靜電帶來危害；（3）盡量使用防靜電的材料，實驗室的包裝材料，容器盒子、操作臺墊、儀器臺墊都需由特制的防靜電材料制成；（4）規范實驗操作：實驗測試時操作要規范，防止因不當的操作行為而造成靜電的生成和累積；（5）定期進行離子風浴：相比導體，絕緣體更容易產生靜電，針對絕緣體的特性，接地泄流的方法難以奏效，最好使用離子中和法，通過噴放大量陰陽離子來中和掉絕緣體上的靜電荷；（6）在防靜電安全工作區明顯處，張貼相關防靜電警標志，嚴格限制實驗室中人員的進出，并且對實驗室實驗設備、實驗器件進行定期監測檢查。

4.4 電子設備的靜電放電的防護設計

對于電子設備常用屏蔽機箱，使用金屬制成的機箱和屏蔽罩，可以將靜電的放電電流限制在機箱外表面上，從而阻止靜電電弧和相應的電磁場對器件設備造成影響和傷害。

5 結束語

靜電放電現象造成的影響及危害越來越明顯，靜電的防護已越來越多的被人們所重視。本文從實驗室中靜電的危害和產生出發，針對物理電子實驗室提出了部分靜電防護的措施。靜電防護尤為重要，靜電放電普遍而又消除，并且極具危害性，故需電路設計人員、靜電防護人員應深入研究，敢于創新，盡快提出更好的靜電防護方法。

參考文獻：

[1]鄒航，張素娟.電子元器件檢測實驗室的靜電防護體系[J].應用天地，2010，29（10）：78-80.

[2]王翠霞，許維勝，于有靈，吳啟迪，范學峰.CMOS集成電路中ESD保護技術的研究[J].集成電路與材料，2008（08）：1-3.

[3]李秀峰，邱揚，丁高.靜電放電及其防護設計[J].國外電子測量技術，200625（02）：9-12.

[4]周光茜.實驗室的靜電污染與防治[J].中國物理學會第八屆靜電學術年會.

基金項目：安康學院大學生創新創業訓練計劃項目（2016akxy029）

作者簡介：賈曉菲（1984-），女，陜西渭南人，碩士研究生，副教授，主要研究方向：應用物理教學工作。