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高校實驗室裝修設計：光學實驗室工程建設經驗 CEIDI西遞

文章出處：技術支持|閱讀量：1513|發表時間：2022-08-08

光電子器件、光電檢測或光學傳感等方向研究都需要在光學實驗室內研究測試。在高校中，此類實驗室的應用也較為寬泛，例如以光電子技術及應用、空間光學技術、先進光學設計及新型成像技術、現代光學測試理論與技術、微納光學與光子學器件及應用、光學超精密制造技術等為代表的眾多光學研究方向。與之相關而衍生的光學研究實驗室也應運而生：光學實驗室、物理光學實驗室與光學測量實驗室光信息技術實驗室、先進光學制造技術實驗室、微納光學加工實驗室、光學薄膜技術實驗室……>>>商務洽談，點此處，在線咨詢

光學類實驗室建設前期，如果建設需求不完整或者不準確，會導致建成的實驗室達不到使用需求，只能被動二次改造。所以光學實驗室除了前期設計需要調研明確建設需求，更對技術需求有明確的把握。

潔凈度控制不達標：灰塵會附著在晶體、光柵、鏡片等光學元器件上，改變光場分布，易形成衍射。如果光的強度比較高會形成光學強區，容易損壞光學元器件。另外空氣中潔凈度不達標會影響光束質量，會影響實驗質量。

溫度控制不達標：會出現熱脹冷縮的情況，一是會導致平臺、光學調整架、光學元件變形，影響光路穩定和光束質量;二是會導致光通過的空氣密度發生變化，會對光的傳播造成影響。

濕度控制不達標：會產生濕度波動，影響鏡片等表面的薄膜穩定性，進而影響光路。濕度高會導致鏡片表面水凝結，這樣鏡片容易被強激光打壞。另外在高濕環境下，有些光學晶體和膜層也會容易潮解。水汽對紅外光的吸收也比較厲害。濕度過高(>70%)也容易造成電器故障，造成實驗儀器設備損壞。

CEIDI西遞建議光學類實驗室根據其研究類型的不同，對環境控制指標參照以下參數區間進行設計：

1.判斷實驗室受控環境潔凈度等級，要求是萬級、千級、百級或更高。

2.溫度控制范圍：20℃~25℃，溫度波動度：±0.5℃、±0.2℃、±0.1℃或更高。

3.濕度控制范圍：30%RH以下、30%~45%RH、45%~55%RH、55%~65%RH，濕度波動度：±5%RH、±2%RH或更高。

在上海科技大學物質學院機械加工中心實驗室EPC改造工程中，CEIDI西遞設計師在核對設備儀器清單的時候會對實驗過程中要用到的高精密儀器、檢測系統流程還有可靠性驗證等因素進行全方位確認，將技術指標在區間范圍內評估核定到最適宜的值再進行深化設計。

小貼士：

上海科技大學物質學院利用周邊張江實驗室一流的科研設施開展基礎和交叉學科研究。目前主要有系統材料學、光子與凝聚態物理以及材料生物學三個研究方向。基于研究需要，擬搭建精密機械加工車間用于加工精密零件加工及普通操作教學，主要目的是縮短精密零件的加工周期，提高科研效率。

在裝修施工環節，CEIDI西遞施工班組進場開展環境保護及文明施工工程。采取了按層分工序，分別組織流水作業。以吊頂工程、墻面工程、地面工程、收口工程為主導工序，其余內部配套系統裝修工序同步穿插以提高工程效率的方式開展建設。在建設過程中積累了較多的經驗。現將光電類裝修設計工程中的一些重要因素總結如下：

1. 地面：

1)防靜電：抗靜電、靜電耗散、導靜電，一般來說抗靜電即可滿足使用要求。對靜電要求特別高的儀器就需要做到靜電耗散或導靜電。

2)獨立接地電阻：有一些精密儀器可能會有獨立接地電阻的要求，根據儀器的要求，一般為小于4Ω、小于1Ω或更高要求。

3)微震動：一般的中小型儀器設備，采用光學平臺即可滿足隔離地面震動的要求，如果是大型裝置，則需要做獨立的隔振基礎。

4)風速：地面的震動可以采用地面隔振的方式進行處理，但是在超凈實驗室中的震動源往往不僅僅是地面帶來的，還有實驗室內的氣流帶來的。所以，我們在建設超凈室的時候還要對工作面風速提出要求，一般來說工作面風速<0.25 m/s即可滿足要求。要求高的實驗室可以提出更低的工作面風速的要求。

2.氣路系統：

根據實驗需求，有的實驗會用到氣路系統，根據實際使用會有壓縮空氣或特殊氣體。高純氣體污染主要發生在貯藏、運輸和計量的過程中，在使用過程中，要經常檢查氣瓶和傳輸系統的密閉性，若發現漏氣，應及時采取措施。在條件許可的實驗室都應設置專用的貯氣室，將氧化性氣體與還原性氣體分開安放，將可燃性氣體與不可燃氣體分開，以防止意外事故發生。

3.水系統：

1)工藝冷卻水：如果有設備需要散熱，那么就需要配置工藝冷卻水，一般工藝冷卻水的溫度要求為18±1℃。

2)純水：如果需要用到純水，根據需求提出具體的純水指標(導電率、流量等)。

4. 電氣系統：

電、照明電和實驗設備用電都應有合理的規劃，尤其是儀器設備用電，電力不夠會影響儀器的使用壽命，也會對實驗帶來一些穩定的因素。還應控制和降低電流的變化浮動、減少或穩定諧波的變化數值、減少或降低磁場的干擾等等。根據實驗的要求，確定是否需要配置UPS。

5.暖通空調系統：

機組選型的時候優先考慮具備全年制冷能力的機組，凈化空調循環送風，吊頂采用雙層結構，中間作為靜壓夾層，下層吊頂全孔板送風能夠極大的減小送風風速，使送風氣流更均勻穩定，光學平臺隨意安裝都不會受到氣流的影響。