Udo Gommel、Andreas Schuele
Fraunhofer制造工程和自动化研究所(IPA)
生产设施产生的粒子，通常都是在摩擦和振动这两个处理过程中产生的。其中，生产设备表面的相对运动产生的摩擦过程是主要原因。迄今为止，在技术上，关于表面的摩擦组合所产生的粒子，还不存在一个科学合理的模型。这样的一个模型将有助于我们在元器件的开发阶段，针对洁净生产目的而选择合适的材料。
一个解决办法
Fraunhofer IPA开发出了一种标准的测试方法，可以验证不同材料组合的粒子污染性状。材料的测试工作台可以让原材料在一个无污染的环境下进行测试，评估它们在洁净室环境下使用的适宜性。开发出这样一套科学合理的测试方法，可以确保测量结果的可重复性、可比较性、精确性，以及描述的正确性。
为了对所获得的测量数据进行评估和分类，还同时开发出了特殊的评定方法。测量数据所采用的分析算法，可以清晰地显示出不同的材料组合在用于洁净的生产区域时的适宜性。
材料测试方法的开发
可以采用不同的方法来获取两个实体之间的摩擦（见图1）。
图1. “Roller-on-disk”测
试方法（上图），“disk-on
-disk” 测试方法（中部）
和“ball-on-disk”测试
方法（下图）。
由于“ball-on-disk”测试方法会经常性的在文献中出现，并且得到了广泛的应用，所以我们可以从中获取关于粒子产生的全面的数据记录。同时，该方法还有另一个更大的优点，那就是，材料间的接触是点接触，这使得该方法在本质上具备了可标准化的特性。于是 “ball-on-disk”测试方法可用于如下情况：在测试中，小球的直径为d，其下方的测试圆盘以频率f转动。在半径为r的地方，采用一个大小为FN的正向压力将小球压在圆盘上。在小球和圆盘的接触区域，伴随着材料的磨损，产生了粒子。磨损的痕迹就此形成。这些实量（应力的范围，移动的距离，在部分距离上的多应力等）所记录的压力值可以和磨损痕迹以及接触位置的特性相关联起来，用来做分析。
基于预测试，Fraunhofer IPA采用”ball-on-disk”原则，开发出了一个适合该测试的试验台（见图2）。
图2. Fraunhofer IPA设计制造的用于评定材料的洁净室
适宜性和洁净度适宜性的试验台。
类似于粒子释放测试，我们还可能同时确定出摩擦力。粒子释放是进行结果比较的基础。利用通过不同的粒子尺寸渠道（>0.2祄、>0.3祄、>0.5祄 和>5.0祄）获得的测量值，可以确定出“粒子体积”值。摩擦力与该值之间以独立或复合（作为衍生值，例如磨损体积）的形式相关联。采用这种方法，就可以估算出摩擦力和粒子释放值之间的相关系数。
