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异物附着对策的Q&A

黄金城为您汇总了静电相关的基础知识、静电问题的解决方案、如何选择合适静电消除器等等的资料。

异物、灰尘附着在物体上的原因多种多样，静电与附着也有着密切的关联。

  1. 附着到金属体（导体）上的原理

    带电物体（异物及灰尘）靠近金属体（导体）时，金属体（导体）内部会发生“静电诱导”，位于金属体（导体）内部的自由电子会移动到物体表面，呈现物体表面带电的状态。
    这种静电诱导造成的电位差，以及异物、灰尘等的静电会引发库仑力的作用，发生相互吸引，也就是♓“附着”现象。

    附着到金属体（导体）上的原理
    1. A：金属体
    2. B：带电异物

  2. 附着到绝缘体上的原理

    附着的对象物为绝缘体时，就像磁铁的N极和S极相互吸引一样，极性相反的带电异物、灰尘，💖会在库仑力的作用下发生“附着”。

    附着到绝缘体上的原理
    1. A：绝缘体
    2. B：带电异物

正如Q1中所♒说，异物、灰尘附着到金属体上的原因，是带电异物、灰尘靠近金属体时引发的静电诱导，即使对金属体进行接地，也仍旧会发生静电诱导，所以非常遗憾，接地对防止异物、灰尘附着并无效果。

异物、灰尘附着的原理，会因对象物的材质（金属体（导体）还是绝缘👍体）而异ꦉ，（参照Q1）所以理所当然的，计算吸引力大小的方法也有所不同。

  1. 附着到金属体（导体）上时

    如下图所示，求电荷为Q[C]的点电荷靠近金属体，在d[m]位置附近的吸引力。在金属体静电🦹诱导的作用下，金属体内部会产生与靠近的点电荷具有相同静电力的点电荷−Q[C]。这被称为“镜像电荷”，相应的电荷力则被称为“镜像力”。

    镜像力
    镜像力
    公式

  2. 附着到绝缘体上时

    对于薄膜、片材等ꦏ表面积/重量之比较大的物体而言，库仑力会🌺远远大于作用于这些物体的重力。图为薄膜面吸引带电粒子并附着的原理。

    作用于带电粒子的吸引力
    作用于带电粒子的吸引力

    绝缘体的薄膜面带电时，将表面的电荷密度设为σ[C/m2]，电场Ｅ＝σ/2ε0[V/m]，将带电异物、灰尘的电荷量设为Q[C]，则接近的异物、灰尘，会被F＝Qσ/2ε0[N]的力，吸引到带电面。

    公式

【例】

摩擦绝缘体的片材表面时，单位面积的电荷量约为10-5[C/m2]，代入公式，得出此时带电体表面的电场强度约为F＝5.65×105[V/m]。
假设此时，直径1 μm左右、表面电荷10-5[C/m2]
的带电异物、灰尘靠近。该异物、灰尘所带的电荷量为3.14×10-17[C]，因此异物、灰尘的力约为F＝5.65×105×3.14×10-17＝1.8×10-11[N]。假设该异物、灰尘的比重为2至3左右，则其受到的吸引力约为重力的1200至1700倍。
异物等之所以会附着在薄膜表面时不容易去除，正是因为受到了这种巨大吸引力的作用。

之前在Q1中也已经说过，异物之所以会附着到金属体（导体）上，是由于带电异物、灰尘靠近金属体（导体），导致金属体（导体）内部发生静电诱导所造成的。
静电诱导是无法通过接地来避免的现象，因此金属体（导体）侧的静电对策基本无效。
这样看来，针对附着异物、灰尘的静电对策就显得尤为重要，但在实际情况下，难以对漂浮在大气中的异物、灰尘进行精准的静电消除，因此通常都会采取对环境（空间整体）进行静电消除（营造始终𓂃能够消除静电的环境）𓃲的对策方法。

空间整体静电消除示例
空间整体静电消除示例

异物、灰尘附着在绝缘体上的原因，是因为双方都带电，只要让库仑力不再作用，就能发挥效果。
从具体方法来看，比起消除异物、灰尘的静电，对对象物侧进行静电消除，效果更好。

理由

比起单个异物、灰尘所带的电荷量，绝缘对象物所带的电荷量要大得多，库仑力🥀自然也更大，因此消除对象物侧的静电，能够起到更好的效果。

此外，比起漂浮在大气中的♚异物、灰尘，对象物侧的静电消除通常会更加方便，这也是黄金城认为消除对象物侧静电能够起到效果的原因之一。

静电诱导，是一种由金属体（导体）这类能够让电荷流动的物质引发的现象，如图所示，带电物质接近时，金属体𒊎（导体）内部的电子会发生移动，呈现金属体（导体）表面部分带有与带电物质相ꦓ反极性电荷的状态。

静电诱导的原理

■ 带＋电物靠近时……
带＋电物靠近时……

电子会聚集在金属体带电物侧，导致金属体带电物侧呈现带ー电的表象。

■ 带－电物靠近时……
带－电物靠近时……

电子会远离金属体带电物侧，导致金属体带电物侧呈现带+电的表象。

对气压枪供应压缩空气，吹走附着的异物，这是一种非常常规的对策。虽然的确能够起到一定🅠的效果，但由于并未消除作为附着原因的“静电”，被吹掉的异物可能会再次附🎶着。

这种时候，还可以组合使用气压枪和静ꦚ电消除器，促进效果的发挥。（在用气压枪吹散的同时进行静电消除🦩，是一种在吹飞异物的同时消除静电，防止异物再次附着。）

■ 使用案例(1)
使用案例(1)：在气压枪附件上安装静电消除器，可以同时进行空气吹扫和静电消除。通过填充强力空气，还能一并吹掉灰尘。

在气压枪附件上安装静电消除器，可以同时进行空气吹扫和静电消除。通过填充强力空气，还能一并吹掉灰尘。

■ 使用案例(2)
使用案例(2)：通过对静电消除器灌入空气，吹掉容器内的异物。通过由除电棒整体灌入空气，实施大范围的除电除尘。

通过对静电消除器灌入空气，吹掉容器内的异物。通过由除电棒整体灌入空气，实施大范围的除电除尘。

组合使用压缩空气和静电消除器，

  1. 通过静电消除，能够更方便地吹掉异物、灰尘
  2. 被吹掉的异物、灰尘再次附着的原因——静电，也会被同时清除，有效防止再次附着等

这些都是该方法的优点。
并非各个异物、灰尘都会有同样的结果，以下数据可供参考。

使用静电消除器时的效果示例

方法在空气吹淋装置上安装静电消除器。依靠静电消除器除去了灰尘的静电，使其远🐼离人体。不配备静电消除器时，灰尘𒈔仍旧会粘在人身上并被带入洁净空间，导致清洁度降低。

使用静电消除器时的效果示例

确认静电消除器效果的方法为了计算除去的灰尘的量，黄金城用粘着ꦬ胶带粘取了空气吹淋装置内的头发，测量了附着量。黄金城统一了粘着胶带的大小、粘贴位置、更换频率（1天✱2次），进行了一个月的测量，获得了上图所示的结果。（测量期间照常进出）

静电消除器ON/OFF时
空气吹淋除尘效果的差异
（典型例：通过10 mm以上头发的附着量进行测量）

确认静电消除器效果的方法

索引