Méthode classique de calcul de l'incertitude sur une moyenne - Notions informatives de validation de procédés

Avec l'apparition de classes de propreté toujours plus exigeantes, il a fallu traiter ce problème, et c'est dans la version 209D que l'on donne la procédure de calcul à appliquer aux résultats expérimentaux. Même si elle apparaît un peu complexe au non-statisticien, il s'agit d'une méthode classique de calcul de l'incertitude sur une moyenne dont on admet qu'elle est distribuée suivant une loi de Student. La moyenne des comptages pour une taille particulaire, accompagnée de sa fourchette d'incertitude est comparée à la valeur limite correspondante.

Une note apparaît qui dit que les comptages inférieurs à 10 particules/pied cube ne doivent pas être retenus, sauf si on prélève un grand nombre d'échantillons. C'est la première apparition de considérations liées à la statistique de comptage. En effet, comme les particules passent dans la cellule de mesure suivant des intervalles de temps distribués suivant une loi de Poisson, un comptage n est affecté d'une incertitude statistique Ön.

28,3 l/min, le temps correspondant devient excessif. Aussi, dans la révision de 1986, le Federal Standard 209C se limitera à imposer des comptages minimaux de 20, ce qui correspond à une incertitude statistique relative de 20/20 = 22%. C'est à partir de là que l'on a bâtis le tableau des volumes minimaux à prélever, et que l'ISO 14644-1 impose la règle du B-4-2-1.

L'interprétation des résultats de mesurage des concentrations consiste d'abord à classer la salle étudiée par comparaison avec les valeurs limites de la classification. Comparer des résultats à des valeurs limites est un exercice classique en métrologie. Il nécessite, en principe, de connaître toutes les erreurs expérimentales liées au mesurage. Dans notre cas, c'est un sujet à explorer dans le futur.

Mais il restait un problème pratique dans le cas des classes ISO 1 à 4. En effet, la nécessité de compter au moins 20 particules par échantillon mène à des temps de prélèvement parfois excessivement longs. Le Federal Standard 209E et sa traduction dans l'annexe F de l'ISO 14644-1 propose une solution originale: l'échantillonnage progressif. C'est une méthode statistique, plutôt raffinée, qui a été mise au point et utilisée, à partir de 1940, par l'armée américaine pour des contrôles de qualité des composants de matériel militaire. Elle a été adaptée au cas des comptages arrivant à des temps aléatoires par D.W. Cooper, et proposée dans un article d'octobre 1990 du journal of the institute of environmental science. En simplifiant, on dispose de tables qui donnent, pour un empoussiérage égal à la limite de classe, les temps minimal et maximal dans la plage desquels on doit observer le comptage cumulé n (n compris entre 1 et 20). Si le comptage réellement observé sort de ces limites, on peut donc conclure avant d'avoir prélevé 20 particules.

- dans les années 50 le matériel militaire se perfectionne et se diversifie. Dans beaucoup de cas (les missiles par exemple) des centrales à inertie sont indispensables. Elles utilisent le classique gyroscope mais se développe de nouveaux modèles miniaturisés qui se déplacent dans des capsules remplies d'hélium. Lors de la production industrielle, les résultats sont inquiétants car ces gyroscopes miniatures se bloquent entraînant ainsi la perte du matériel dont ils sont une pièce vitale. La cause: la poussière fine , celle que l'on ne voit pas. A la même époque d'autres composants sont victimes de la même maladie: les roulements à billes miniatures, les contacts électriques...

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Le nettoyage ultrapropre des pièces de réacteur devient nécessaire pour l´optimisation des rendements sur plaquettes de silicium dans l´industrie de la microélectronique. Ce travail propose d´améliorer le nettoyage des pièces en axant la recherche sur les forces d´adhésion entre deux substrats d´alumine et leurs particules résiduelles en milieu aqueux. Après la caractérisation physico-chimique et la mesure de rugosité de nos systèmes, le calcul de la théorie DLVO est abordé. Une étude statistique de l´adhésion est développée en comparant les mesures de forces par microscopie à force atomique avec une particule d´alumine collée sur le levier et la théorie DLVO appliquée sur les surfaces rugueuses.

Nous avons investigué des méthodes de nettoyages pouvant vaincre cette adhésion, et en particulier l´apport d´énergie dans le milieu par ondes ultrasonores. Dans ce sens, une méthode de mesure de la densité particulaire surfacique a été développée en fonction des paramètres intrinsèques aux ultrasons sur chaque substrat. Les moyens d´amélioration, toujours à l´aide d´ultrasons, ont été les nettoyages par l´augmentation de la température, la variation du pH des solutions et l´ajout de tensioactifs.

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3.2. Charge particulaire moyenne de l'air extérieur.

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8.1. Exemple de calcul de la surface d'un sas.

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