Willis Whitfield - Cha đẻ ngành phòng sạch hiện đại

  • 24 Tháng 11, 2021

Một phát minh mang tính cách mạng

 

Willis Whitfield là một nhà vật lý làm việc tại phòng thí nghiệm quốc gia Sandia Hoa kỳ. Ông đã phát minh ra phòng sạch hiện đại, cách mạng hóa sản xuất trong lĩnh vực điện tử và dược phẩm, làm cho các phòng mổ của bệnh viện trở nên an toàn hơn và giúp loài người khám phá vũ trụ xa hơn

 

Khi Willis Whitfield phát minh ra phòng sạch hiện đại cách đây 50 năm, ban đầu các nhà nghiên cứu và nhà công nghiệp không tin vào điều đó. Nhưng trong vòng vài năm ngắn ngủi, phòng sạch dòng chảy tầng xây dựng trên toàn thế giới trị giá 50 tỷ đô la Mỹ và ngày nay phát minh này được sử dụng phổ biến trong các bệnh viện, phòng thí nghiệm và nhà máy sản xuất.

Ảnh: Willis Whitfield

Paul Hommert, chủ tịch và giám đốc phòng thí nghiệm tại Sandia, nhớ Whitfield như một người tiên phong của Sandia.

 

Willis Whitfield đại diện cho những gì tốt nhất của Sandia. Một nhà nghiên cứu gương mẫu, một nhà vật lý học trở thành kỹ sư của một kỹ sư, Willis sống ở nơi công việc kỹ thuật tốt nhất luôn được thực hiện, ở giao điểm của kỹ năng, kinh nghiệm, đào tạo và trực giác, ”anh nói. “Ý tưởng đột phá của ông về một loại phòng sạch mới, có quy mô hiệu quả hơn bất cứ thứ gì khác có sẵn vào đầu những năm 1960, đến vào đúng thời điểm để mở ra một kỷ nguyên mới về điện tử, chăm sóc sức khỏe, nghiên cứu khoa học và khám phá không gian. Tác động của anh ấy là vô cùng lớn; thậm chí là vô lượng ”.

 

Gil Herrera, giám đốc khoa học, công nghệ và linh kiện của Sandia, cũng ghi nhớ những đóng góp của Whitfield đối với công việc mà ông nghiêm cứu ngày hôm nay.

 

“Khi Willis phát minh ra phòng sạch, ông ấy đã làm như vậy chỉ để nâng cao độ độ chính xác của các thành phần cơ khí thu nhỏ cho hệ thống phòng thí nghiệm Sandia. Ông ấy không biết rằng phát minh của mình giúp bùng nổ ngành công nghiệp bán dẫn, và do đó thúc đẩy phát triển tất cả các thiết bị điện tử, máy tính và công nghệ thông tin hiện đại, ”ông nói. “Nó cũng đã tạo ra những đột phá trong công nghệ sinh học, công nghệ nano, khoa học sức khỏe và chăm sóc sức khỏe.”

 

Whitfield, con trai của nông dân trồng bông Texas, người đã tự sửa thiết bị của họ, được yêu cầu giải quyết một vấn đề sản xuất cho Sandia, vì vậy ông đã phát minh ra phòng sạch dòng chảy tầng (laminar-flow cleanroom).

 

“ông ấy đã chế tạo ra nó, phát hiện ra trước đây chưa có ai làm theo cách đó và nói,“ Tôi không hiểu tại sao [chưa ai phát minh ra nó]. Nó thật đơn giản,” con trai của ông, Jim Whitfield, nhớ lại. “Tôi nghe ai đó hỏi anh ấy đã mất bao lâu để nghĩ ra ý tưởng đó và anh ấy nói," Năm phút, tôi vừa làm một điều hiển nhiên. "

 

Nhà sử học Sandia, Rebecca Ullrich cho biết việc này không dễ dàng như vậy.

Ảnh: Willis Whitfield, bước ra khỏi một phòng sạch di động tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia

Giải quyết một vấn đề

Vào năm 1959, các bộ phận của vũ khí hạt nhân - chủ yếu là bộ phận chuyển mạch cơ học - ngày càng nhỏ hơn và các hạt bụi siêu nhỏ đã ngăn cản phòng thí nghiệm Sandia đạt được chất lượng như các phòng thí nghiệm cần, vì vậy các giám sát viên của Whitfield đã yêu cầu nhóm của ông tìm ra giải pháp.

 

“Mặc dù Whitfield có thể nhanh chóng đưa ra ý tưởng, nhưng nhiều tháng nghiên cứu đã dẫn đến khoảnh khắc khám phá đó,” cô nói. Whitfield phát hiện ra cách làm vào thời điểm đó là niêm phong chặt chẽ các phòng sạch, mặc quần áo bảo hộ và hút bụi thường xuyên. Tuy nhiên, luồng không khí vẫn hỗn loạn trong các phòng sạch hiện có và các hạt được đưa vào không bị loại bỏ. Ullrich cho biết thêm, các biện pháp này không tạo ra các điều kiện cần thiết để sản xuất các bộ phận có dung sai gần.

 

Whitfield đã xem xét máy thổi, lỗ thông hơi, phân loại và chi phí cho mỗi foot vuông để xây dựng phát minh của mình, vì vậy nó sẽ là thứ mà mọi người có thể mua được.

 

Vào cuối năm 1960, Whitfield đã có những bản vẽ ban đầu cho một phòng sạch 10 x 6. Giải pháp của ông là liên tục xả không khí ra khỏi phòng bằng không khí đã được lọc kỹ. Trong mô hình đầu tiên đó, Whitfield đã thiết kế một bàn làm việc dọc theo một bức tường. Không khí sạch tràn vào phòng từ một nhóm các bộ lọc có hiệu suất 99,97% trong việc loại bỏ các hạt có kích thước lớn hơn 0,3 micron. Ví dụ, khói thuốc lá thổi ở một bên đi ra bên kia là không khí sạch, theo một bài báo của Sandia Lab News năm 1962.

 

Không khí được lưu thông trong phòng với tốc độ 4.000 cubit-foot hoặc khoảng 10 lần thay đổi không khí mỗi phút, một lượng chuyển động không khí mà công nhân bên trong hầu như không thể nhận thấy được. Tốc độ tuyến tính của không khí lớn hơn 1mph một chút, tương đương với tốc độ cảm nhận khi đi qua một căn phòng tĩnh lặng.

 

Trong một cải tiến,c ác bộ lọc bên dưới làm sạch không khí và nó được lưu thông trở lại xung quanh để vào lại phòng. Luồng không khí sạch liên tục thực hiện chức năng quét.

 

Khi phòng sạch đầu tiên được kiểm tra “các bộ đếm bụi gần như bằng không. Chúng tôi nghĩ rằng chúng đã bị hỏng,” Whitfield nói trong một cuộc phỏng vấn được quay video năm 1993 tại Sandia.

 

Phòng sạch dòng chảy tầng tạo ra một môi trường làm việc sạch hơn 1.000 lần so với các phòng sạch đang được sử dụng vào thời điểm đó.

 

Theo các thử nghiệm sau đó, khu vực làm việc của phòng sạch dòng chảy tầng chứa trung bình 750 hạt bụi có kích thước bằng một phần ba micrômet hoặc lớn hơn trên mỗi foot khối không khí. Con số này được so sánh với lượng bụi trung bình là hơn 1 triệu hạt trên một foot khối không khí tại một trong những phòng sạch thông thường tốt nhất đang được sử dụng vào thời điểm đó.

 

Mang phòng sạch ra thế giới

Whitfield đã đưa ra bài báo đầu tiên của mình về cái mà sau đó được gọi là “phòng siêu sạch” tại cuộc họp của Viện Khoa học Môi trường ở Chicago vào năm 1962.

 

Sau cuộc họp, điện thoại của Whitfield không ngừng đổ chuông, Ullrich nói. Nhưng tại một cuộc nói chuyện đông người diễn ra vào khoảng một năm sau tại Hiệp hội Kiểm soát Ô nhiễm Hoa Kỳ ở Boston, các nhà sản xuất đã thách thức các tuyên bố của phát minh, cáo buộc Whitfield đã duy trì một trò lừa bịp.

 

Jim Whitfield nhớ lại câu chuyện của cha mình về cuộc gặp gỡ đó: “Những con số mà ông ấy thể hiện thật không thể tin được. Tại hội nghị này, mọi người đã nói với anh ấy rằng điều đó không thể đúng. Sau đó, một trong những đồng nghiệp của anh ấy [từ Bell Labs] đứng dậy và nói rằng anh ấy nghĩ Whitfield đã sai. Con số của anh ấy là quá bảo thủ gấp 10 lần. Vì vậy, vào thời điểm đó, anh ấy biết rằng đó là một sự thay đổi mạnh mẽ trong công nghệ ”.

 

Những người khác cũng nhận ra điều đó, và trong vòng vài năm sau đó, các phòng sạch trị giá 50 tỷ đô la đã được xây dựng trên toàn thế giới.

 

“Khi bạn có thứ gì đó mà mọi người muốn, họ sẽ tìm đến bạn,” Whitfield nói trong một cuộc phỏng vấn năm 1993. “Nhu cầu tuyệt đối về điều này đã đẩy nhanh khoảng cách giữa phát triển và sản xuất”.

 

RCA và General Motors đã sớm áp dụng phòng sạch và phát minh này đã cách mạng hóa ngành công nghiệp dược phẩm và vi điện tử, Ullrich nói.

 

Bệnh viện Bataan Memorial Methodist ở Albuquerque, sau này trở thành Trung tâm Y tế Lovelace, là bệnh viện đầu tiên sử dụng phòng sạch dòng chảy tầng trong các phòng mổ của mình để ngăn ngừa nhiễm trùng. Và bệnh viện Houston, hiện được gọi là Trung tâm Ung thư MD Anderson của Đại học Texas, đã xây dựng 22 phòng sạch để ngăn ngừa nhiễm trùng cho bệnh nhân ung thư bạch cầu đang hóa trị, Whitfield cho biết vào năm 1993.

 

Không bị mê hoặc bởi sự nổi tiếng

Whitfield cuối cùng đã làm việc với NASA để cung cấp các giải pháp trong các sứ mệnh lên mặt trăng và sao Hỏa và các kỹ thuật phòng sạch tàu vũ trụ.

 

Thiết kế phòng sạch cũng giúp Sandia có thể tiêu chuẩn hóa phòng sạch lần đầu tiên vào năm 1963 cho chính phủ liên bang.

 

Whitfield đã sống để chứng kiến ​​phát minh của mình năm nay bước sang tuổi 50, nhưng không thể trả lời phỏng vấn, vì vậy con trai của ông đã nói thay ông rằng: “Tôi chắc chắn rằng trong thâm tâm, ông ấy cảm thấy rất hài lòng vì mình đã tạo ra một tác động lớn và tích cực như vậy. trên xã hội. ”

 

DAP

Bài viết mới nhất
Bình luận
Nội dung này chưa có bình luận, hãy gửi bình luận đầu tiên của bạn.
VIẾT BÌNH LUẬN