电子仪器微型化
污染控制的进展已成为当前经济领域内一些重要部门发展的关键。污染控制的进一步垦拓对将来的经济发展影响更为深远。要使那些经济部门发展，需要寻求一条更严密更精确的污染控制的途径。事实上，采取有力措施发展污染控制科学是非常重要的。
电子技术对个人生活和工作的影响与日俱增。例如，很多新型的具有自动曝光、自动闪光、自动调焦、自动传送胶片的照相机几年前还闻所未闻，而最近纷至沓来；在我们周围，从盒式录像机、计算器，到微型计算机，比比皆是，说明了在我们经济生活和文化生活中电子技术的丰硕成果。这一切应归功于微型化的惊人发展。而微型化又完全植根于污染控制。如果没有污染控制，微型化就不可能实现。
工业发展
也许几乎是每一种产业部门，其主要生产将来都会集中体现在依赖于污染控制的车间里。
电子工业中的计算机业已经发展成为大型商业，而且发展趋势有增无减。计算机工业的总销售额每年已达二千五百亿美元，预测到九十年代初，每年将超过一万亿美元；到那时，计算机生产规模将比钢铁与汽车生产规模的总和还大。
计算机在近25年内已经在其价格与性能方面调整、改善了一万倍。1977年一种容量为百万字节的计算机主体存储器售价25万美元，而现在约为12，500百
美元，价格降低了二十倍。性能也大大改善。一九七七年IBM公司售出的最大的计算机370/168 Model 3计算机每秒可容纳250万个指令，而现在IBM3090 Model 400计算机每秒所容纳的指令为前者的二十多倍。
这些改进都应记在微型化的功劳簿上。这些改进还极大地增加了对信息的需要量。例如，对联机存储器容量的需要量现正以每年百分之五十的递增率增长着。没有技术的进一步发展，计算机工业就不能够满足这种需要。
假如我们能够解决一些举足轻重的污染控制问题，很多棘手的课题都可迎刃而解。
计算机制造车间
用于生产计算机的制造车间主要从事以下三种工艺制造：磁存储器、半导体逻辑线路和互连组装。这些部件上的每一元件在增强性能与降低价格上一直在以惊人的速率进行着。
制造车间的改造，动力是不断发展的微型化。这是理解电子革命的关键。我给你们二个简单的例子。
由美国IBM公司发明而于1956年宣布的RAMAC磁盘机有五百万字节的容量，而最近生产的IBM3380 Model E磁盘机容量为50亿字节——增加了一千倍！在RAMAC磁盘机内，读写磁头到磁盘的间距为800微吋，而现在的磁盘机中读写磁头到磁面的间距只有12微吋。这个重要元件的尺寸比现代化半导体产品最小元件的尺寸还小十倍。
微型化也已经运用于半导体中。半导体基本元件的尺寸已从七年前的10微吋缩小到目前的2微吋。七年前每一存储器线路片只存储二千位，新式的IBM3090信息处理机上使用的存储片每片能存储28万8千位。IBM公司最近还使用现存的生产设备试验制造出了更小型的百万位的存储片。
计算机制造车间所运用的技术还扩展到经济的各个领域中。也就是说，这些技术不仅使用于计算机，而且还使用于其他方面。
例如，在密执安大学，自动运输工具研究室预测至1990年所制造的汽车平均每辆将装配有价值为一千四百美元的电子仪器。这个数字是从1970年平均每辆汽车装配有25美元电子仪器起步而逐年上升的。美国《幸福》杂志（一九八五年四月二十九日）上登载了一篇重要文章，作者数据确凿，科学地震望了将来汽车上可以大量使用电子仪器的美好前景。
迄今为止微型化发展速度惊人，但这远非终结，而仅仅是开始。许多产业为其本身的发展，实际上还将会依赖于微型化进一步发展的能力。
控制的费用
到目前为止，我们在缩小计算机制造车间体积方面的成就，在极大程度上是直接在污染控制方面的成就的基础上取得的。为了能制造更加小型的元件，就必须要和更加小型的污染物作斗争。例如，为了消除故障，我们必须清除那些其大小只相当于半导体零件上最小元件的十五分之一或十分的微粒。
几乎和我们所取得的全部成就同步发展的污染控制，其耗资体现在制造车间的一大笔费用上。这笔费用显示在下列三个主要方面：
（1）建造洁净室的投资费；
（2）洁净室的操作费；
（3）由于污染所造成的产品损耗。
只要看一看IBM公司内那些高精尖全套生产技术设备，就可以发现每套设备需要大约250，000平方英尺的洁净室面积。洁净室耗费极高，每平方英尺建筑费高达四百美元，每年的操作费大约为一千二百万美元。
我们耗资这笔巨款仅仅是为了用来控制污染。当然这些耗费要算在产品成本内。但是这一点必须明确：如果没有污染控制，我们就寸步难行，产品就不可能制造出来；如果无视这些投资，我们将前功尽弃。
半导体工业精密制造的电子集成电路片实际上有很多都不能使用。各种类型的半导体产品的产品损耗高达百分之四十，其中将近一半是由于各种错误造成的，而产品损耗中的残次品，约为产品总量的百分之二十，却是由污染造成的。
在减少产品损耗的斗争中，我们倾注了极大的努力来减少错误的数量。与污染控制相比，消除错误具有一个不同的特点，即纠正错误所获得的经验是永久性的，一旦获得成功，解决方法将世代相传，通常不受下一代技术的支配。
我们也竭尽绵薄、全力以赴减少由污染造成的百分之二十的产品损耗。我们检查投资情况，看看使用的财力是否能解决引起产品损耗的污染问题。假如你们的产品损耗有一半是由污染造成，那么你们是否用了一半的财力来承担污染控制所需的费用呢？
不能小看那由污染造成的百分之二十的产品损耗。对它自身来说，还有机可乘，大显身手。最使人担忧的是，随着进一步微型化，那百分之二十的损耗可能会上升到百分之一百；这种可能性意味着我们必须巨额投资以保证继续改进污染控制所需要的经费。但是我们首先要了解这个问题的重要性和紧迫性，以便能正确指导投资。
在同污染的斗争中所取得的成就将使整个经济发生波动，其作用所至，甚至远非计算机能及；其他许多产业，从轴承、光学、仪器到医学，都会从有关的污染控制的新知识新技术中有所获益。
回顾过去，我们知道发展污染控制相对来说是要容易些。我们应该坚决继续进行我们至今还一直从事着的那些污染控制工程项目。我们还必须发展这一技术：把生产者同产品隔离开来。我们也必须在教育、监控、过滤、加工、处理、涂层、元件清洁和洁净室等方面继续投资。新的挑鸮太严峻了，即使作那样大的努力，对于将来所需要进行的污染控制的改进与发展，也是不够的。
一门新科学
很明显，如果我们想要取得卓越的成就，就必须把污染控制升级为一门专门的科学来加以研究。掌握污染情况是关键，这是运用这门新科学的基础。工程技术人员如果不能识别或测量污染物，那就谈不上控制它们了。
IBM公司在设计和开发产品包括IBM存储器产品中，已经使用了这门新科学。我们已发现，设计和开发产品的成功率极大地取决于使用这门新科学的程度。
我们知道，计算机上磁盘存储器的磁头必须距离记录表面300毫微米左右。为保证其使用寿命到达十年，我们必须在磁盘表面涂上一层只有25毫微米厚的润滑剂。我们公司一年要生产几千个磁盘，在每个磁盘上都要均匀地涂上润滑剂并使其具有重现性。
在润滑剂涂沫的过程中，我们如何测量其厚度呢？我们IBM公司的科学家们最近已发明了一种技术，是使用一个真空装置内的氩等离子体来测量润滑剂是怎样分布在磁盘表面上的，该装置具有测量、分辨比25毫微米小得多的数据的能力。
读写头要高密度地做记录，必须被制造得特别小。在最近生产的显微胶片头上最小的元件尺寸是500毫微米。由磁头所产生的磁场形状是一个重要的因素。我们最近发明了一种方法来绘制由磁头所产生的磁场，以此来分辨比500毫微米小得多的数据。
我们还须确保磁头在任何时候伸出时误差不得超过25毫微米。这已需要改进精密的多普勒激光检测以便能测量读写头航迹特性曲线中如此小的偏差数。
诸如此类的科学贡献已经把半导体加工从一种工艺技术变成了一种更精确更严密的学科，那就是这门我们现在必须运用于污染控制方面的科学。
IBM公司首当其冲，已经开始运用这门科学了。例如，在最近的一项工程中，我们怀疑磁盘存储器内有极少量的锡污染引起了一些故障。要进行测量是非常困难的，因为锡以极微量存在其中。为此，在我们加利福尼亚州圣何塞研究室里，科学家们改进了一种新型的锡光谱分析仪。
科学家们发明了一种装置，使含上述的锡化合物的空气与氢气混合，然后点火燃烧。已调到锡吸收频率的激光使单个的锡原子受激，而被火焰电离。然后就可以通过位于火焰上方的电极来测量离子流。此法比以前所知的测定空气中的锡化合物的技术要敏感五千倍。
这一惊人的突破激发了我们的科学家想方设法、协力同心进行类似的改进、来测定其他污染物。作为环境科学工作者，我们许多人都能从这里得到启迪。
将来的挑战
当前，在技术所要触及的领域和污染控制的能力之间，隔着一条横沟，存在着矛盾。在一个生产环境中，我们总是耗尽了精力去测量流体中比二毫微米还要小的微粒，尽管我们现在所需已经超过了这一数据。
今天我们看到了测量比一微米还要小得多的仪器或元件内污染物的必要性。我们还不知道怎样用一种行之有效的方法来进行测量，但预先考虑这些问题，把财力重点用在解决这些问题上是很重要的。
创立一门有关污染控制的科学绝非易事。尽管如此，我们还是要向这一目标进军。把污染控制转变为一门囊括各种测量方法，能解决大学和工业中一些复杂问题的应用科学，现在是时候了！
让我提几条能正确指导我们工作的建议：
1.大学应该综合考虑、制订针对发展污染控制这门科学的实质性新计划。这意味着确定有关污染控制的科研项目，授予学位，建立实验室以及确定实验研究的有效范围等。
2.大学应责无旁贷地把这门科学知识变为工程技术实施方案。
3.工业部门应该大力地以研究员基金、捐赠基金和研究专用款来支持高等院校从事研究。工业部门也应该加强它自身的基本项目研究。工业部门还必须同意使用这门新科学雇用这方面经过培训的专业大学生。
这些活动有的已经在开展了。例如，美国IBM公司前不久宣布要在这五年中投资二千五百万美元，以激励重点院校从事有关物质的研究和处理；与明尼苏达大学签订了洁净室技术研究的合同，IBM公司也参与了亚利桑那中心大学对微量污染控制（Microcontamination Control）的研究。IBM公司积极支持大学与工业部门的密切合作。
我已经详细地说明了我们的经济已发展到了这一点：计算机及其制造车间是经济发展的命脉，经济的进一步发展取决于计算机基础技术的发展。
我也指出基础技术已发展到了这一点：污染控制成了关键，基础技术之舟只能行驶在污染控制的海洋里。我们大家都要为发展污染控制这门精密的科学作出贡献，而加强同大学的密切合作是一个卓见成效的措施。
[Environmental Sciences1985年9~10月]