Měření UV záření pro dopravníkové systémy a kontinuální procesy

V dopravníkových systémech se ozářenost na obrobku během jeho průchodu neustále měnní. Statické měření pod lampou proto často nepostačuje k posouzení procesu. Rozhodující je špičková ozářenost, časový profil a z něj integrovaná dávka v reálné rovině obrobku.

Tato stránka popisuje, jak se tyto veličiny zaznamenávají v běžícím procesu a na co je třeba dbát při výběru měřicí techniky. Samotné veličiny jsou definovány na stránce správné měření UV dávky a ozářenosti.

Obrobek prochází ozařovací zónou v konečném čase. Vstupuje do pole záření, dosahuje maxima pod zdrojem a pole opět opouští. Dávka působící na díl je integrálem tohoto profilu, nikoli součinem špičkové hodnoty a doby prodlevy. Dvě linky se stejnou špičkovou ozářeností mohou dodat výrazně odlišné dávky v závislosti na geometrii reflektoru, počtu lamp a rychlosti pásu.

Kromě toho musí místo měření odpovídat rovině součástky. Měření provedené blízko pod lampou nebo v jiné výšce, než je obrobek, poskytuje hodnoty, které nelze přenést do procesu.

Průchozí přístroj zaznamenává ozářenost v čase a odvozuje z ní tři veličiny:

• Špičková ozářenost – maximální hodnota průběhu. Omezuje dosažitelnou rychlost reakce a je měřítkem zátěže pro teplotně citlivé substráty.
• Časový profil – tvar a šířka profilu odhalují vliv reflektorů, rozestupu lamp a stínění. Několik lamp vytváří několik maxim.
• Integrovaná dávka – časový integrál za celý průběh. Tato veličina se obvykle dokumentuje pro uvolnění procesu.

Vzorkovací frekvence přístroje musí odpovídat rychlosti pásu: u rychlých linek s krátkými ozařovacími zónami může příliš pomalé vzorkování minout maximum a podhodnotit dávku.

• Celková výška. Přístroj musí projít dostupnou mezerou, aniž by se změnila vzdálenost od zdroje.
• Odolnost vůči teplotě. V linkách s rtuťovými lampami je tepelná zátěž značná; přípustné mezní teploty pouzdra a senzoru omezují počet průjezdů.
• Spektrální rozsah. Senzor musí pokrývat rozsah, který je pro daný proces skutečně relevantní. U linek s UV LED je rozhodující špičková vlnová délka, u rtuťových lamp čárové spektrum.
• Vzorkovací frekvence a paměť. Obě hodnoty určují, jak jemně je profil rozlišen a kolik průjezdů lze uložit.
• Vyhodnocení a dokumentace. Pro uvolnění procesu je rozhodující metrologicky návazný, exportovatelný záznam dat s časovým razítkem a odkazem na kalibraci.

• curelog a curelog Base – ploché radiometry a dozimetry pro průchozí použití, autonomně nebo připojené k lince.
• tinyTracker – kompaktní záznamník dávky pro stísněné ozařovací zóny.
• UVpad – plochý, spektrálně měřící ruční přístroj pro linky s měnícími se zdroji.
• XT senzory – senzory pro zvýšené teploty na vytvrzovacích linkách.
• Inline senzory – trvale instalovaný monitoring na definované měřicí pozici.

Referenční řetězec pro uvolnění procesu je definován odděleně od kontinuálního monitoringu a kalibrován s metrologickou návazností v akreditované kalibrační laboratoři.

Tato stránka se věnuje samotné problematice měření. Její oborově specifická podoba je popsána na stránkách aplikací: měření UV záření v průmyslovém tisku pro tiskové procesy, UV vytvrzování a fotopolymerace pro návrh procesu a automatizace a integrace procesů pro propojení s řídicími systémy a dokumentací.

Jak je řízena dávka UV záření v automatizovaném procesu?
Ve dvou krocích. Pro uvolnění procesu projíždí systémem s obrobkem dávkový logger, který zaznamenává špičkovou ozářenost, časový profil a integrovanou dávku; tento průběh je dokumentován. Poté udržuje trvale instalovaný senzor v definované poloze sledovatelnost stavu mezi dvěma uvolněními. Vzorkovací frekvence musí odpovídat rychlosti pásu: při 120 m/min a ozařovací zóně 25 mm je potřeba přibližně 1 600 Hz. Příliš pomalé vzorkování nezachytí maximum a dávku podhodnotí.

Proč nestačí jediné měření v klidovém stavu?
Protože popisuje pouze ozářenost v jedné poloze při zastaveném systému. Procesní veličinou je dávka, kterou obdrží plošný element při průchodu; vzniká jako časový integrál po celou dobu průchodu. Reflektory, rozestupy lamp a stínění utvářejí profil, a více lamp vytváří více maxim. Při rychlosti pásu 20 m/min a ozařovací zóně 100 mm trvá průchod přibližně 0,3 s – to je příliš krátká doba na ruční odečet.

Dr.-Ing. Mark Paravia je jednatelem společnosti Opsytec Dr. Gröbel GmbH v Ettlingenu a vede akreditovanou kalibrační laboratoř. Po svém výzkumu pulzních xenonových excimerových výbojů na Institutu světelné techniky KIT se dnes zaměřuje na měření optického záření. Je místopředsedou normalizační komise DIN FNL 7 „Optické záření" a členem projektové skupiny DVGW pro UV dezinfekci.