Tecnología UV para óptica y componentes de precisión: limpieza, activación, encolado y ensayo

En los componentes ópticos de precisión, la superficie es la función. Los fabricantes emplean la radiación ultravioleta en la producción de óptica en tres puntos distintos: para eliminar fotoquímicamente las películas orgánicas, para activar las superficies de vidrio y polímero antes del recubrimiento o el encolado, y para curar los adhesivos transparentes al unir lentes, prismas, filtros y guías de luz. En los tres casos, el objetivo técnico es el mismo: una dosis de radiación reproducible y documentada en el punto de acción. La dificultad central es que la propia pieza de trabajo es un elemento óptico con una transmisión definida, a menudo deliberadamente limitada, que modifica precisamente la radiación destinada a curarla o limpiarla. Las magnitudes decisivas son la irradiancia espectral en el componente, la dosis integrada a partir de ella, la energía fotónica de la longitud de onda utilizada y la concentración local de oxígeno.

Actualmente son cuatro los submercados que impulsan los requisitos en particular:

• Litografía de semiconductores. Aquí se aplican los presupuestos de limpieza más exigentes de toda la fabricación óptica.
• LiDAR automotriz y módulos de cámara. El LiDAR automotriz está pasando a la producción en volumen. Los altos volúmenes de unidades desplazan el problema del montaje individual a la capacidad global del proceso.
• Óptica AR. Las gafas AR basadas en guías de onda están ganando cuota rápidamente. Las guías de onda difractivas se fabrican a nivel de oblea, lo que requiere una exposición uniforme de la superficie en lugar de una irradiación puntual.
• Óptica láser. Las ópticas láser UV son especialmente sensibles a la contaminación residual, ya que esta reduce el umbral de daño láser.

La cadena técnica subyacente es coherente en todos los casos: el aumento de los volúmenes de unidades y la reducción del tamaño de los componentes empujan la fabricación hacia cadenas de proceso basadas en obleas y automatizadas; esto descarta la limpieza mecánica y húmeda-química; desplaza el encolado hacia adhesivos UV de curado rápido; y, a cambio, exigen magnitudes radiométricas medibles y registradas en lugar de valores basados en la experiencia.

Cinco desarrollos están modificando las condiciones marco de la fabricación óptica:

• Cambio regulatorio hacia fuentes sin mercurio. Para las lámparas UV que contienen mercurio, las exenciones temporales de RoHS expiran el 24 de febrero de 2027; a fecha de 2026 aún no se había decidido si habría una prórroga (más detalles en RoHS y lámparas UV: normativa y desarrollos actuales). Quien cambie de fuentes de media o baja presión a LED UV modifica al mismo tiempo el espectro: hay que volver a establecer las ventanas de proceso, las homologaciones de adhesivos y las calibraciones de sensores. Para la investigación, la calibración de instrumentos y los patrones de referencia, las fuentes que contienen mercurio están exentas en virtud del Convenio de Minamata, por lo que es probable que sigan disponibles en metrología durante más tiempo que en producción.
• Nuevas longitudes de onda. La potencia disponible a 265 nm y 222 nm amplía el conjunto de herramientas de proceso hacia el UVC sin mercurio. La consecuencia para la metrología: los sensores y las calibraciones deben cubrir estas longitudes de onda, y una cadena calibrada a 254 nm no es transferible.
• Fabricación de ópticas a nivel de oblea. El moldeo de precisión de vidrio a nivel de oblea, la nanoimpresión para estructuras difractivas y las metasuperficies están desplazando la fabricación de ópticas hacia cadenas de proceso propias de los semiconductores. La consecuencia técnica: los procesos deben ser uniformes en toda la superficie y en seco, y la magnitud de control pasa de la irradiancia puntual a la distribución sobre la oblea.
• Fabricación aditiva de ópticas. Al imprimir por inyección de tinta elementos ópticos a partir de polímeros híbridos, el curado UV se produce entre las capas de impresión. La dosis por capa determina la precisión dimensional, la adhesión entre capas y el contenido de monómero residual, y por tanto determina directamente la calidad óptica: el control de dosis capa por capa pasa a formar parte del expediente de fabricación.
• Actualizaciones normativas. Varias normas centrales para la óptica se han revisado recientemente: ISO 9211-1 a -3 en febrero de 2024, ISO 10110-6 y -11 en 2025, ISO 13696 sobre dispersión total en 2022, y la ISO 11551 sobre absorción de componentes láser ópticos está en proceso de revisión. Puede consultarse un resumen de estas y otras normas en Directrices, estándares y normas en UV. Las especificaciones deben indicar siempre el número de parte y el año de edición.

Los tamaños de mercado, las tasas de crecimiento y las fuentes de este campo de aplicación se resumen en la página Evolución del mercado de la tecnología UV.

La limpieza y activación fotoquímicas aprovechan el hecho de que los fotones UV de longitud de onda corta portan más energía que los enlaces típicos de las moléculas orgánicas. La energía de los fotones es de aproximadamente 7,2 eV a 172 nm, 6,7 eV a 185 nm y 4,9 eV a 254 nm. A modo de comparación, los enlaces C-C se sitúan en torno a 3,6 eV y los enlaces C-H en torno a 4,3 eV. La radiación por debajo de 200 nm es absorbida fuertemente por las moléculas orgánicas y, por ello, puede romper enlaces directamente.

Junto a esta vía discurre una ruta oxidativa paralela. El oxígeno no se disocia hasta longitudes de onda inferiores a unos 242 nm; la línea de 185 nm de una lámpara de mercurio de baja presión genera oxígeno atómico a partir de O₂ y, a partir de este, ozono. La línea de 254 nm de la misma lámpara vuelve a escindir el ozono en el máximo de su banda de Hartley, liberando oxígeno atómico excitado. Este intermedio fuertemente oxidante mineraliza los fragmentos de hidrocarburos rotos anteriormente en CO₂ y H₂O, que se eliminan en forma de gases. El proceso se desarrolla sin contacto, sin disolventes y sin introducir partículas, lo que lo hace atractivo para superficies recubiertas que no toleran la limpieza mecánica. El proceso, las limitaciones y los componentes típicos se describen en limpieza y activación de superficies con UVC y ozono; para una configuración de cámara cerrada, el BS-OX es el instrumento correspondiente.

A 172 nm (excímero de Xe₂), predomina la vía fotolítica directa, ya que la absorción del oxígeno a esta longitud de onda es tan elevada que la radiación solo penetra unos pocos milímetros de aire. Así, la distancia de trabajo se convierte en un parámetro de proceso por derecho propio. El compromiso es inevitable: todo lo que oxida los compuestos orgánicos también ataca los componentes orgánicos de una pieza. Por ello, las ópticas de plástico, las capas de cemento, las marcas de tinta y algunos recubrimientos blandos requieren pruebas de compatibilidad individuales antes de la liberación del proceso; la compatibilidad es una cuestión de materiales, no una cuestión de proceso.

La distribución espectral de los tipos de fuentes UV habituales -incluidas tanto las líneas de las lámparas de mercurio como las lámparas excimer- está documentada en la base de datos espectral de lámparas UV, un buen punto de partida para la selección de tecnología.

Irradiancia espectral en el punto de acción (mW/cm²·nm). Determina cuántos fotones de qué energía llegan realmente al componente por unidad de tiempo. Solo la magnitud resuelta espectralmente permite la comparación con la absorción del fotoiniciador y la curva de transmisión del componente. Las magnitudes radiométricas subyacentes - irradiancia y dosis - se definen en Magnitudes radiométricas: irradiancia y dosis.

Exposición radiante, es decir, dosis (mJ/cm²). La integral temporal de la irradiancia rige la conversión en el encolado y la contaminación residual en la limpieza. La dosis es la magnitud relevante para la aceptación porque puede documentarse como un único valor - pero no sustituye la indicación de la irradiancia con la que se alcanzó.

Densidad de flujo de fotones. De la irradiancia y la energía del fotón se deduce el número de fotones por área y tiempo. A 365 nm, 1 mW/cm² corresponde aproximadamente a 1,8 · 10¹⁵ fotones por cm² y segundo, a 265 nm solo unos 1,3 · 10¹⁵. La misma irradiancia significa, por tanto, menos fotones, pero más energéticos, en la longitud de onda más corta.

Presión parcial de oxígeno y atmósfera. En la limpieza fotoquímica, el oxígeno es un reactante; en la fotopolimerización radical es un inhibidor. La misma magnitud actúa con signo opuesto en ambos procesos.

Distancia de trabajo y geometría. A 172 nm, la absorción del oxígeno limita el rango útil a unos pocos milímetros, a 185 nm se extiende al rango de los centímetros. Además, la irradiancia de las fuentes puntuales disminuye aproximadamente con el cuadrado de la distancia.

Temperatura. Afecta a la potencia de las lámparas de amalgama y de presión media, a la eficiencia y la longitud de onda de los LED UV, a la cinética de reacción mediante la relación de Arrhenius y, por dilatación térmica, a la alineación del conjunto.

Espesor de capa y geometría de la junta. En adhesivos absorbentes, la irradiancia disminuye exponencialmente con la profundidad. La profundidad de la junta y la absorción del adhesivo deciden, por tanto, si una unión cura por completo o solo reticula en la superficie.

Uniformidad y ángulo de incidencia. En procesos de superficie y de oblea, la falta de uniformidad de la irradiancia determina la ventana de proceso, ya que la región más débil del campo fija la dosis mínima y la más fuerte fija la carga del material.

La potencia eléctrica de la lámpara no es una dosis óptica. La relación entre la potencia eléctrica conectada y la irradiancia utilizable en el componente depende de la eficiencia de la fuente, el estado del reflector, el enturbiamiento de la ampolla, la distancia y el envejecimiento. En particular en las fuentes basadas en mercurio, la fracción de longitud de onda corta disminuye mucho más rápido que la potencia total: una fuente puede seguir pareciendo nominalmente "brillante" mientras ya ha perdido la mayor parte de su fracción de 185 nm.

Tiempo en lugar de dosis, en el orden equivocado. Los procesos controlados por tiempo asumen implícitamente que la irradiancia permanece constante. No es así: las lámparas envejecen, las temperaturas de unión de los LED varían, las ventanas se contaminan y se solarizan. Un tiempo de exposición fijo solo es válido si la irradiancia se mide regularmente y el tiempo se ajusta en consecuencia.

Límites de la ley de reciprocidad. La suposición de que la mitad de la irradiancia y el doble de tiempo dan el mismo resultado solo se cumple para los fotopolímeros dentro de un rango limitado. La cinética de terminación de la polimerización radical depende de forma no lineal de la irradiancia, y la validez de la ley de Bunsen-Roscoe varía con la viscosidad de la resina. Por lo tanto, las ventanas de proceso deben verificarse experimentalmente para cada formulación.

Inhibición por oxígeno en juntas abiertas. En las superficies adhesivas expuestas, el oxígeno compite con el monómero por los radicales. El resultado son superficies pegajosas, conversión incompleta y desgasificación durante el funcionamiento posterior, incluso con una dosis correctamente medida. Las contramedidas son una mayor irradiancia, la inertización o una formulación ajustada.

Sobretratamiento durante la activación. La activación fotoquímica aumenta la energía superficial, pero con una dosis excesiva también oxida el sustrato: las ópticas de plástico amarillean o se vuelven frágiles en la superficie, los recubrimientos metálicos y de fluoruro se oxidan, y las capas de cemento y las marcas de tinta se ven atacadas. El proceso tiene un límite superior de dosis: más no es automáticamente mejor.

Recuperación hidrofóbica. La humectabilidad producida por la activación es limitada en el tiempo. Las cadenas de polímero se reorientan y la superficie vuelve a ser menos polar en el transcurso de horas a días. La ventana entre la activación y la unión es un parámetro de proceso que a menudo queda sin especificar.

El componente como filtro. Un filtro que bloquea la radiación UV no transmite radiación de curado por diseño; un filtro de paso de banda solo lo hace dentro de una ventana estrecha. El vidrio de cuarzo es transparente muy por debajo de 200 nm, el vidrio de borosilicato como el N-BK7 se vuelve prácticamente opaco por debajo de aproximadamente 320 nm, y las ópticas de plástico de PMMA u olefina cíclica tienen su propio corte. Una cifra de dosis medida frente al componente no describe la dosis en la junta.

Medición en el lugar equivocado. Una medición en la salida de la lámpara o fuera de la cámara no capta ni la absorción por componentes y ventanas ni los efectos de reflexión y sombreado dentro del conjunto. A 172 nm, el trayecto de aire entre el cabezal del sensor y el plano de referencia domina además el resultado.

Desajuste espectral de los sensores de banda ancha. Un radiómetro basado en filtros pondera el espectro con su propia responsividad espectral. Si la fuente cambia, por ejemplo de una lámpara de media presión a un LED de 385 nm, la lectura cambia aunque la irradiancia física permanezca igual. Las comparaciones entre tipos de fuente requieren una medición espectral o una corrección de desajuste documentada.

Deriva de posición después de la unión. Los adhesivos se contraen al reticular. En conjuntos alineados activamente con precisión submicrométrica, esta contracción desplaza la posición del componente durante y después del curado; el postcurado y la absorción de humedad producen un desplazamiento de postcurado retardado. La tensión residual en el componente tampoco es un asunto secundario: las uniones multipunto crean birrefringencia por tensión y errores de forma superficial que se manifiestan como error de frente de onda.

Bordes de transmisión del sustrato. La longitud de onda utilizable la determina el sustrato, no el adhesivo: la sílice fundida sintética es utilizable hasta unos 185 nm, el fluoruro de calcio hasta alrededor de 130 nm, los vidrios crown clásicos solo hasta el UV-A de onda larga. Al irradiar a través del componente, este borde decide si llegan siquiera fotones al adhesivo.

Solarización y defectos puntuales. La exposición UV genera defectos puntuales en la sílice fundida, como centros E', centros de agujero de oxígeno no puenteante y centros de deficiencia de oxígeno. Su formación y recocido dependen del contenido de OH, del contenido de cloro y flúor, y de la carga de hidrógeno. En la práctica: la óptica de entrada, las guías de luz y los difusores en los instrumentos UV se desvían a lo largo de su vida útil, una razón física para intervalos de recalibración definidos, y no simplemente un requisito formal de gestión de calidad.

Desplazamiento angular de los filtros de interferencia. La longitud de onda de paso de un filtro de interferencia se desplaza hacia longitudes de onda más cortas con incidencia oblicua. Con un índice efectivo de 1,7, un ángulo de incidencia de 20 grados produce un desplazamiento de aproximadamente el 2 %, convirtiendo 365 nm en unos 358 nm. Por tanto, una curva registrada con incidencia normal ya no describe correctamente el uso en una trayectoria de haz convergente. El mismo efecto limita la precisión de los radiómetros basados en filtros.

Transmisión regular frente a transmisión total. En superficies difusoras, mate o estructuradas, la transmitancia regular y la total son dos valores distintos. Cuál es el correcto depende de la aplicación: la calidad de formación de imagen depende de la fracción regular, el balance energético de un proceso de curado depende de la transmisión total. Sin indicar la geometría de medición, un valor de transmisión no es interpretable.

La luz parásita crece de forma desproporcionada en el UV. Con igual rugosidad, la dispersión superficial escala aproximadamente con λ⁻⁴. Un pulido que resulta poco notable en el visible puede superar los límites de luz parásita en el DUV. Las cifras de rugosidad y de luz parásita solo son comparables si se indica también la frecuencia espacial o la banda angular considerada.

Contaminación molecular. A longitudes de onda cortas, ya importan espesores de capas atómicas: cálculos de modelo para la litografía EUV muestran que una pérdida de reflectancia del uno por ciento por espejo corresponde a unas cinco capas atómicas de carbono, y con unos diez espejos en un equipo esto se traduce en aproximadamente un diez por ciento de pérdida de rendimiento; las presiones parciales de hidrocarburos admisibles se sitúan en torno a 10⁻¹² mbar (ASML Research, 2016). Los adhesivos de baja desgasificación —evaluados típicamente según ASTM E595 con una pérdida de masa inferior al 1 % y un contenido condensable inferior al 0,1 %— y los procesos de limpieza de baja contaminación y suaves en cuanto a oxidación son, por tanto, un requisito, no un complemento.

La exposición radiante -en el uso industrial, dosis- es la integral temporal de la irradiancia: H = ∫ E_e(t) dt, o bien H = E_e · t para irradiancia constante. Aquí H es la exposición radiante en mJ/cm², E_e es la irradiancia en mW/cm², y t es el tiempo de exposición en segundos. La forma simple del producto asume una fuente temporalmente constante; para sistemas pulsados o conmutados y para componentes en movimiento, la integración es obligatoria.

Dentro de un medio absorbente -adhesivo, vidrio tintado, fotorresistencia- la irradiancia decae según la ley de Beer-Lambert: E_e(z) = E_e(0) · e^(–αz), con α = ε · c. Aquí z es la profundidad, α el coeficiente de absorción, ε el coeficiente de extinción molar del fotoiniciador, y c su concentración. Esto da la consecuencia práctica más importante: la dosis no es una propiedad del componente, sino una función de la posición. Los parámetros del material detrás de esta relación -densidad de energía crítica y profundidad de penetración- pueden determinarse radiométricamente y describen a qué dosis, y a qué profundidad, se produce la gelificación.

Límites del modelo. Beer-Lambert asume una concentración de absorbente fija y no consumida. Sin embargo, durante la fotopolimerización el iniciador se consume, el medio se decolora a medida que avanza la exposición, y la absorción varía con el tiempo. Tampoco se contemplan la dispersión en el adhesivo, los reflejos en las interfaces encoladas ni la difusión de oxígeno desde el entorno. Por ello, la ley proporciona una estimación del límite inferior de la profundidad de curado y una explicación de los gradientes de profundidad, no una predicción exacta del proceso.

Hipótesis. Una ventana de sensor con una transmitancia del 12 % a 365 nm está encolada sobre un soporte. La especificación del adhesivo exige una dosis de 3000 mJ/cm² a 365 nm en la junta. El punto de LED UV suministra 200 mW/cm² a 365 nm en la parte superior del componente. La capa de adhesivo es delgada, de 100 µm, y su propia absorción se desprecia para una primera aproximación.

Modelo. E_junta = τ · E_superior, y t = H / E_junta.

Cálculo. E_junta = 0,12 · 200 mW/cm² = 24 mW/cm²; t = 3000 / 24 = 125 s.

Resultado. En lugar de los 15 s derivados de la irradiancia en la superficie superior, en realidad se requieren 125 s, un factor de 8,3.

Interpretación técnica. Este cálculo es un límite inferior. A solo 24 mW/cm², la polimerización avanza más lentamente, lo que permite que el oxígeno del entorno difunda más hacia el interior de la junta durante la exposición prolongada; la suposición de reciprocidad -que la misma dosis a menor irradiancia produce la misma conversión- no está garantizada en este régimen. Por lo tanto, la dosis realmente necesaria puede ser aún mayor. Existen tres soluciones prácticas: elegir una longitud de onda en la que el componente presente mayor transmisión; irradiar desde el lado de la junta con un punto de LED UV; o cambiar a un adhesivo con una absorción del iniciador mejor adaptada. En los tres casos, la irradiancia en el plano de la junta debe verificarse mediante medición, no derivarse mediante cálculo.

La siguiente calculadora le permite determinar la atenuación del componente con sus propios valores: la transmisión y la densidad óptica se convierten entre sí, y varios componentes en la trayectoria del haz multiplican sus transmisiones. El tiempo de exposición resultante se encuentra en la calculadora del tiempo de exposición UV.

óptica de semiconductores y litografía. La radiación UV se emplea para la limpieza final en seco de sustratos, máscaras y piezas de montaje, ya que incluso una película monomolecular de hidrocarburos puede provocar depósitos de carbono bajo exposición de longitud de onda corta. La variable de proceso crítica es la contaminación residual tras el tratamiento, controlada indirectamente mediante la dosis aplicada y la concentración de ozono, la misma variable que desempeña un papel central en la fabricación de electrónica y semiconductores.

sensórica automotriz. Los módulos de cámara y los conjuntos LiDAR se encolan con adhesivos UV en grandes volúmenes, ya que la fijación y la alineación pueden combinarse en un único paso del tiempo de ciclo. Lo determinante es la reproducibilidad de la irradiancia en cada nido de una máquina, pues de lo contrario falla la capacidad de proceso, no solo la unión individual; la integración de dicha metrología en máquinas cicladas se trata en profundidad en la página de aplicación automatización e integración de procesos.

realidad aumentada y microóptica. Las ópticas a nivel de oblea, las guías de onda estampadas y las metasuperficies requieren activación y curado de área completa con una uniformidad definida. La variable crítica es la falta de uniformidad de la irradiancia en toda la oblea.

tecnología médica y endoscopia. Las ópticas distales, los haces de fibra y las ventanas se encolan con adhesivos biocompatibles y esterilizables. Lo determinante es la conversión completa, ya que el monómero residual sin reaccionar es extraíble y compromete los ensayos de biocompatibilidad; la documentación de la dosis forma parte de la validación del proceso.

óptica láser. Antes del recubrimiento, la limpieza de la superficie determina el umbral de daño inducido por láser. Aquí lo importante es que la dosis de limpieza sea lo suficientemente alta para la capa de residuos orgánicos y lo suficientemente baja para la compatibilidad con el recubrimiento.

datacom y fotónica integrada. Al acoplar fibras a chips fotónicos, la fijación UV sigue a una alineación activa con precisión submicrométrica. Lo determinante es la contracción por curado, ya que degrada directamente la eficiencia de acoplamiento.

óptica espacial y de vacío. Aquí, el requisito de curado completo se combina con la cualificación de desgasificación de los adhesivos. Lo importante es el grado de conversión y el poscurado, ya que las fracciones incompletamente reticuladas se condensan posteriormente en las superficies ópticas frías y allí quedan fotofijadas bajo exposición UV.

investigación y metrología. En los laboratorios de calibración y ensayo, la exposición UV definida sirve para caracterizar materiales, sensores y fuentes. Lo determinante es la trazabilidad metrológica de la irradiancia a los patrones nacionales.

En procesos VUV en torno a 172 nm, la absorción del oxígeno limita la longitud de trayecto utilizable. Las respuestas técnicas son cámaras inertizadas con purga de nitrógeno, distancias de trabajo minimizadas en el rango de milímetros, y metrología calibrada exactamente a esta longitud de onda: un sensor calibrado a 254 nm no proporciona una lectura válida a 172 nm.

Para conjuntos en los que la unión no es directamente accesible, la radiación se conduce mediante guías de luz o a través de reflexiones dentro del componente. La forma en que el campo se distribuye realmente en un montaje angulado puede estimarse antes de construir el utillaje mediante simulación óptica; sin embargo, la simulación no sustituye la medición final en la unión, ya que la dispersión en superficies de ingeniería y las tolerancias de alineación solo pueden modelarse parcialmente.

Para conjuntos sensibles a la temperatura, los LED UV de banda estrecha sustituyen a las fuentes de banda ancha, ya que se elimina la fracción de IR y, con ella, el desalineamiento inducido térmicamente; disponibles ya montados, por ejemplo, como spot de LED UV con LedControl Touch como controlador regulable. Para capas de adhesivo muy gruesas o fuertemente absorbentes, por el contrario, puede ser necesaria una fuente de banda ancha, ya que allí las longitudes de onda más largas son las que aportan el efecto en profundidad.

Cuando el ozono no es deseable en el proceso pero aun así se requiere activación, entran en juego longitudes de onda de bajo ozono como 222 nm o procesos VUV cercanos a la superficie; cuando el ozono es el agente activo real, la cámara debe controlar de forma reproducible la concentración de ozono y el tiempo de permanencia.

La primera pregunta es qué magnitud física rige el proceso: para la limpieza fotoquímica es la exposición radiante en el UVC de onda corta combinada con la concentración de ozono; para el encolado es la irradiancia en el rango de absorción del fotoiniciador y la dosis resultante; para la activación es la dosis en el rango que rompe los enlaces relevantes. A continuación viene el lugar de medición: la superficie del componente para la limpieza, la junta para el encolado. Las mediciones realizadas fuera de ese plano son magnitudes auxiliares y solo son válidas una vez que se ha documentado la correlación.

La medición de banda ancha con un radiómetro basado en filtros es suficiente siempre que la fuente y el espectro permanezcan sin cambios y solo se estén siguiendo variaciones a lo largo del tiempo. Es robusta, rápida y adecuada para el seguimiento rutinario de la producción.

La medición espectral con un espectrorradiómetro como el SR900 o el UVpad es necesaria siempre que se comparen tipos de fuentes, se cambien longitudes de onda, se cualifiquen adhesivos o deban tenerse en cuenta las curvas de transmisión de los componentes. Para procesos en torno a 172 nm se necesita metrología VUV específica como el tinyTracker 172 nm, ya que los sensores estándar no están calibrados en ese rango.

La medición de dosis en juntas planas o estrechas se realiza con registradores de datos planos como el curelog o, para la cualificación de materiales en el laboratorio, con cámaras de irradiación con control de la dosis UV-MAT.

La transmisión total de componentes dispersivos o estructurados se capta mediante esferas integradoras o la esfera integradora Cary 60, ya que también recogen la fracción dispersada. Para la transmisión a una longitud de onda de proceso fija en la inspección de entrada de mercancías y de lotes, los fotómetros de proceso son la opción adecuada.

En líneas de producción automatizadas, la medición pasa del control puntual a formar parte del propio proceso. Los sensores en línea situados en el plano de irradiación suministran continuamente la irradiancia, a partir de la cual el control de la máquina integra la dosis por pieza, conectados digitalmente mediante PLC.D o PLC.net. La relevancia técnica no radica en la interfaz, sino en la variable de control: cuando se regula la dosis, y no el tiempo, la máquina compensa automáticamente el envejecimiento de la fuente, la contaminación de la ventana y la dependencia de la temperatura de los LED UV. Sin esta retroalimentación, el resultado del proceso se va desviando junto con la vida útil de la lámpara.

Los sensores digitales con conexión directa al control permiten la vigilancia de límites con un umbral de alerta temprana: un primer umbral activa el mantenimiento antes de que un segundo umbral bloquee las piezas. Combinado con el registro de datos por pieza, esto genera la cadena de trazabilidad que las industrias reguladas necesitan de todos modos y que, en caso de fallo, permite identificar con precisión los lotes afectados.

Para la evaluación estadística, hay que tener en cuenta que un sensor en línea representa una posición, no todo el campo. Demostrar la capacidad de un sistema de medición UV requiere, por tanto, una correlación entre la posición del sensor y el plano del componente, además de una medición de referencia regular con un instrumento trazable. Solo entonces la vigilancia continua queda metrológicamente vinculada a la liberación del proceso.

Los presupuestos de incertidumbre de medición deben incluir, como mínimo, la incertidumbre de calibración, el desajuste espectral, el error de coseno en incidencia no normal, la linealidad en todo el rango de medición, la dependencia de la temperatura del sensor y su estabilidad a largo plazo. La referencia normativa para el diseño, la caracterización y la calibración de radiómetros UV es la publicación CIE 220:2016. Solo la trazabilidad a los patrones nacionales hace que las cifras de dosis sean comparables entre proveedor y cliente, algo que proporciona el laboratorio de calibración acreditado según ISO/IEC 17025.

1. Fundamentos de la limpieza UV/ozono. Vig describió en 1985, de forma sistemática, la interacción entre la generación de ozono a 185 nm, la fotólisis del ozono a 254 nm y el oxígeno atómico, y estableció que es la irradiancia que realmente alcanza el componente - y no la potencia de la lámpara - la que determina la eficacia de la limpieza. - Vig, J. R.: UV/ozone cleaning of surfaces, Journal of Vacuum Science & Technology A 3(3), 1027–1034, 1985.
2. Elección de la longitud de onda y el tipo de descarga para fuentes excimer. Kogelschatz, Esrom, Zhang y Boyd resumieron en el año 2000 los fundamentos de la radiación excimer UV y VUV incoherente para el procesamiento de materiales a baja temperatura. - Kogelschatz, U. et al.: High-intensity sources of incoherent UV and VUV excimer radiation for low-temperature materials processing, Applied Surface Science 168, 29–36, 2000.
3. Activación VUV, cuantificada. Hozumi y sus colaboradores mostraron cómo el ángulo de contacto con el agua de superficies poliméricas disminuye con la dosis a 172 nm, y que la distancia de trabajo y el oxígeno residual en el hueco dominan la dosis efectiva. - Hozumi, A.; Inagaki, H.; Kameyama, T.: The hydrophilization of polystyrene substrates by 172-nm vacuum ultraviolet light, Journal of Colloid and Interface Science 278(2), 383–392, 2004.
4. Límites de la ley de reciprocidad. Wydra y sus colaboradores pusieron a prueba la ley de reciprocidad en sistemas de dimetacrilato en 2014, tanto teórica como experimentalmente, y demostraron que solo se cumple dentro de un rango limitado. - Wydra, J. W. et al.: The reciprocity law concerning light dose relationships applied to BisGMA/TEGDMA photopolymers, Dental Materials 30(6), 605–612, 2014.
5. Inhibición por oxígeno. Ligon y sus colaboradores revisaron en 2014 el estado del arte sobre la inhibición por oxígeno en la fotopolimerización, explicando la típica pegajosidad residual de las juntas abiertas y la eficacia de la inertización y de una irradiancia elevada. - Ligon, S. C. et al.: Strategies to Reduce Oxygen Inhibition in Photoinduced Polymerization, Chemical Reviews 114(1), 557–589, 2014.
6. Contaminación molecular de superficies ópticas. Hollenshead y Klebanoff modelaron en 2006 el crecimiento de carbono inducido por radiación en óptica EUV en función de la presión parcial de hidrocarburos y del flujo de fotones; estos resultados siguen fundamentando hoy en día las concentraciones residuales admisibles en entornos de fabricación y medición. - Hollenshead, J. T.; Klebanoff, L. E.: Modeling radiation-induced carbon contamination of extreme ultraviolet optics, Journal of Vacuum Science & Technology B 24(1), 64–82, 2006.
7. Parámetros de luz difusa comparados entre métodos. Duparré y sus colaboradores demostraron en 2002 que los valores de rugosidad y de luz difusa de superficies ópticas solo son comparables cuando se indica la banda de frecuencia espacial captada - una limitación que las especificaciones de aceptación omiten con frecuencia. - Duparré, A. et al.: Surface characterization techniques for determining the root-mean-square roughness and power spectral densities of optical components, Applied Optics 41(1), 154–171, 2002.

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Índice de refracción de la fotorresina curada por UV para litografía de dos fotones de estructuras microópticas: la misma pregunta que al encolar a través de un componente óptico: ¿cómo cambia la exposición UV las propiedades ópticas del propio material curado?
Índice de refracción dependiente de la exposición de las capas de fotorresina Nanoscribe IP-Dip
Dottermusch, Stephan, et al. "Exposure-dependent refractive index of Nanoscribe IP-Dip photoresist layers." Optics Letters 44.1 (2018): 29–32.

Soportes de muestra de polímero microestructurados para cristalografía en serie en sincrotrones y láseres de electrones libres: componentes de precisión estructurados por UV sometidos a las mismas exigencias de fidelidad dimensional y limpieza que una línea de haz de óptica de rayos X.
Dianas fijas de polímero microestructurado para cristalografía en serie en sincrotrones y XFEL
Carrillo, Melissa, et al. "Micro-structured polymer fixed targets for serial crystallography at synchrotrons and XFELs." IUCrJ 10.6 (2023).

Monitorización de la desgasificación de un adhesivo de silicona para conjuntos de naves espaciales bajo exposición UV en vacío: el problema de desgasificación mencionado anteriormente como crítico para la óptica espacial y de vacío, medido directamente sobre el propio adhesivo.
Sensor único multiparamétrico para la monitorización de adhesivos de silicona espaciales bajo exposición ultravioleta de alto vacío
Fazzi, Luigi, et al. "Multiparameter Single Sensor for Space Silicone Adhesive Monitoring Under High-Vacuum Ultraviolet Exposure." Journal of Spacecraft and Rockets 60.3 (2023): 740–752.

Documentos normativos de referencia: ISO 10110 (indicaciones de dibujo para elementos ópticos, partes 6 y 11 en la edición de 2025), ISO 9211-1 a -3:2024 (recubrimientos ópticos), ISO 13696:2022 (dispersión total), ISO 11551 (absorción de componentes ópticos láser), ISO 14644-1:2015 y ISO 14644-8:2022 (sala limpia, limpieza química del aire), ASTM E595 (desgasificación), DIN 5031-10:2018 (radiación fotobiológicamente eficaz), DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03 (competencia de los laboratorios de ensayo y de calibración), y CIE 220:2016 (caracterización y calibración de radiómetros UV) - también encontrará un resumen de las normas y directrices pertinentes en Directrices, normas y estándares en el ámbito UV.

Datos de mercado: SPECTARIS Key Data 2025 y Trend Report Photonics 2025/2026; Photonics21/TEMATYS Market Research Study Photonics 2024 (base de datos de 2022); SEMI World Fab Forecast (junio de 2025); Yole Group y Counterpoint Research (estudios de mercado comerciales, 2025/2026).

¿Cómo se limpia una superficie óptica con radiación UV?
La radiación UV de longitud de onda corta rompe directamente los enlaces orgánicos, mientras que la línea de 185 nm genera ozono a partir del oxígeno atmosférico y la línea de 254 nm descompone ese ozono de nuevo en oxígeno atómico. El oxígeno atómico oxida los fragmentos moleculares hasta CO₂ y agua, que se eliminan en forma gaseosa. El proceso no requiere contacto ni disolventes, pero solo elimina películas orgánicas, no partículas ni sales.

¿Qué longitud de onda es adecuada para el encolado de componentes ópticos?
Importan dos curvas: la absorción del fotoiniciador y la transmisión del componente que se está irradiando a través de él. El vidrio de cuarzo transmite bien por debajo de 200 nm, el vidrio borosilicatado prácticamente solo por encima de unos 320 nm, y los filtros bloqueadores de UV bloquean por diseño. En la práctica se utilizan 365 nm, 385 nm y 405 nm; para componentes muy atenuantes, la irradiación se realiza en su lugar desde el lado de la unión.

¿Qué dosis se requiere?
La dosis la especifica el proveedor del adhesivo o del proceso, normalmente en mJ/cm² a una longitud de onda definida. Solo tiene sentido junto con la irradiancia y el lugar de medición, ya que el mismo valor de dosis con irradiancias muy diferentes no necesariamente produce la misma conversión. Lo que importa es la dosis en la unión, no en la parte superior del componente.

¿Cuál es la diferencia entre irradiancia y dosis?
La irradiancia es una densidad de potencia en mW/cm² y describe el estado instantáneo. La dosis, físicamente la exposición radiante, es su integral temporal en mJ/cm² y describe la energía total suministrada por unidad de superficie. Dos procesos con la misma dosis pueden dar resultados diferentes si su irradiancia difiere. Los símbolos, las unidades y la distinción respecto a la fluencia se explican en magnitudes radiométricas.

El proceso UV no funciona aunque la potencia de la lámpara parece adecuada. ¿Por qué?
Las causas más comunes son el envejecimiento de la fuente con una pérdida desproporcionada de longitudes de onda cortas, la absorción por el componente o por una ventana de la cámara, una distancia de trabajo excesiva, la inhibición por oxígeno en uniones abiertas y la medición fuera del plano de acción. La potencia eléctrica de entrada no es una dosis óptica; sin una medición en el punto de acción no se puede determinar la causa. La derivación general -desde la potencia eléctrica, pasando por la eficiencia electroóptica, hasta la magnitud medida en el punto de acción- se explica en magnitudes radiométricas.

¿Cómo se mide la dosis UV en una unión?
Las opciones prácticas son cabezales de medición planos o registradores de datos colocados en el plano de la unión, o mediciones en un dummy de fijación representativo con geometría idéntica. Cuando una medición directa es geométricamente imposible, se realiza una medición en una posición accesible y se cuantifica y documenta una única vez la relación con el plano de la unión.

¿Basta con un radiómetro de banda ancha, o se necesita una medición espectralmente resuelta?
Un radiómetro de banda ancha es suficiente mientras se realice el seguimiento de la misma fuente a lo largo del tiempo. En cuanto se comparan tipos de fuentes, se cambian longitudes de onda o se tiene en cuenta la transmisión del componente, se requiere una medición espectral, ya que los sensores basados en filtros ponderan el espectro con su propia respuesta y, como resultado, se desvían sistemáticamente.

¿Por qué el efecto de un filtro de interferencia varía con el ángulo de incidencia?
Un filtro de interferencia funciona mediante la longitud del trayecto óptico dentro de sus capas. Con incidencia oblicua, este trayecto se acorta efectivamente y la longitud de onda de paso se desplaza hacia valores más cortos - aproximadamente un 2 % a 20 grados. Por lo tanto, una curva medida con incidencia normal no describe correctamente su uso en un trayecto de haz convergente.

Los componentes ópticos se relacionan con varios campos afines: la fabricación de electrónica y semiconductores comparte la limpieza, la activación VUV y las cadenas de proceso a nivel de oblea, en la industria aeroespacial las mismas superficies se someten además a ensayos de envejecimiento por radiación, y el ensayo de transmisión para procesos láser mide la transmitancia que aquí se da por conocida.

¿No está seguro de qué dosis recibe realmente el adhesivo en la junta real cuando el propio componente óptico atenúa la radiación de curado? Determinamos la irradiancia espectral y la dosis en el punto de acción real, evaluamos la transmisión y la geometría de medición de su componente, y derivamos de ello una ventana de proceso robusta, con trazabilidad a través de nuestro laboratorio de calibración acreditado. Envíenos su consulta.