לאחר שנקבעה מנת הקרינה הנדרשת וידועה עצמת הקרינה של המתקן, נותר גורם אחד פתוח: למשך זמן יש לחשוף. מחשבון זה עונה בדיוק על כך. הוא לוקח את מנת הקרינה הרצויה ב-mJ/cm² ואת עצמת הקרינה הנמדדת ב-mW/cm² ומחזיר את הזמן הנדרש בשניות וכן בפורמט דקות:שניות.
זהו החישוב הנפוץ ביותר בעת הקמת תהליך UV. יצרן הדבק מציין מנת קרינה, גיליון הנתונים של המנורה או מדידה בפועל מספקים את עצמת הקרינה – וזמן המחזור הוא הנעלם שמחפשים. אותו חישוב מראה גם אם תהליך מתאים בכלל לזמן המחזור המיועד: אם עצמת הקרינה נמוכה מדי, הזמן הנדרש נעשה לא מציאותי ויש צורך במקור חזק יותר או במרחק עבודה קטן יותר.
התוצאה חלה על עצמת קרינה הנשארת קבועה במשך פרק הזמן במיקום החלק המעובד. אם החלק עובר לפני המקור, מה שקובע אינו זמן המחזור אלא זמן השהייה באזור המוקרן. תכנון הופך למחייב רק באמצעות מדידה עם מכשירים מכוילים – המיוצרים ומכוילים על ידי Opsytec במעבדה שלה.
החישוב ההפוך – מנת קרינה מזמן ועצמת קרינה – נמצא במחשבון מנת קרינת UV; כל שנים עשר מחשבוני הרדיומטריה מכונסים במחשבון הרדיומטריה.
עקרונות יסוד
משך החשיפה נובע ממשוואת מנת הקרינה H = E · t על ידי סידור מחדש: t = H / E. הזנת מנת הקרינה הרצויה H ב-mJ/cm² ועצמת הקרינה E ב-mW/cm² נותנת את t ישירות בשניות — היחידות מתקצרות כי mJ = mW · s. ביחידות SI זהו H ב-J/m² מחולק ב-E ב-W/m². המחשבון גם מציג את הזמן בפורמט min:s, כיוון שזמני מחזור בייצור נהוגים להיאמר כך.
ציפוי מסוים מחייב מנת קרינה של 500 mJ/cm², וההתקנה מספקת עצמת קרינה נופלת נמדדת של 50 mW/cm² על פני היעד. t = 500 mJ/cm² ÷ 50 mW/cm² = 10 s. אם מרחק עבודה גדול יותר מקטין את עצמת הקרינה הנופלת למחצית, ל-25 mW/cm², משך הזמן מוכפל ל-20 s.
בתהליכים בתנועה מה שנדרש הוא זמן השהייה באזור ההקרנה, לא זמן המחזור — יש לחלק את אורך ההקרנה במהירות המסוע. במקורות פועמים, יש להזין את עצמת הקרינה הממוצעת, לא את השיא. וכמו במחשבון מנת הקרינה: זמן מספיק על הנייר אינו מבטיח דבר אם הספקטרום של המקור אינו מתאים לפוטואיניציאטור או למשימת הבדיקה.
שאלות נפוצות
מנת הקרינה הרצויה מחולקת בעצמת הקרינה הנופלת: t = H / E. במנת קרינה רצויה של 500 mJ/cm² ועצמת קרינה של 50 mW/cm² מדובר ב-10 s. יש להקפיד ששני הערכים מתייחסים לאותו תחום ספקטרלי.
הערך הנמדד במיקום המדגם. ערכי גיליון הנתונים חלים על מרחק מוגדר ועל מנורה חדשה; לאחר ההתקנה, הערך בפועל נמוך בדרך כלל באופן משמעותי בשל המרחק, הזדהמות והזדקנות.
מכיוון שעצמת הקרינה הנופלת משתנה על פני השטח. הזמן המחושב תקף לערך שהוזן; במקומות שבהם עצמת הקרינה נמוכה יותר, מנת הקרינה מושגת מאוחר יותר. לתכנון בטוח, יש להשתמש בערך הנמוך ביותר בתוך שטח העבודה.
באמצעות מקדם תחזוקה: התכנון מתבסס על עצמת קרינה נופלת בסוף מרווח ההחלפה, ולא על זו של מנורה חדשה. עד כמה מנורות UV ונוריות LED מסוג UV נחלשות, מתואר במאמר מקורות UV ואורך חיים.
רק בעקיפין. במקרה זה זמן השהייה באזור המוקרן הוא הקובע, כלומר האורך המוקרן מחולק במהירות הסרט. שיטת המדידה מתוארת במדידת UV למערכות מסוע.
שלושה מנופי פעולה: מרחק עבודה קצר יותר, מקור חזק יותר או מקור נוסף, או מקור עם ספקטרום מתאים יותר. ניתן לבחון כיצד המרחק והסידור משפיעים בסימולציית UV LED.
מאת: ד"ר מארק פאראוויה
ד"ר-אינג' מארק פאראוויה הוא מנכ"ל Opsytec Dr. Gröbel GmbH באטלינגן ועומד בראש מעבדת הכיול המוכרת. בעקבות מחקרו על פריקות אקסימר קסנון פועמות במכון לטכנולוגיית תאורה של KIT, הוא מתמקד כיום בטכנולוגיית מדידת קרינה אופטית. הוא ממלא תפקיד סגן יו"ר בוועדת התקינה הגרמנית DIN FNL 7 "קרינה אופטית" וחבר בקבוצת הפרויקט של DVGW לחיטוי UV.
