UV-måling for transportsystemer og kontinuerlige prosesser

I transportsystemer endres irradiansen ved arbeidsstykket kontinuerlig mens det passerer gjennom. En statisk avlesning under lampen er derfor ofte ikke tilstrekkelig for å vurdere prosessen. Det som er avgjørende, er toppirradiansen, tidsforløpet og dosen som integreres fra dette ved det faktiske arbeidsstykkeplanet.

Denne siden beskriver hvordan disse størrelsene registreres i den løpende prosessen, og hva du bør se etter når du velger måleutstyr. Størrelsene selv er definert på siden riktig måling av UV-dose og irradians.

Et arbeidsstykke passerer gjennom bestrålingssonen på en begrenset tid. Det kommer inn i strålingsfeltet, når sitt maksimum under kilden og forlater feltet igjen. Dosen som virker på delen er integralet av dette forløpet, ikke produktet av toppverdien og oppholdstiden. To linjer med samme toppirradians kan gi klart forskjellige doser avhengig av reflektorgeometri, antall lamper og båndhastighet.

I tillegg må målestedet representere komponentplanet. En måling tatt tett under lampen, eller i en annen høyde enn arbeidsstykket, gir verdier som ikke kan overføres til prosessen.

Et gjennomløpsinstrument registrerer irradians over tid og utleder tre størrelser fra dette:

• Toppirradians – maksimalverdien for målingen. Den begrenser oppnåelig reaksjonshastighet og er et mål på belastning for temperaturfølsomme substrater.
• Tidsprofil – formen og bredden på profilen viser effekten av reflektorer, lampeavstand og skyggelegging. Flere lamper gir flere maksima.
• Integrert dose – tidsintegralet over hele målingen. Denne størrelsen dokumenteres vanligvis for prosessfrigivelse.

Instrumentets samplingsfrekvens må samsvare med båndhastigheten: i raske linjer med korte bestrålingssoner kan for lav samplingsfrekvens føre til at maksimalverdien overses og dosen undervurderes.

• Total høyde. Instrumentet må passe gjennom den tilgjengelige åpningen uten å forstyrre avstanden til kilden.
• Temperaturbestandighet. I linjer med kvikksølvlamper er den termiske belastningen betydelig; den tillatte grensen for hus- og sensortemperatur begrenser antall kjøringer.
• Spektralområde. Sensoren må dekke området som faktisk er relevant for prosessen. Med UV-LED-linjer er toppbølgelengden avgjørende, med kvikksølvlamper linjespekteret.
• Samplingsfrekvens og minne. Begge avgjør hvor finoppløst profilen er, og hvor mange kjøringer som kan lagres.
• Evaluering og dokumentasjon. For prosessfrigivelse er det avgjørende med en sporbar, eksporterbar datapost med tidsstempel og kalibreringsreferanse.

• curelog og curelog Base – flate radiometre og dosimetre for gjennomløpsbruk, autonomt eller tilkoblet linjen.
• tinyTracker – kompakt doselogger for avgrensede bestrålingssoner.
• UVpad – flatt, spektralt målende håndholdt instrument for linjer med varierende kilder.
• XT-sensorer – sensorer for høye temperaturer i herdelinjer.
• Inline-sensorer – permanent installert overvåking på den definerte målepositisjonen.

Referansekjeden for prosessfrigivelse er definert separat fra kontinuerlig overvåking og kalibrert sporbart ved det akkrediterte kalibreringslaboratoriet.

Denne siden tar for seg selve måleproblemet. Den sektorspesifikke formen er beskrevet på bruksområdesidene: UV-måling i industriell trykking for trykkprosesser, UV-herding og fotopolymerisering for prosessdesign, og automatisering og prosessintegrasjon for koblingen til styresystemer og dokumentasjon.

Hvordan kontrolleres UV-dosen i en automatisert prosess?
I to trinn. Ved frigivelse går en doselogger gjennom systemet sammen med arbeidsstykket og gir toppirradians, tidsprofilen og den integrerte dosen; denne kjøringen dokumenteres. Etter det holder en permanent installert sensor på en definert posisjon tilstanden mellom to frigivelser sporbar. Samplingsfrekvensen må samsvare med beltehastigheten: ved 120 m/min med en bestrålingssone på 25 mm er rundt 1 600 Hz nødvendig. For lav samplingsfrekvens går glipp av maksimumet og underestimerer dosen.

Hvorfor er en enkelt avlesning ved stillstand ikke tilstrekkelig?
Fordi den bare beskriver irradiansen på én posisjon når systemet står stille. Prosessstørrelsen er dosen som et overflateelement mottar under passeringen; den fremkommer som et tidsintegral over hele passeringen. Reflektorer, lampeavstand og skyggelegging former profilen, og flere lamper gir flere maksima. Ved en beltehastighet på 20 m/min og en bestrålingssone på 100 mm varer passeringen omtrent 0,3 s – for kort til å avleses manuelt.

Dr.-Ing. Mark Paravia er administrerende direktør i Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen og leder det akkrediterte kalibreringslaboratoriet. Etter sin forskning på pulserende xenon-eksimerutladninger ved Institute of Lighting Technology ved KIT, er hans fokus i dag optisk strålingsmåling. Han er nestleder i DIN-standardkomiteen FNL 7 «Optical radiation» og medlem av DVGW-prosjektgruppen for UV-desinfeksjon.