用於輸送系統與連續製程的紫外線量測

在輸送系統中，工件經過時所受到的輻照度會持續變化。因此，僅在燈管下方進行靜態量測，通常不足以評估該製程。真正重要的是峰值輻照度、時間曲線，以及由此在實際工件平面上積分所得的劑量。

本頁說明如何在運作中的製程中記錄這些量值，以及選擇量測設備時應注意的事項。這些量值本身的定義，請參閱頁面 正確量測紫外線劑量與輻照度。

工件在照射區內經過的時間為有限值。工件進入輻射場，於光源正下方達到最大值，然後再離開該場域。作用於該工件上的劑量是此曲線的積分值，而非峰值與停留時間的乘積。即使兩條產線具有相同的峰值輻照度，依反射罩幾何形狀、燈管數量及輸送帶速度不同，所輸送的劑量也可能明顯不同。

此外，量測位置必須能代表元件所在平面。若量測位置過於靠近燈管下方，或與工件所在高度不同，所得數值將無法轉用於該製程。

直通式儀器會隨時間記錄輻照度，並由此推導出三個量值：

• 峰值輻照度 – 整個運行過程中的最大值。它限制了可達成的反應速率，並可作為溫度敏感基材承受負荷的量測依據。
• 時間曲線 – 曲線的形狀與寬度顯示出反射板、燈管間距與遮蔽效應的影響。多支燈管會產生多個峰值。
• 累積劑量 – 整個運行過程中的時間積分值。此量值通常用於製程放行文件記錄。

儀器的取樣率必須與輸送帶速度相匹配：在照射區間較短的高速產線中，取樣過慢可能會漏失峰值並低估劑量。

• 整體高度。儀器必須能通過現有間隙，且不會影響與光源之間的距離。
• 耐溫性。在使用水銀燈管的產線中，熱負載相當可觀；外殼與感測器可承受的溫度上限，決定了可執行的運行次數。
• 光譜範圍。感測器必須涵蓋製程實際所需的範圍。對於 UV LED 產線而言，峰值波長是決定性因素；對於水銀燈管而言，則是其線光譜。
• 取樣率與記憶體。這兩者共同決定了曲線的解析精細度，以及可儲存的運行次數。
• 評估與文件記錄。對製程放行而言，關鍵在於具備時間戳記與校正參考、可追溯且可匯出的資料紀錄。

• curelog 與 curelog Base – 適用於穿越式使用的扁平型輻射計與劑量計，可獨立運作或連接至產線。
• tinyTracker – 適用於狹小照射區域的精巧型劑量記錄器。
• UVpad – 扁平型光譜量測手持式儀器，適用於光源會變動的產線。
• XT 感測器 – 適用於固化產線中高溫環境的感測器。
• 在線感測器 – 於指定量測位置永久安裝的監控裝置。

用於製程放行的參考鏈與持續監控分開定義，並在經認證的校正實驗室中進行可溯源的校正。

本頁探討的是量測問題本身。其產業特定的形式則說明於各應用頁面：印刷程序方面請參閱 工業印刷中的紫外線量測，製程設計方面請參閱 紫外線固化與光聚合反應，而與控制系統及文件記錄的連結方面請參閱 自動化與製程整合。

紫外線劑量在自動化製程中如何受到控制？
分為兩個步驟。為了放行，劑量記錄器會與工件一起通過系統，並提供峰值輻照度、時間曲線與累積劑量；該次量測會被記錄下來。之後，安裝於固定位置的常設感測器可確保兩次放行之間的狀態具有可追溯性。取樣率必須與輸送帶速度相匹配：在 120 m/min 且照射區域為 25 mm 時，需要約 1,600 Hz 的取樣率。取樣過慢會錯過峰值，並低估劑量。

為何靜止狀態下的單次量測不足夠？
因為該量測僅描述系統靜止時單一位置的輻照度。製程所需的量是表面元件通過時所接收到的劑量；該劑量是整個通過過程中隨時間積分而得。反射器、燈具間距與遮蔽會影響曲線分佈，且多個燈具會產生多個峰值。在輸送帶速度為 20 m/min、照射區域為 100 mm 時，通過時間約為 0.3 s——短到無法以人工方式讀取。

Dr.-Ing. Mark Paravia 是位於 Ettlingen 的 Opsytec Dr. Gröbel GmbH 的總經理，並負責領導該公司已獲認證的校正實驗室。在 KIT 照明技術研究所從事脈衝式氙氣激子放電研究之後，他目前的研究重點為光學輻射量測。他同時擔任 DIN 標準委員會 FNL 7「光學輻射」的副主席，並為 DVGW 紫外線消毒專案小組的成員。