月: 2023年6月

Was ist eine Reinraumkabine?

Eine Reinraumkabine ist ein Raumreinigungssystem, das einen Überdruck in einem einfachen Raum aufrechterhält und das Eindringen von Staub von außen verhindert.

Im Gegensatz zu Reinräumen, die strenge Kontrollen erfordern, werden Reinraumkabinen in Situationen eingesetzt, in denen eine lokal begrenzte, einfache Raumreinigungsumgebung erforderlich ist.

Anwendungen von Reinraumkabinen

In Reinräumen werden Staub und andere Partikel auf mikroskopischer Ebene aus der Luft entfernt, während gleichzeitig Temperatur und Luftfeuchtigkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs kontrolliert werden. Diese Leistungen sind in ISO genormt und stellen äußerst fortschrittliche Raumreinigungssysteme dar.

Reinraumkabinen hingegen werden eingesetzt, wenn ein bestimmtes Maß an Sauberkeit lokal erforderlich ist, ohne dass die Sauberkeit eines großen Arbeitsbereichs kontrolliert werden muss. Sie werden z. B. in Produktionsanlagen für Halbleiter, Flüssigkristallbildschirme, pharmazeutische Erzeugnisse, Kosmetika und Lebensmittel eingesetzt.

Reinraumkabinen können auch in Verbindung mit Reinräumen eingesetzt werden, wenn eine weitere Verbesserung der Sauberkeit im Raum erforderlich ist.

Funktionsweise von Reinraumkabinen

In allgemeinen Reinräumen wird die Raumreinigungsumgebung mit Hilfe von Isolierpaneelen zur Kontrolle von Luftfeuchtigkeit und Temperatur, Klimaanlagen, Überdruckgeräten zur Einstellung des Raumdrucks, Differenzdruckklappen und anderen Reinigungsgeräten streng kontrolliert.

In allgemeinen Reinraumkabinen hingegen wird ein kleiner Raum, der aus einem Rahmen o.ä. besteht, mit einer PVC-Folie o.ä. abgedeckt, um ihn vom Außenraum abzuschirmen, und die Reinluft wird durch eine in der Decke der Reinraumkabine installierte Gebläsefiltereinheit (FFU) zugeführt, um eine saubere Umgebung aufrechtzuerhalten. Der Druck in der Reinraumkabine wird von der FFU gesteuert. Der Überdruck in der Reinraumkabine wird durch das FFU aufrechterhalten, so dass kein Staub von außen eindringen kann. Je nach Größe der zu installierenden Reinraumkabine ist es wichtig, eine FFU zu wählen, die den Überdruck im Innenraum aufrechterhält.

Anwendungen einer Reinraumkabine

Bei der Nutzung einer Reinraumkabine sollten folgende Punkte beachtet werden:

Es ist unbedingt darauf zu achten, dass Staub, Schmutz und Mikroorganismen nicht in die Reinraumkabine eingebracht werden oder dort entstehen. Es ist gefährlich, sich allein auf die Leistung der Reinraumkabine zu verlassen, und es müssen im Voraus Regeln und Verfahren für die Benutzung der Kabine festgelegt werden, um das Bewusstsein der Benutzer selbst zu schärfen.

Die Reinigung der FFU ist ebenfalls wichtig. Insbesondere wird die Sauberkeit der Kabine beeinträchtigt, wenn die Einlassöffnungen nicht ordnungsgemäß gereinigt werden, weshalb regelmäßige Reinigungsverfahren festgelegt werden müssen.

Reinraumkabinen sind einfache Systeme, die unten einen Spalt haben. Obwohl im Inneren der Reinraumkabine ein Überdruck herrscht, können dennoch Insekten und andere Schädlinge eindringen, weshalb der Boden um die Reinraumkabine herum regelmäßig gereinigt werden sollte.

Die Häufigkeit und die Methode der Reinigung sowie die Häufigkeit des Filterwechsels hängen vom erforderlichen Reinheitsgrad ab. Je nach den Bedingungen der Betriebsumgebung muss im Voraus überlegt werden, welche Art von Management erforderlich ist.

Arten von Reinraumkabinen

1. Boden- und Tischtyp

Reinraumkabinen in Bodenausführung sind große Reinraumkabinen, die auf dem Boden aufgestellt und mit Personal besetzt sind. Sie werden für groß angelegte Arbeiten verwendet. Im Allgemeinen muss das Personal beim Betreten der Kabine saubere Kleidung tragen, um zu verhindern, dass Fremdkörper in die Reinraumkabine gelangen. Reinraumkabinen in Bodenausführung werden hauptsächlich in Fabriken und anderen Produktionsstätten eingesetzt.

Tisch-Reinraumkabinen sind kleine Reinraumkabinen, die auf Tischen aufgestellt sind. In der Regel dürfen nur die Hände in die Reinraumkabine, so dass die Beschäftigten keine Reinigungskleidung tragen müssen und die Kabine problemlos benutzen können. Tisch-Reinraumkabinen sind kleiner und kompakter als andere Arten von Reinraumkabinen, so dass sie sich für den Einsatz in Labors und Fabriken mit begrenztem Platzangebot eignen. Außerdem sind sie in der Regel einfach zu installieren und zu warten und relativ kostengünstig, weshalb sie von vielen Unternehmen und Forschungseinrichtungen verwendet werden.

2. Geschlossener und offener Typ

Geschlossene Reinraumkabinen, die einen geschlossenen Raum bilden, sind die häufigste Art von Reinraumkabinen, aber es gibt auch offene Reinraumkabinen. Offene Reinraumkabinen sind ein Anlagentyp, bei dem ein konstanter Strom sauberer Luft zwischen Paaren von Luftstromeinheiten erzeugt wird und in diesem Raum gearbeitet wird. Im Vergleich zu geschlossenen Reinraumkabinen sind sie mobiler und werden eingesetzt, wenn ein lokal begrenzter Arbeitsbereich in einer hochreinen Umgebung gehalten werden muss.

3. Standard- und Sonderausführungen

Die Hersteller von Reinraumkabinen verkaufen Reinraumkabinen in Standardgrößen und -spezifikationen, akzeptieren aber auch kundenspezifische Anpassungen durch den Benutzer. Standardtypen sind in einer Reihe von Größen erhältlich und daher preiswerter als Sonderanfertigungen. Sonderanfertigungen können in jeder gewünschten Größe hergestellt werden, und es können verschiedene Optionen hinzugefügt werden, wie z. B. ein FFU-Anemometer.

Weitere Informationen zu Reinraumkabinen

1. Vorhänge für Reinraumkabinen

Die Vorhänge für Reinraumkabinen sind mit verschiedenen Eigenschaften erhältlich und werden je nach den Bedingungen der Betriebsumgebung ausgewählt.

Die Funktionen der Vorhänge umfassen Brandschutz, Insektenschutz, Antistatik, Hitzeschutz und Lichtschutz. Vorhänge mit antistatischer Funktion sind wirksam, da statische Elektrizität eine Umgebung schafft, in der sich Staub und Schmutz leicht festsetzen können.

2. Reinraumkabinen mit Aluminium-Rahmen

Einige Reinraumkabinen sind aus Aluminiumrahmen gefertigt. Die Vorteile der Verwendung von Aluminiumrahmen sind:

• Geringes Gewicht
  Aluminium ist ein sehr leichtes Metall, mit einem spezifischen Gewicht von etwa 2,7 für Aluminium und 7,8 für Stahl. Aluminium wiegt etwa 1/3 des Gewichts von Eisen.
• Die Herstellungskosten und -zeiten können reduziert werden
  Aluminiumrahmen werden häufig an der Oberfläche eloxiert. Dadurch werden Prozesse wie Beschichtung und Lackierung reduziert, was zu Kosten- und Zeiteinsparungen führt.
• Designänderungen können leicht vorgenommen werden
  Da Aluminium ein weiches Metall ist, lässt es sich leichter bearbeiten als andere Metalle. Es lässt sich später auch relativ leicht bohren und schneiden.

Was ist ein Strömungsschalter?

Strömungsschalter sind Geräte, die den momentanen Durchfluss von Fluiden wie Flüssigkeiten und Gasen erfassen.

Es gibt verschiedene Messmethoden, z. B. den Flügelradtyp, der die Durchflussmenge aus der Anzahl der Umdrehungen des Flügelrads ermittelt, den Volumen-/Massetyp, der für die Messung viskoser Flüssigkeiten geeignet ist, und den elektromagnetischen Typ, der selbst kleinste Flüssigkeitsmengen erfasst.

Wirbelfrequenz-Durchflussmesser haben einen relativ geringen Druckabfall und können zur Messung einer Vielzahl von Flüssigkeiten, Gasen und der oben genannten Stoffe verwendet werden. Da sie eine Vielzahl von Flüssigkeiten mit hoher Genauigkeit erfassen können, wird erwartet, dass sie sich in Zukunft noch stärker durchsetzen werden.

Anwendungen von Strömungsschaltern

Strömungsschalter werden in Herstellungsprozessen für Industriemaschinen, in Managementanwendungen für Konsumgüter und in medizinischen Einrichtungen eingesetzt. Strömungsschalter sind Sensoren, die die momentane Durchflussrate einer Flüssigkeit oder eines Gases messen. Die Genauigkeit der Messung hängt weitgehend vom Produkt und dem Erfassungsmechanismus ab.

Besonders hochpräzise Produkte werden in Industriemaschinen eingesetzt, um winzige Änderungen des Flüssigkeitsstands zu überwachen, wie sie während des Herstellungsprozesses erforderlich sind. Eine weitere Anwendung ist die Messung von Schmierflüssigkeiten, wie z. B. Öl in Getrieben für Automobilanwendungen, die Messung von Flüssigkeitseigenschaften in Fahrzeugen und die Steuerung von Klimaanlagen für Verbraucherprodukte.

Funktionsweise von Strömungsschaltern

Strömungsschalter gibt es mit verschiedenen Erfassungsmethoden. Die drei gängigsten Methoden sind Thermistor, Kalman-Wirbel und MEMS.

1. Thermistor-Strömungsschalter

Bei Thermistor-Strömungsschaltern befindet sich ein beheizter Thermistor im Strömungsweg, der beim Durchfließen der Flüssigkeit Wärme vom Thermistor aufnimmt. Der Anstieg des Widerstands aufgrund der Wärmeabnahme im Thermistor steht in einem bestimmten Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit, was zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit verwendet wird.

2. Kalman-Wirbelstromschalter

Der Kalman-Wirbelstromschalter macht sich das Schwingungsphänomen der Flüssigkeit zunutze. Wenn ein stabförmiges Objekt in die Strömung eingebracht wird, wird es zu einem Wirbelgenerator und stromabwärts werden wechselnde Wirbel erzeugt.

Diese Wirbel sind unter bestimmten Bedingungen sehr stabil und ihre Frequenz ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit, so dass die Durchflussmenge anhand der Frequenzauswertung berechnet werden kann.

3. MEMS-Verfahren

MEMS-Strömungsschalter verfügen über eine Methode zur Durchflussmessung hauptsächlich für Gase: Die Ortsabhängigkeit des Widerstands des MEMS von der Strömung ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, so dass die Strömungsrichtung und -geschwindigkeit durch Berechnung aus dem Widerstandswert gemessen werden kann.

Weitere Informationen zu Strömungsschaltern

1. Strömungsschalter und Pumpen

Strömungsschalter, die ähnlich wie Strömungsschalter funktionieren, sind Schalter, die durch Erfassen des Flüssigkeitsstroms arbeiten. Strömungsschalter werden eingesetzt, wenn eine EIN/AUS-Erkennung des Flüssigkeitszustands erforderlich ist, denn wenn die Pumpe läuft, fließt die Flüssigkeit, und wenn die Pumpe stoppt, stoppt auch der Fluss.

In den meisten Fällen wird das System über den Zustand des Flüssigkeitsstroms gesteuert, so dass eine Pumpe, die den Flüssigkeitsstrom erzeugt, und ein Strömungsschalter, der den Strom erfasst, in Kombination verwendet werden. Strömungsschalter und Pumpen sind so konzipiert, dass sie als Set verwendet werden können und daher gut zusammenarbeiten.

2. Unterschied zwischen Strömungsschaltern und Durchflussmessern

Strömungsschalter sind Schalter, die den Durchfluss einer Flüssigkeit erkennen und daher entweder ein- oder ausgeschaltet sind. In Bezug auf die Spannung sind sie entweder L (niedrig) oder H (hoch), in Bezug auf die vom Mikrocontroller verarbeiteten Informationen sind sie entweder 0 oder 1 und in Bezug auf die Anzeige haben sie nur zwei Zustände: in Betrieb oder gestoppt, und werden für digitale Betriebsanwendungen verwendet.

Im Gegensatz dazu ist ein Durchflussmesser ein analoges Gerät, das die Geschwindigkeit oder den Durchfluss einer Flüssigkeit selbst misst und daher auf analoge Weise arbeitet. Die angezeigten Messergebnisse sind kontinuierlich, z. B. die Anzahl der Liter pro Minute, und die Messergebnisse werden als numerische Werte angezeigt.

Die Erfassungsmethode von Durchflussschaltern ist sehr einfach: Steigt der Pegel einer Flüssigkeit wie z. B. Wasser im Detektor, steigt ein schwimmender Teil der Flüssigkeit, der so genannte Schwimmer, mit dem Wasserstand an und schaltet sich ab, wenn er einen Schwellenwert erreicht. Im Gegensatz dazu gibt es neben dem Schwimmerschalter eine Vielzahl von Verfahren zur Erkennung von Durchflussmengen, wie z. B. Differenzdruckverfahren. Es ist wichtig, das am besten geeignete Verfahren je nach der erforderlichen Messgenauigkeit und den Bedingungen auszuwählen.

Was ist ein Wassermelder?

Wassermelder sind Sensoren, die Wasser mithilfe von langwelligem Licht erkennen, das von Wassermolekülen absorbiert wird.

Allgemeine fotoelektrische Sensoren können Flüssigkeiten erkennen und detektieren, aber bei transparentem Wasser ist die Lichtabschwächung sehr gering, während das Licht gleichzeitig durchgelassen wird, was die Detektion erschwert. Außerdem ist gefärbtes Wasser oder Wasser mit unterschiedlichen Farbdichten noch schwieriger zu erkennen, da sich die Dämpfung ändert.

Der Wassermelder hingegen verwendet Licht mit einer langen Wellenlänge, das von den Wassermolekülen absorbiert wird, sodass er transparentes, gefärbtes und unterschiedlich dichtes Wasser erkennen kann.

Anwendungen von Wassermeldern

Wassermelder werden eingesetzt, um das Vorhandensein von Wasser selbst zu erkennen, da diese Sensoren Licht mit einer langen Wellenlänge verwenden, das von den Wassermolekülen absorbiert wird. Beispiele hierfür sind die Überwachung von Wasser in Produktionsstätten, in denen Wasser verwendet wird, die Erkennung des Flüssigkeitsstands in Wasserbehältern, die Erkennung des Flüssigkeitsstands und die Erkennung, ob Kunststoffflaschen oder transparente Glasbehälter mit Flüssigkeit gefüllt sind.

Da der Sensor auch zerstäubtes Wasser stabil erfassen kann, wird er auch zur Überwachung der Wasserreinigung durch Sprühen in Betrieben, in denen Wasser verwendet wird, eingesetzt.

Funktionsweise der Wassermelder

Wassermelder erkennen wie fotoelektrische Sensoren das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Wasser, indem sie Licht durch einen Lichtprojektor aussenden und am Sensor empfangen. Hierbei wird Licht mit einer langen Wellenlänge von 1,45 um (1450 nm) verwendet, das die Absorption von Wassermolekülen fördert.

Durch die Verwendung von langwelligem Licht, das von den Wassermolekülen absorbiert wird, können Wassermelder auch in transparentem, gefärbtem und unterschiedlich gefärbtem Wasser stabil Wasser erkennen, da das Licht von den Wassermolekülen absorbiert und blockiert wird. Selbst wenn Wasser als flüssiger Bestandteil verwendet wird, wie z. B. bei Wassertröpfchen, Luftblasen und Blasen mit kleinen Blasenansammlungen, die bei fotoelektrischen Sensoren störungsanfällig sind, kann es erkannt werden, da das Licht von den Wassermolekülen absorbiert und das Licht blockiert wird.

Weitere Informationen zu Wassermeldern

1. Wassermelder mit Lichtbrechung oder kapazitiver Erkennung

Die Funktionsweise von Wassermeldern beruht auf der Aufteilung in einen Lichtsender und einen Lichtempfänger, sodass es grundsätzlich erforderlich ist, jedes dieser Geräte auf beiden Seiten des zu erfassenden Bereichs zu installieren. Dies ist zwar in Umgebungen, in denen ausreichend Platz für die Installation vorhanden ist, kein Problem, eignet sich aber nicht für die Erkennung von Wasser in Rohren oder Leitungen auf engem Raum.

In solchen Fällen eignen sich kompakt installierte lichtbrechende Wasserdetektionssensoren oder kapazitive Wasserdetektionssensoren. Die Lichtbrechungsmethode erkennt Wasser auf der Grundlage des Unterschieds zwischen LED-Licht, das durch das Rohr hindurchgeht oder von diesem reflektiert wird, je nachdem, ob Wasser vorhanden ist oder nicht. Bei der kapazitiven Methode hingegen wird das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Flüssigkeit durch Messung der Änderung der Dielektrizitätskonstante festgestellt.

Beide haben die Eigenschaft, dass nur ein Gerät benötigt wird, das kompakt auf einer Seite eines Rohrs oder einer Leitung installiert werden kann. Sie können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen es schwierig ist, langwellige Lichtarten zu installieren.

2. Unterschiede zwischen Wassermeldern und Feuchtigkeitssensoren

Wassermelder sind Sensoren, die mit Hilfe von langwelligem Licht das Vorhandensein von Wasser feststellen und detektieren.  Feuchtesensoren hingegen verwenden eine feuchtigkeitsempfindliche Membran um durch Wassertröpfchen verursachte Änderungen des Widerstands und der elektrostatischen Kapazität zwischen kammförmigen Elektroden elektrisch zu erfassen und der Feuchtigkeit zuzuordnen.

Der Hauptunterschied zwischen Wassermeldern und Feuchtesensoren besteht darin, dass Wassermelder in erster Linie das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Wasser feststellen. Während Feuchtesensoren aufgrund ihrer Konfiguration im Prinzip auch winzige Wassertröpfchen erkennen können, sodass der Anteil der Wassertröpfchen in der Atmosphäre berechnet und in Luftfeuchtigkeit umgerechnet werden kann.

3. Wassermelder in Smartphones

Wenn Wassertropfen am USB-Netzkabel von Smartphones haften bleiben, warnen einige Modelle den Benutzer vor möglicher Korrosion oder Beschädigung der Elektroden durch Wassertropfen während des Ladevorgangs. Dieses Prinzip erkennt auch Widerstands- oder Kapazitätsänderungen zwischen Elektroden, indem es diese in elektrische Spannungsänderungen umwandelt.

Allerdings verfügen noch nicht viele Modelle über einen solchen Sensor, der tatsächlich Feuchtigkeit erkennt. Viele der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsanzeigen, die häufig auf Smartphones zu sehen sind, basieren auf der Ermittlung des aktuellen Standorts über die GPS-Funktion, und die Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsinformationen an diesem Standort werden abgerufen und angezeigt.

Was ist eine Graviermaschine?

Eine Graviermaschine ist ein Gerät zum Aufdrucken von Buchstaben oder Mustern auf Gegenstände aus verschiedenen Materialien und Formen.

Sie ähnelt einem Drucker, unterscheidet sich aber dadurch, dass sie keine Tinte aufträgt, sondern den Gegenstand physikalisch schabt oder chemisch verfärbt. Daher sind die mit einer Graviermaschine bedruckten Gegenstände resistent gegen Reibung und verblassen nicht.

Traditionell wurde der Druck mit Hilfe von Nadeln oder Matrizen ausgeübt, doch in den letzten Jahren hat sich der Einsatz von Lasern für den berührungslosen Druck durchgesetzt.

Anwendungen von Graviermaschinen

Graviermaschinen werden zum Einprägen von Produktionsdaten, Seriennummern, Losnummern usw. verwendet, um die Qualitätssicherungs- und Kontrollsysteme für Teile und Produkte zu verbessern. In den letzten Jahren wurden Fortschritte in der berührungslosen Gravurtechnik mit Lasern erzielt.

Der Einsatz von Lasergraviermaschinen zeichnet sich dadurch aus, dass sie das Produkt nicht belasten, komplexe Formen mit unebenen Oberflächen bedrucken und auch bei höheren Geschwindigkeiten detailliert drucken können. Ein weiterer Vorteil der Lasergravur ist, dass sie keine speziellen Formen benötigt und flexibel auf Änderungen des Druckinhalts reagieren kann.

Funktionsweise der Graviermaschinen

Es gibt zwei Haupttypen von Graviermaschinen: Kontakt- und berührungslose Graviermaschinen.

1. Kontaktgraviermaschinen

Kontaktgraviermaschinen lassen sich in zwei Typen unterteilen: solche, die ein Schriftbild erfordern, sowie solche, die mit einer Nadel drucken.

Typen, die ein Schriftbild erfordern
Zu den Typen, die eine Schrift erfordern, gehören der Haltertyp und der Nummerierungstyp. Die zu druckende Schrift wird in den Halter eingesetzt oder die auf einer Skala angeordnete Schrift wird ausgewählt, und dann wird Druck ausgeübt, um die Oberfläche für den Druck einzudrücken.

Nadeldrucker
Zu den Typen, die mit einer Nadel drucken, gehören Punktprägemaschinen und Präzisionsschleifmaschinen. Graviermaschinen erzeugen einen einzelnen Punkt, indem sie eine Nadel, den so genannten Markierungsstift, auf die Oberfläche drücken. Mehrere Punkte werden dann gepunktet, um eine Gravur zu erzeugen.

Präzisionsschleifmaschinen können drucken, indem sie die Oberfläche mit einer Nadel rasieren, deren Spitze sich wie ein Bohrer dreht. Da der Druck im Wesentlichen manuell erfolgt, ist der Durchsatz gering und sie werden in der Industrie nicht häufig eingesetzt.

2. Berührungslose Graviermaschinen

Bei der berührungslosen Gravur handelt es sich um ein Verfahren, bei dem durch eine chemische Reaktion, wie z. B. Oxidation, ein Kontrast erzeugt wird, wenn der Laser eingestrahlt wird und das auch als Lasermarkierung bezeichnet wird.

Weitere Informationen zu Graviermaschinen

1. Graviermaschinen mit Drucktechnik

Graviermaschinen nutzen die abstoßende Kraft einer Feder, um direkt auf das zu bedruckende Objekt zu schlagen (Impakt), ähnlich wie bei einem Prägeverfahren. Graviermaschinen gibt es in manueller und pneumatischer Ausführung. Beide sind einfach zu bedienen und ermöglichen eine semi-permanente Gravur.

Bei manuellen Graviermaschinen kann die Prägekraft frei von Null eingestellt werden und erfordert keine Feineinstellung der Höhe aufgrund der Dicke des Objekts. Sie können auch zum Verstemmen, Einpressen und Biegen sowie für Prägeanwendungen eingesetzt werden.

Luftbetriebene Graviermaschinen hingegen haben den Vorteil, dass die Gravur nur mit einer Luftquelle durchgeführt werden kann. Aus diesem Grund werden tragbare, handgeführte Graviermaschinen von verschiedenen Herstellern angeboten.

2. Lasergraviermaschinen

Lasergraviermaschinen nutzen einen Laserstrahl, um die Oberfläche des zu bedruckenden oder zu gravierenden Objekts thermisch zu verändern. Sie werden hauptsächlich zum Gravieren und Markieren von Metallen und Kunststoffen eingesetzt. Der für die Gravur verwendete Laser wird von einem Computer gesteuert.

Kleine Muster können präzise und mit hoher Geschwindigkeit graviert werden. Die Gravur erfolgt berührungslos mit dem zu gravierenden Objekt, sodass das Produkt nicht durch den Aufdruck beeinträchtigt wird.

Die verwendeten Laser werden als Faserlaser bezeichnet. Faserlaser sind eine Art von Festkörperlaser, bei dem die Lichtquelle dieses feststehenden Lasers durch ein Resonanzmedium verstärkt und als Laserlicht in Schwingung versetzt wird. Faserlaser haben einen kleinen Strahlfleck und eine hervorragende Strahlqualität, was eine Verringerung der Größe und des Gewichts der Geräte ermöglicht. Sie können in großem Umfang für industrielle Anwendungen wie Schneiden, Markieren und Schweißen eingesetzt werden.

Ein weiterer eingesetzter Laser ist der UV-Laser, der eine Wellenlänge von 1/3 (355 nm) der Wellenlänge des Lasers mit Grundwellenlänge (1.064 nm) hat und eine sehr hohe Absorptionsrate für das jeweilige Material aufweist, sodass Druck und Verarbeitung ohne Wärmeverlust möglich sind. Dieser Laser ist ideal für Anwendungen, die einen Druck mit hoher Farbwiedergabe und minimaler Beschädigung des Produkts erfordern.

Was ein Vakuumbeschichtungsgerät?

Vakuumbeschichtungsgeräte werden für die Vakuumbeschichtung (VD) verwendet, bei der eine Substanz unter vermindertem Druck verdampft wird, um einen Film auf einem Gegenstand zu bilden.

Mit Vakuumbeschichtungsgeräten kann eine glatte Beschichtung auf einem Objekt erzeugt werden, deren Dicke und Zusammensetzung kontrolliert werden kann.

Anwendungen von Vakuumbeschichtungsgeräten

Vakuumbeschichtungsgeräte können zur Herstellung von Schichten auf verschiedenen Materialien verwendet werden, darunter metallische Werkstoffe wie Aluminium und organische/anorganische Materialien.

Vakuumbeschichtungsgeräte werden für folgende Anwendungen eingesetzt:

• Optische Dünnschichten (z. B. Antireflexbeschichtungen auf Linsen, Spezialspiegeln)
• Magnetbänder (z. B. Audio- und Videobänder)
• Halbleiter (z. B. organische EL, LEDs, Solarzellen)
• Elektronische Bauteile (z. B. Widerstände, Kondensatoren, integrierte Halbleiterschaltungen)
• Verpackungsmaterialien für Lebensmittel (z. B. Aluminiumbedampfungsfolie für Snackbeutel)
• Analytische Anwendungen (Probenvorbereitung)

Funktionsweise von Vakuumbeschichtungsgeräten

Eine Rotations- oder Turbomolekularpumpe wird verwendet, um den Druck in der Kammer zu verringern, das aufzudampfende Material zu verdampfen und es auf dem Objekt in einem gewissen Abstand aufzubringen. Durch den reduzierten Druck werden Verunreinigungen aus der Kammer entfernt und die Diffusion des verdampften Materials verbessert, was die Herstellung eines glatten Films mit guter Haftung ermöglicht.

Der Unterschied besteht jedoch darin, dass beim Beschichten das Rohmaterial aus der Flüssigphase zugeführt wird, während beim Verdampfen das Rohmaterial aus der Gasphase zugeführt wird.

Arten von Vakuumbeschichtungsgeräten

Die in Vakuumbeschichtungsgeräten verwendeten Beschichtungsverfahren lassen sich je nach der Methode, mit der die Substanz verdampft wird, in zwei Typen unterteilen: Die physikalische Dampfabscheidung (PVD) und die chemische Dampfabscheidung (CVD). PVD und chemische Gasphasenabscheidung (oder chemische Gasphasenabscheidung, CVD).

1. Physikalische Abscheidung aus der Gasphase (PVD)

Die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ist ein Verfahren zur Herstellung von Schichten durch Verdampfen oder Sublimation des Abscheidungsmaterials durch physikalische Mittel wie Erhitzung. Zu den Heizmethoden gehören Elektronenstrahl, Widerstandserwärmung, Hochfrequenzinduktion und Laser.

• Elektronenstrahl-Erwärmung
  Die in einem Tiegel aus feuerfestem Material gelagerten Abscheidungsmaterialien werden durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl verdampft. Elektronenstrahlen haben eine hohe Energie und können auf Materialien mit hohem Schmelzpunkt angewendet werden.
• Widerstandsheizung
  Ein elektrischer Strom wird an einen Widerstand, z. B. Wolfram, angelegt, um Wärme zu erzeugen, und das Verdampfungsmaterial wird erhitzt und verdampft, indem man es auf den Widerstand legt. Da es relativ schwierig ist, die Temperatur zu erhöhen, eignet sich diese Methode für Materialien mit einem niedrigen Schmelzpunkt.
• Hochfrequenz-Induktionserwärmung
  Das abgeschiedene Material wird in einen Tiegel gelegt, um den eine Spule gewickelt ist, und durch die Spule wird ein Hochfrequenzstrom geleitet, um ein starkes Magnetfeld zu erzeugen. Der Strom aus dem Magnetfeld und die durch den elektrischen Wärmewiderstand erzeugte Wärme führen zu einer raschen Temperaturerhöhung und zum Verdampfen des Schichtmaterials.
• Laser-Erwärmung
  Durch die Bestrahlung des Abscheidungsmaterials mit einem Laser wird hohe Energie zugeführt, um das Abscheidungsmaterial zu verdampfen.

Plasma- und Molekularstrahlverfahren sind ebenfalls physikalische Aufdampfverfahren.

• Molekularstrahlepitaxie (MBE)
  Diese Methode ermöglicht eine präzisere Kontrolle der Schichtdicke und -zusammensetzung, da die verdampften Moleküle ihre Bewegungsrichtung ausrichten und sich durch Vakuumabscheidung im Ultrahochvakuum in einer geraden Linie bewegen. Aufgrund der langsamen Wachstumsrate und des erforderlichen Hochvakuums ist dieses Verfahren nicht für größere Anlagen geeignet und eignet sich nicht für die Massenproduktion.
• Sputtern
  Wenn ein inertes Gas wie Argon in ein Vakuum eingeleitet und eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, um eine Glimmentladung zu erzeugen, stößt das plasmabildende Argon mit der Kathode zusammen und stößt die Atome und Moleküle auf der Kathode ab. Wird das abzuscheidende Objekt auf die Anode gelegt, werden die abgestoßenen Atome auf der Oberfläche abgeschieden. Zu den Ionisierungsverfahren gehören Gleichspannung (DC), Hochfrequenz-Wechselspannung (RF-AC), Magnetrons und Ionenstrahlen.

2. Chemische Abscheidung aus der Gasphase (CVD)

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist ein Verfahren zur Bildung von Schichten durch Abscheidung von Materialien aus der Gasphase auf einem Gegenstand durch eine chemische Reaktion oder ein anderes chemisches Verfahren. Typische Beispiele sind die thermische CVD, die optische CVD, die Plasma-CVD, die metallorganische CVD und die Atomlagenabscheidung (ALD).

• Thermisches CVD
  Bei diesem Verfahren wird ein Ofen mit Widerstandsheizung verwendet, um hohe Temperaturen zu erzeugen, durch die Rohmaterialgase strömen und eine chemische Reaktion auslösen, die zur Bildung einer dünnen Schicht führt. Es kann eine relativ gleichmäßige Schichtdicke erzeugt werden.
• Optisches CVD
  Bei diesem Verfahren werden ultraviolette Lampen oder Laserlicht verwendet, um in einem Niedrigtemperaturprozess eine chemische Reaktion zur Bildung einer dünnen Schicht auszulösen. Da keine Ionen erzeugt werden, wird das Substrat kaum beschädigt.
• Plasma-CVD
  Bei diesem Verfahren wird die Reaktivität des Ausgangsmaterials durch Plasmabehandlung erhöht, wodurch eine Reaktion auf dem Abscheidungstarget ausgelöst und die Schicht gebildet wird. Da die dünnen Schichten bei niedrigen Temperaturen gebildet werden, ist eine hochwertige Abscheidung möglich. Die Anlagen sind jedoch teuer und die Wartung ist schwierig.
• Organometallische CVD
  Bei diesem Verfahren wird ein metallorganischer Vorläufer des aufzudampfenden Metalls als Rohstoff verwendet, der auf dem Aufdampftarget unter Bildung einer Metallschicht reagiert. Dieses Verfahren wird für die Massenproduktion von LEDs und anderen Produkten eingesetzt, da es die Bildung von Schichten mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht und gleichzeitig die Schichtdicke genau kontrolliert.
• Atomare Schichtabscheidung (ALD)
  Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, bei dem mehrere Arten von Rohstoffen nacheinander abgeschieden und ersetzt werden, so dass die Materialien an einer festen Position selbstgesteuert reagieren und eine dünne Schicht mit kontrollierter Struktur und Dicke bilden.

Darüber hinaus wurden verschiedene andere Methoden von Vakuumbeschichtungsgeräten entwickelt und sind verfügbar. Je nach Anwendung muss die geeignete Anlage ausgewählt werden.

Was ist ein Messungs- und Inspektionsgerät?

Ein Messungs- und Inspektionsgerät ist ein Gerät, das Abmessungen misst, indem ein Laser oder anderes Licht von der Projektionsseite aus auf das Messobjekt gestrahlt wird.

Die Lichtintensität, die dadurch entsteht, dass das Objekt durch den Laser oder ein anderes Licht blockiert wird, wird von einem CCD-Sensor, einer Fotodiode oder einem ähnlichen Gerät auf der Empfängerseite erfasst. Indem das Licht des Lasers oder einer anderen Lichtquelle mit Hilfe einer Linse in ein Band geformt wird, wird festgestellt, ob das Licht den lichtempfangenden Teil erreicht hat oder nicht. Die Abmessungen des Bereichs, den das Licht nicht erreicht, können genau gemessen werden.

Da das System das Licht eines Lasers oder einer anderen Lichtquelle nutzt, hat es den Vorteil der berührungslosen Messung. Es hat jedoch auch den Nachteil, dass es relativ anfällig für externe Störungen ist, so dass Vorsicht geboten ist.

Anwendungen von Messungs- und Inspektionsgeräten

Messungs- und Inspektionsgeräte werden zur Messung des Außendurchmessers von Stahlwerkstoffen, der Dicke von Folien usw. eingesetzt. Da sie kontinuierlich in Minutenintervallen von 0,1 s oder weniger abtasten können, eignen sie sich für den Einsatz in Fertigungsanlagen, in denen das zu messende Objekt lang und kontinuierlich ist und kontinuierlich gemessen wird, ohne in der Mitte abgeschnitten zu werden.

Es ist auch möglich, mit Messungs- und Inspektionsgeräten in gerader Linie in XY-Richtung zu messen oder Objekte mit großem Querschnitt zu messen, indem zwei oder mehr Messungs- und Inspektionsgeräte verwendet werden, um jeweils eine Stirnseite zu messen.

Funktionsweise von Messungs- und Inspektionsgeräten

Messungs- und Inspektionsgeräte messen die Länge eines Objekts, indem ein Laserstrahl auf das zu messende Objekt gestrahlt wird und ein Sensor die Breite an der Stelle erfasst, an der der Laserstrahl unterbrochen wird. Es ist wichtig, dass der Laserstrahl parallel zur Messachse verläuft.

Der Teil, an dem der Laserstrahl unterbrochen wird, wird als Kante verwendet, und der Sensor erfasst die Breiten an beiden Enden der Kante, um Dimensionsmessungen zu ermöglichen. Das System besteht also aus einem lichtemittierenden Teil, der den Laser aussendet, einem lichtempfangenden Teil, der den ausgesandten Laser liest, und einem Anzeigeteil, der die Messwerte anzeigt.

Der Laser hat die Form eines Streifens oder Rechtecks mit einer bestimmten Breite. Der lichtempfangende Teil, der den Laser liest, muss den Laser kontinuierlich lesen und der Teil, der den Laser nicht in einem Abschnitt empfängt, daher werden in vielen Messungs- und Inspektionsgeräten CCD-Zeilensensoren verwendet.

Das Abtastintervall, in dem die Kanten gelesen und die Abmessungen gemessen werden, hängt von der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Anzeigeeinheit ab, aber typische Produkte können in 0,1-Sekunden-Intervallen abtasten, was genaue Messungen ermöglicht, selbst wenn das Messobjekt leicht schwankt.

Weitere Informationen über Messungs- und Inspektionsgeräte

1. Der Unterschied zwischen dem CCD-Verfahren und dem Verfahren der Lichtintensitätsänderung des lichtempfindlichen Teils der Messungs- und Inspektionsgeräte

Der lichtempfindliche Teil eines Messungs- und Inspektionsgeräts ist in der Regel in zwei Typen unterteilt, dem CCD-Typ und dem Typ mit Lichtintensitätsänderung, und ihre Konfigurationen sind sehr unterschiedlich.

CCD-Verfahren
Bei dieser Methode wird ein CCD-Bildsensor verwendet, um parallele Lichtbänder zu erfassen, die auf den Fotodetektor projiziert werden. Das CCD ist in einem Band auf der Seite des Fotodetektors angeordnet, um paralleles Licht zu empfangen, und nur dort, wo ein Objekt das Licht blockiert, wird ein Schatten auf dem CCD reflektiert, so dass es möglich ist, die Länge des Objekts von diesem Teil aus zu messen.

Methode der Lichtintensitätsänderung
Bei dieser Methode befindet sich eine Linse auf der Empfängerseite, und das von der Linse gebündelte Licht wird von einem Lichtempfangselement wie einer Fotodiode erfasst. Die vom Objekt gebündelte Lichtmenge wird um die vom Objekt blockierte Lichtmenge reduziert, und die Länge des Objekts wird aus diesem Verhältnis ermittelt.

2. Fehlerfaktoren von Messungs- und Inspektionsgeräten und Beispiele für Gegenmaßnahmen

Obwohl Messungs- und Inspektionsgeräte den Vorteil der berührungslosen Messung haben, ist Vorsicht geboten, da sie durch Störungen beeinflusst werden. Insbesondere in Bereichen, in denen Vibrationen auftreten, wie z. B. in Produktionsstätten, kann dies zu Fehlern führen, die die geräteeigene Messgenauigkeit übersteigen.

Bei CCD-Fotodetektoren verfügen einige Modelle über eine Abschattungskorrekturfunktion, die eine Kalibrierungskorrektur der Linearität des internen Fotodetektors ermöglicht. In solchen Fällen muss die Kalibrierung vor der eigentlichen Messung durchgeführt werden.

In solchen Fällen ist es wichtig, die Kalibrierungskorrektur vor der eigentlichen Messung durchzuführen.

Was ist ein Strahlungsthermometer?

Ein Strahlungsthermometer ist ein Gerät, das die Temperatur misst, indem es die von einer Substanz abgegebene Infrarotstrahlung erfasst.

Alle Stoffe geben je nach ihrer Temperatur Infrarotstrahlung ab, so dass die Temperatur durch Erfassen der Menge an Infrarotstrahlung gemessen wird. Es kann nicht die Temperatur im Inneren einer Substanz oder die Temperatur eines Gases messen, aber es kann die Temperatur sofort messen, ohne das Objekt zu berühren.

Der Messbereich (Messfleckdurchmesser) und der Messabstand werden durch das Gerät bestimmt, das je nach Situation ausgewählt wird.

Anwendungen von Strahlungsthermometern

Strahlungsthermometer können Temperaturen bei hohen Geschwindigkeiten und auch berührungslos ohne direkten Kontakt messen. Sie eignen sich daher zur Messung der Temperatur von sich bewegenden und rotierenden Objekten sowie von Objekten mit geringer Wärmekapazität, deren Temperatur sich bei Kontakt mit dem Sensor ändert.

Sie werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel in industriellen Prozessen und in der Forschung. Strahlungsthermometer können in folgenden Fällen eingesetzt werden:

• Wenn sich das Objekt bewegt
• Wenn das Objekt von einem elektromagnetischen Feld umgeben ist
• Wenn sich das Objekt in einem Vakuum oder anderer konditionierter Luft befindet

Funktionsweise von Strahlungsthermometern

Alle Materie, auch der Mensch, sendet Infrarotstrahlung aus. Wenn Sie Ihre Handfläche in die Nähe Ihrer Wange legen, spüren Sie Wärme, weil die Haut Ihrer Hand die von Ihrer Wange ausgehende Infrarotstrahlung wahrnimmt. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Temperatur eines Stoffes ist, desto stärker ist die abgegebene Infrarotstrahlung.

Strahlungsthermometer sammeln zunächst die von der Substanz abgegebene Infrarotstrahlung auf einem Sensorelement, dem so genannten Thermosäule. Die Thermosäule ist ein Fühlerelement, das aufgrund der absorbierten Infrarotstrahlung ein elektrisches Signal abgibt.

In der Thermosäule sind mehrere Thermoelemente in Reihe geschaltet, wobei der warme Übergang zur Mitte zeigt, und in der Mitte, wo der warme Übergang liegt, ist eine infrarotabsorbierende Membran angebracht. Das von der Linse gesammelte Licht trifft nur auf die warme Anschlussstelle, wodurch ein Temperaturunterschied zur kalten Anschlussstelle auf der Außenseite entsteht. Dadurch entsteht aufgrund des Seebeck-Effekts eine Spannungsdifferenz, die eine Temperaturmessung ermöglicht.

Die Infrarotstrahlung ist Teil des elektromagnetischen Spektrums und ihre Frequenz liegt zwischen dem sichtbaren Licht und den Radiowellen. Innerhalb dieses Frequenzbereichs werden nur Frequenzen zwischen 0,7 und 20 Mikrometer für praktische Temperaturmessungen verwendet.

Weitere Informationen zu Strahlungsthermometern

1. Genauigkeit von Strahlungsthermometern

Strahlungsthermometer haben eine hohe Genauigkeit von ±1 °C für Allzweckprodukte. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Messbedingungen des Geräts bei der eigentlichen Messung korrekt eingehalten werden, da es sonst zu Messfehlern kommen kann. Die folgenden drei Bedingungen bestimmen die Messgenauigkeit:

Messpunkt
Der Messbereich (oder Messfleckdurchmesser) hängt von der Entfernung zum Messobjekt ab. Im Allgemeinen ist der Messbereich umso größer, je größer der Messabstand ist. Der Messabstand und der messbare Bereich hängen vom Typ des Strahlungsthermometers ab; überprüfen Sie daher diese beiden Bedingungen.

Temperaturdrift
Wenn sich die Umgebungstemperatur des Strahlungsthermometers abrupt ändert, kann sich der Messwert aufgrund der Temperaturänderung ändern. Achten Sie daher darauf, dass sich die Umgebungstemperatur nicht zu schnell ändert.

Emissionsgrad der zu messenden Oberfläche
Strahlungsthermometer messen die Temperatur durch Messung der Intensität der Infrarotstrahlung, die von der Oberfläche des zu messenden Objekts ausgeht. Die Intensität der von dem zu messenden Objekt ausgehenden Infrarotstrahlung wird nicht nur durch die Temperatur des Objekts, sondern auch durch einen Koeffizienten namens Emissionsgrad bestimmt. Daher ist für die Temperaturmessung eine Korrektur um den Emissionsgrad erforderlich.

2. Messung der Körpertemperatur mit Strahlungsthermometern

In den letzten Jahren wird unter dem Einfluss des gestiegenen Hygienebewusstseins die Körpertemperatur zunehmend mit Strahlungsthermometern gemessen. Im Allgemeinen wird bei der Messung der Körpertemperatur in Fällen, in denen die Außentemperatur niedriger ist als die Körpertemperatur, die Körpertemperatur aufgrund der Außentemperatur niedriger angezeigt.

Umgekehrt kann in Fällen, in denen die Außentemperatur höher ist, wie z. B. in der Nähe einer Heizung, eine höhere Temperatur angezeigt werden. Schauen Sie bei der Messung der Körpertemperatur in der Bedienungsanleitung des Strahlungsthermometers nach und führen Sie die Messungen in der richtigen äußeren Umgebung durch.

3. Über Thermografie

Die Thermografie ist ein berührungsloses Gerät zur Messung der Temperatur. Die Thermografie ist ein Gerät, das die Sichtbarmachung der Oberflächentemperatur des gesamten Messobjekts durch eine Farbcodierung in verschiedenen Farbtönen erleichtert. Konkrete Beispiele für ihre Anwendung sind:

• Temperaturverteilung auf der Körperoberfläche einer Person
• Temperaturverteilung aufgrund des Blutflusses in Händen und Füßen
• Erkennung von abnormalen Temperaturen in Maschinen und Geräten
• Verfolgung des Verhaltens von Tieren mit Nachtsichtkameras

Strahlungsthermometer werden im Inneren der Thermografiekamera verwendet.