Beschichtungen vollständig prüfen – kleinste Verschmutzungen detektieren

Bildgebende Fluoreszenzmesstechnik

Fluoreszenz ist ein optisches Phänomen, bei dem Licht nach Absorption von kurzwelligem Licht emittiert wird. Um Fluoreszenz in der Messtechnik einzusetzen, muss eine Lichtquelle, beispielsweise ein Laser, auf das Objekt gerichtet werden, das dann mit einer höheren Wellenlänge als die Lichtquelle zu strahlen beginnt. Durch optische Filter wird das Fluoreszenzlicht vom Anregungslicht getrennt. Zur Detektion werden beispielsweise Kameras oder Fotomultiplier eingesetzt.

Viele Materialen und Stoffe fluoreszieren. Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwischen Stoffen, die sogenannte Eigenfluoreszenz aufweisen, und speziellen Fluoreszenzfarbstoffen verschiedener Wellenlängen, die als Markierung eingesetzt werden. Da viele funktionale Beschichtungen, aber auch Verunreinigungen, eine charakteristische Eigenfluoreszenz aufweisen, können diese insbesondere auf Metall, das nicht fluoresziert, durch Fluoreszenzanalyse detektiert werden.

Neben der reinen Detektion organischer Verunreinigungen auf Oberflächen ist die Auswertung der Spektren sehr aufschlussreich, da viele der in der Produktion zu untersuchenden Stoffe aufgrund ihrer charakteristischen Spektren identifizierbar sind.

Fluoreszenzmesstechnik in der Produktion

In der Produktion ist der Einsatz von Fluoreszenzmesstechnik für die Untersuchung von Oberflächen im Sinne der Qualitätsüberwachung von großer Bedeutung. So ist beispielsweise sicherzustellen, dass Oberflächen vor einer Beschichtung oder einem Lackiervorgang frei von Verschmutzungen sind, Bauteile müssen vor der Montage auf Reinheit, Medizin-Produkte auf Sterilität überprüft werden. Nicht zuletzt hängt die Verwendbarkeit eines Produkts oft von der Einhaltung der Reinheitsanforderungen bei der Herstellung ab.

Fraunhofer IPM entwickelt hochempfindliche, bildgebende Fluoreszenzmesssysteme für ganz unterschiedliche Anwendungen. Als Beispiele seien die 100-Prozent-Kontrolle von beölten Blechen und die Reinheitskontrolle von Metallbauteilen vor dem Schweißen, Löten oder Kleben genannt. Aufgrund der hohen Mess- und Auswertegeschwindigkeit können die Systeme direkt in der Linie eingesetzt werden. Mechanik, Optik, Elektronik, Software und Schnittstellen werden kundenspezifisch angepasst.

Einsatz von Laserscannern bei großen Bauteilen und komplexen Geometrien

Da Prüflinge mitunter so groß sind, dass sie mit einem kamerabasierten Fluoreszenzmesssystem nicht schnell genug untersucht werden können bzw. der Aufwand für das Handling zu groß ist, wurde jüngst eine alternative Methode auf der Basis eines Laserscanners entwickelt. Dabei wird das Bauteil mit einem UV-Laser abgetastet, dessen Strahl über einen Scannerspiegel zweidimensional abgelenkt wird. Eine empfindliche Fotodiode zeichnet das zuvor spektral gefilterte Fluoreszenzlicht auf. In einer eigens hierfür entwickelten Software wird das Bild des Prüflings zusammengesetzt und mit der Fluoreszenzinformation überlagert.