Beschichtungen vollständig prüfen – kleinste Verschmutzungen detektieren

Bildgebende Fluoreszenzmesstechnik

Viele Materialen und Stoffe fluoreszieren, sie leuchten also nach Bestrahlung mit Licht, insbesondere UV-Licht. Mit diesem Verfahren kann man fluoreszierende Stoffe außerordentlich sensitiv nachweisen. Da viele funktionale Beschichtungen, aber auch Verunreinigungen, eine charakteristische Eigenfluoreszenz aufweisen, können diese durch Fluoreszenzanalyse detektiert werden.

Um Fluoreszenz in der Messtechnik einzusetzen, muss eine Lichtquelle, beispielsweise ein Laser oder eine LED, auf das Objekt gerichtet werden, das dann mit einer größeren Wellenlänge als die der Lichtquelle strahlt. Durch optische Filter wird das Fluoreszenzlicht vom Anregungslicht getrennt. Zur Detektion werden Kameras oder Fotomultiplier eingesetzt. Neben der reinen Detektion organischer Verunreinigungen auf Oberflächen ist die Auswertung der Spektren sehr aufschlussreich, da man in manchen Fällen anhand der Spektren Stoffe unterscheiden kann.

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 Reinheit und 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. Außerdem können mit dieser Technik transparente, organische Beschichtungen auf Vollständigkeit und Dicke geprüft werden. 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 Kameratechnik und Laserscannern

Kleine Objekte bis zu einigen 100 cm² werden hochauflösend mit dem System F-Camera untersucht. Dieses System ermöglicht eine hochauflösende Bildgebung, bei der die Fluoreszenz –  unter anderem auch in Kombination mit anderen Bildgebungsverfahren – sehr aussagekräftige Bilddaten generiert. Da Prüflinge mitunter so groß sind, dass sie mit einem kamerabasierten Fluoreszenzmesssystem nicht schnell genug untersucht werden können, wurde mit dem F-Scanner ein alternatives System auf 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.