DE20120719U1 - UV irradiation system comprises an irradiation unit and an object carrier which jointly form an irradiation chamber with means for introduction of carbon dioxide gas and for evacuation of air - Google Patents
UV irradiation system comprises an irradiation unit and an object carrier which jointly form an irradiation chamber with means for introduction of carbon dioxide gas and for evacuation of airInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen von 5 Objekten mit ultravioletter (UV) Strahlung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Bestrahlungssystem zum getakteten oder quasi-kontinuierlichen Bestrahlen von einem oder mehreren Objekten nacheinander in einer jeweils separat geschaffenen CO2-Atmosphäre.The present invention relates to an irradiation device for irradiating five objects with ultraviolet (UV) radiation. In particular, the present invention relates to an irradiation system for the timed or quasi-continuous irradiation of one or more objects one after the other in a separately created CO 2 atmosphere.
Bestrahlungsvorrichtungen zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung sind in verschiedenen Variationen bekannt. Grundsätzlich werden durch diese Bestrahlungssysteme mittels der UV-Strahlung Klebstoffe, Lacke, Kunststoffe, Farben usw. getrocknet und/oder ausgehärtet. Dieses Trocknen und Aushärten erfolgt beispielsweise an Objekten wie Compact Discs (CDs), Digital Versatile Dies (DVDs), usw., aber auch an Klebstoffen, mittels derer kleine und kleinste elektronische Bauteile innerhalb der elektronischen Geräte verklebt werden. Weiterhin wird die UV-Strahlung zum Aushärten bzw. Trocknen von Oberflächen, Lacken, Kunststoffen usw. in der Automobilindustrie in der Kunststofffertigung usw. angewendet.Irradiation devices for irradiating objects with UV radiation are known in various variations. Basically, these irradiation systems use UV radiation to dry and/or cure adhesives, varnishes, plastics, paints, etc. This drying and curing takes place, for example, on objects such as compact discs (CDs), digital versatile dies (DVDs), etc., but also on adhesives used to bond small and tiny electronic components within electronic devices. UV radiation is also used to cure or dry surfaces, varnishes, plastics, etc. in the automotive industry, in plastics production, etc.
Allen geschilderten Anwendungen ist gemeinsam, dass die bestrahlten Objekte bzw. Oberflächen durch die von der UV-Strahlung ausgelösten photochemischen Reaktionen abhängig von der Strahlungsenergie getrocknet bzw. ausgehärtet werden. Problematisch ist hierbei, dass der in der Atmosphäre enthaltene Sauerstoff in dem bestrahlten Lack und/oder Klebstoffsystem in Konkurrenzreaktion mit der Vernetzung reagiert, die durch im Lack und/oder Klebstoffsystem enthaltene Photoinitiatoren verursacht wird. Genauer gesagt, reagiert der Sauerstoff mit den Photoinitiatoren-Radikalen bzw. den Doppelbindungen der Bindemittel/Monomere der bestrahlten Oberfläche. Hierdurch verzögert sich die Vernetzung bzw. Aushärtung.What all of the applications described have in common is that the irradiated objects or surfaces are dried or hardened by the photochemical reactions triggered by the UV radiation, depending on the radiation energy. The problem here is that the oxygen contained in the atmosphere in the irradiated paint and/or adhesive system competes with the crosslinking caused by the photoinitiators contained in the paint and/or adhesive system. To be more precise, the oxygen reacts with the photoinitiator radicals or the double bonds of the binders/monomers of the irradiated surface. This delays the crosslinking or hardening.
Üblicherweise wird daher versucht, dieses Problem durch den Einsatz höherer Konzentrationen an Photoinitiatoren und/oder einer höheren UV-Strahlungsdosis zu lösen. Nachteilig ist hierbei, dass sich die Produktionsgeschwindigkeit in Folge der längeren Trocknung bzw. Aushärtung verringert, dass durch die höhere Energie und/oder höhere Photoinitiatoren-Konzentration die Verfahrenskosten erhöht werden und eine erhöhte Geruchsbildung durch die erhöhte Photoinitiatoren-Konzentration und den Restmonomergehalt auftritt.Usually, attempts are made to solve this problem by using higher concentrations of photoinitiators and/or a higher dose of UV radiation. The disadvantages of this are that the production speed is reduced as a result of the longer drying or curing time, that the higher energy and/or higher photoinitiator concentration increases the process costs and that an increased odor occurs due to the increased photoinitiator concentration and the residual monomer content.
Diese Nachteile werden im Stand der Technik, wie z.B. der WO 00/14468, durch eine Vernetzung, d.h. UV-Bestrahlung in einer inerten Atmosphäre mit Stickstoff zuThese disadvantages are overcome in the prior art, such as WO 00/14468, by crosslinking, i.e. UV irradiation in an inert atmosphere with nitrogen to
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verringern versucht. Dabei wird das zu bestrahlende Objekt bzw. die zu bestrahlende Oberfläche während der UV-Bestrahlung mit Stickstoff umspült bzw. in eine Stickstoff-Atmosphäre gebracht. Auch die Verwendung von Stickstoff hat jedoch große Nachteile. Einerseits ist das spezifische Gewicht von Stickstoff kleiner als das spezifische Gewicht von Luft, d.h. der Stickstoff ist sehr flüchtig, wodurch ein sehr hoher Verbrauch an Stickstoff entsteht. Falls der hohe Verbrauch an Stickstoff beschränkt werden soll, ist ein hoher konstruktiver Aufwand für die Abdichtung der inerten Atmosphäre notwendig. Insbesondere hat jedoch Stickstoff als inertes Gas bei der Aushärtung bzw. Trocknung von Objekten unter UV-Strahlung den Nachteil, dass ein hoher Reinheitsgrad an Stickstoff erreicht und aufrecht erhalten werden muss, da bereits bei einem sehr geringen Rest-Sauerstoffgehalt im ppm-Bereich die erwünschten Vorteile der schnellen und effizienten Trocknung bzw. Aushärtung nicht mehr gegeben sind.attempts to reduce this. The object or surface to be irradiated is surrounded by nitrogen during UV irradiation or is placed in a nitrogen atmosphere. However, the use of nitrogen also has major disadvantages. On the one hand, the specific gravity of nitrogen is smaller than the specific gravity of air, i.e. nitrogen is very volatile, which results in very high nitrogen consumption. If the high consumption of nitrogen is to be limited, a lot of design effort is required to seal off the inert atmosphere. In particular, however, nitrogen as an inert gas has the disadvantage that a high degree of nitrogen purity must be achieved and maintained when objects are cured or dried under UV radiation, since the desired advantages of fast and efficient drying or curing are no longer available even with a very low residual oxygen content in the ppm range.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bestrahlungssystem zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung bereit zu stellen, das eine getaktete Bestrahlung von Objekten oder Objektgruppen nacheinander in einer möglichst guten inerten Atmosphäre bei gleichzeitig geringem konstruktivem Aufwand ermöglicht.The present invention is therefore based on the object of providing an irradiation system for irradiating objects with UV radiation, which enables a clocked irradiation of objects or groups of objects one after the other in an inert atmosphere as good as possible while at the same time requiring little construction effort.
Diese Aufgabe wird durch ein Bestrahlungssystem zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Bestrahlungssystem umfaßt eine UV-Bestrahlungseinrichtung zum Bestrahlen eines oder mehrerer Objekte mit UV-Strahlung, einen Objektträger zum Tragen eines oder mehrerer zu bestrahlender Objekte, wobei die UV-Bestrahlungseinrichtung und/oder der Objektträger so ausgestaltet sind, dass sie zum Bestrahlen des oder der auf dem Objektträger angeordneten zu bestrahlenden Objekte zusammengebracht werden können, wobei die UV-Bestrahlungseinrichtung und der Objektträger im zusammengebrachten Zustand eine Bestrahlungskammer bilden, und wobei eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von gasförmigen Kohlendioxid in die Bestrahlungskammer und eine Entlüftungseinrichtung zum Entlüften von Luft aus der Bestrahlungskammer beim Zuführen von gasförmigen Kohlendioxid dergestalt vorgesehen sind, dass sich das oder die Objekte auf dem Objektträger während der Bestrahlung in gasförmigem CO2 befinden.This object is achieved by an irradiation system for irradiating objects with UV radiation according to claim 1. The irradiation system according to the invention comprises a UV irradiation device for irradiating one or more objects with UV radiation, a slide for carrying one or more objects to be irradiated, the UV irradiation device and/or the slide being designed such that they can be brought together for irradiating the object or objects to be irradiated arranged on the slide, the UV irradiation device and the slide forming an irradiation chamber when brought together, and a supply device for supplying gaseous carbon dioxide to the irradiation chamber and a venting device for venting air from the irradiation chamber when supplying gaseous carbon dioxide being provided in such a way that the object or objects on the slide are in gaseous CO 2 during irradiation.
Die Verwendung von gasförmigem CO2 ist erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da gasförmiges CO2 schwerer ist als Luft, d.h. es ist weniger flüchtig, wodurch sich ein entsprechend wesentlich geringerer Verbrauch und entsprechend geringere Kosten als beim im Stand der Technik verwendeten Stickstoff ergeben. Weiterhin kann imThe use of gaseous CO 2 is particularly advantageous according to the invention, since gaseous CO 2 is heavier than air, ie it is less volatile, which results in a correspondingly significantly lower consumption and correspondingly lower costs than with the nitrogen used in the prior art. Furthermore, in the
Vh-I iV-i VI8 Vh-I iV-i VI 8
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Vergleich zum bekannten Stickstoff durch die Verwendung von gasförmigem CO2 eine vergleichbare Qualität bei der Aushärtung bzw. Trocknen auch bei höheren Sauerstoff-Konzentrationen im CO2 von ca. 0,1 bis 10 % erreicht werden. Das bedeutet, dass bei einem einfachen konstruktiven Aufwand eine hohe Güte und Geschwindigkeit bei der UV-Bestrahlung erreicht werden kann. Für die UV-Bestrahlung einzelner Objekte nacheinander bzw. einzelner Gruppen nacheinander in einer getakteten oder quasi-kontinuierlichen Verarbeitung kann erfindungsgemäß mit einem sehr geringen konstruktiven Aufwand eine rasche und qualitativ hochwertige UV-Bestrahlung durchgeführt werden. Die UV-Bestrahlungseinrichtung und der Objektträger mit dem oder den zu bestrahlenden Objekten werden zusammengebracht und bilden eine Bestrahlungskammer. Die Bestrahlungskammer wird mit gasförmigen CO2 geflutet bzw. gefüllt, wonach sofort die UV-Bestrahlung durchgeführt wird. Durch das höhere spezifische Gewicht des gasförmigen CO2 wird die Luft durch die Entlüftungseinrichtung rasch aus der Bestrahlungskammer verdrängt. Das gasförmige CO2 entweicht während der Bestrahlung nicht aus der Entlüftungseinrichtung und bleibt in der Bestrahlungskammer. Nach erfolgter Bestrahlung werden die UV-Bestrahlungseinrichtung und der Objektträger wieder getrennt, wobei das CO2 gegebenenfalls gesammelt und zur weiteren Verwendung wieder aufbereitet werden kann. Vorteilhafterweise sind die UV-Strahlungsquelle(n) der UV-Bestrahlungseinrichtung von der Bestrahlungskammer luftdicht abgetrennt, um Verwirbelungen im CO2 durch die Belüftung/Kühlung der UV-Strahlungsquelle(n) zu vermeiden. Als Trennmaterialien sind UV-durchlässige Materialien wie Glas, Quarz etc. vorteilhaft.In comparison to known nitrogen, by using gaseous CO 2 a comparable quality of curing or drying can be achieved even with higher oxygen concentrations in the CO 2 of approx. 0.1 to 10 %. This means that with simple design effort a high quality and speed of UV irradiation can be achieved. For the UV irradiation of individual objects one after the other or of individual groups one after the other in a clocked or quasi-continuous processing, according to the invention a rapid and high-quality UV irradiation can be carried out with very little design effort. The UV irradiation device and the slide with the object or objects to be irradiated are brought together to form an irradiation chamber. The irradiation chamber is flooded or filled with gaseous CO 2 , after which the UV irradiation is carried out immediately. Due to the higher specific gravity of the gaseous CO 2 the air is quickly displaced from the irradiation chamber by the ventilation device. The gaseous CO 2 does not escape from the ventilation device during irradiation and remains in the irradiation chamber. After irradiation, the UV irradiation device and the slide are separated again, whereby the CO 2 can be collected if necessary and reprocessed for further use. The UV radiation source(s) of the UV irradiation device are advantageously separated from the irradiation chamber in an airtight manner in order to avoid turbulence in the CO 2 caused by the ventilation/cooling of the UV radiation source(s). UV-permeable materials such as glass, quartz, etc. are advantageous as separation materials.
Insgesamt ergibt sich durch das erfindungsgemäße Bestrahlungssystem daher eine konstruktiv einfache, jedoch trotzdem effiziente und schnelle Möglichkeit zur getakteten bzw. quasi-kontinuierlichen UV-Bestrahlung von Objekten oder Objektgruppen nacheinander.Overall, the irradiation system according to the invention therefore provides a structurally simple, yet efficient and fast option for the timed or quasi-continuous UV irradiation of objects or groups of objects one after the other.
Vorteilhafterweise sind eine Anzahl von Objektträgern an einer Bewegungseinrichtung vorgesehen, die die Objektträger nacheinander zu der UV-Bestrahlungseinrichtung bewegt. Die Bewegungseinrichtung kann beispielsweise ein Drehtisch, Fließband oder eine ähnliche Vorrichtung sein, auf der mehrere Objektträger angeordnet sind. Die Objektträger werden jeweils zu der UV-Bestrahlungseinrichtung bewegt, dort angehalten und mit der UV-Bestrahlungseinrichtung zusammengebracht. Nach erfolgter Bestrahlung werden die UV-Bestrahlungseinrichtung und der Objektträger wieder getrennt und der nächste Objektträger in der Reihe wird zur UV-Bestrahlungseinrichtung bewegt. Selbstverständlich können auch mehrere UV-Bestrahlungseinrichtungen die FolgeAdvantageously, a number of slides are provided on a movement device which moves the slides one after the other to the UV irradiation device. The movement device can be, for example, a turntable, conveyor belt or a similar device on which several slides are arranged. The slides are each moved to the UV irradiation device, stopped there and brought together with the UV irradiation device. After irradiation has taken place, the UV irradiation device and the slide are separated again and the next slide in the row is moved to the UV irradiation device. Of course, several UV irradiation devices can also be used in the sequence
sein, die jeweils mehrere der Objektträger auf der Bewegungseinrichtung gleichzeitig verarbeiten.which can process several of the slides on the moving device simultaneously.
Vorteilhafterweise bewegen entsprechende Antriebsmittel die UV-Bestrahlungseinrichtung und den Objektträger zum Bilden der Bestrahlungskammer aufeinander zu. Alternativ können entweder die UV-Bestrahlungseinrichtung oder der Objektträger alleine bewegt werden, um die Bestrahlungskammer zu bilden.Advantageously, corresponding drive means move the UV irradiation device and the specimen slide towards each other to form the irradiation chamber. Alternatively, either the UV irradiation device or the specimen slide alone can be moved to form the irradiation chamber.
Beispielsweise, wenn eine Anzahl von Objektträgern fest an einer Bewegungseinrichtung wie einem Drehtisch angeordnet sind, ist es von Vorteil, wenn sich die UV-Bestrahlungseinrichtung von oben auf die Objektträger zu bewegt.For example, if a number of slides are fixedly arranged on a moving device such as a turntable, it is advantageous if the UV irradiation device moves towards the slides from above.
Vorteilhafterweise weisen die UV-Bestrahlungseinrichtung und/oder der Objektträger Dichtungen zum Abdichten der Bestrahlungskammer auf. Insbesondere an denjenigen Stellen der UV-Bestrahlungseinrichtung und des Objektträgers, die beim Zusammenbringen aufeinander treffen, ist es von Vorteil, entsprechende Dichtungen, beispielsweise aus Gummi, weichen Kunststoff oder dergleichen vorzusehen, um ein Austreten von gasförmigen CO2 aus der gebildeten Bestrahlungskammer zu vermeiden.Advantageously, the UV irradiation device and/or the object carrier have seals for sealing the irradiation chamber. In particular at those points on the UV irradiation device and the object carrier which come into contact when they are brought together, it is advantageous to provide corresponding seals, for example made of rubber, soft plastic or the like, in order to prevent gaseous CO 2 from escaping from the irradiation chamber formed.
Vorteilhafterweise weisen die UV-Bestrahlungseinrichtung und/oder der Objektträger seitliche Wände zum seitlichen Begrenzen der Bestrahlungskammer auf. Entweder können hierbei wohl die UV-Bestrahlungseinrichtung als auch die Objektträger seitliche Wände aufweisen, die beim Zusammenbringen passgenau einander anschließen, um die Bestrahlungskammer zu bilden, oder eine der beiden Komponenten weist alleine die seitlichen Wände auf. Beispielsweise, wenn, wie in einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel, die UV-Bestrahlungseinrichtung den oberen Teil und der Objektträger den unteren Teil der Bestrahlungskammer bilden, ist es von Vorteil, wenn der Objektträger die seitlichen Wände aufweist. Hierdurch sammelt sich das gasförmige CO2 beim Einbringen in die Bestrahlungskammer in den Objektträger, der sozusagen einen Trog bildet. In diesem Fall ist die Frage einer Abdichtung zwischen dem Objektträger und der UV-Bestrahlungseinrichtung nicht zu kritisch, da das gasförmige CO2 in Folge seines im Vergleich zur Luft größeren spezifischen Gewichtes im Objektträger bleibt.Advantageously, the UV irradiation device and/or the slide have side walls to laterally delimit the irradiation chamber. Either the UV irradiation device and the slides can have side walls that fit together precisely when brought together to form the irradiation chamber, or one of the two components has the side walls alone. For example, if, as in another advantageous embodiment, the UV irradiation device forms the upper part and the slide the lower part of the irradiation chamber, it is advantageous if the slide has the side walls. As a result, the gaseous CO 2 collects in the slide when it is introduced into the irradiation chamber, which forms a trough, so to speak. In this case, the question of a seal between the slide and the UV irradiation device is not too critical, since the gaseous CO 2 remains in the slide due to its greater specific gravity compared to air.
Vorteilhafterweise weisen die UV-Bestrahlungseinrichtungen und/oder der Objektträger an ihren die Bestrahlungskammer bildenden Innenseiten ein hoch reflektierendes Material, wie z.B. hochreines Aluminium oder dergleichen auf. Hierdurch wird eine effizientere Bestrahlung des oder der Objekte ermöglicht, da auch von den Wänden bzw. dem Boden und der Decke der BestrahlungskammerAdvantageously, the UV irradiation devices and/or the object carrier have a highly reflective material, such as high-purity aluminum or the like, on their inner sides forming the irradiation chamber. This enables more efficient irradiation of the object(s), since the walls or the floor and ceiling of the irradiation chamber also reflect light.
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reflektiertes UV-Licht zur Bestrahlung beiträgt. Dieses ist insbesondere bei der Bestrahlung von 3-dimensionalen Objekten bzw. von 2-dimensionalen Objekten auf der Ober- und Unterseite von Vorteil.reflected UV light contributes to the irradiation. This is particularly advantageous when irradiating 3-dimensional objects or 2-dimensional objects on the top and bottom.
Vorteilhafterweise ist die Zuführeinrichtung zum Zuführen von gasförmigen CO2 an der UV-Bestrahlungseinrichtung und/oder dem Objektträger angeordnet. Falls die UV-Bestrahlungseinrichtung oder der Objektträger stationär angeordnet sind, ist es von Vorteil, wenn die Zuführeinrichtung am jeweils stationären Element angeordnet ist. Dies verringert den konstruktiven Aufwand erheblich.Advantageously, the feed device for feeding gaseous CO 2 is arranged on the UV irradiation device and/or the object carrier. If the UV irradiation device or the object carrier are arranged stationary, it is advantageous if the feed device is arranged on the respective stationary element. This significantly reduces the construction effort.
Vorteilhafterweise umfassen die UV-Bestrahlungseinrichtung und/oder der Objektträger einen Sauerstoff-Sensor zum Messen des Sauerstoffgehaltes in der Bestrahlungskammer. Hierdurch kann einerseits der optimale Zeitpunkt bestimmt werden, bei dem UV-Bestrahlung begonnen werden kann, beispielsweise wenn der Sauerstoffgehalt unter einen voreingestellten Schwellenwert gefallen ist, der beispielsweise bei 10 % liegt. Weiterhin kann der Sauerstoffgehalt während der UV-Bestrahlung gemessen werden, um die Qualität der Bestrahlung sicher zu stellen.Advantageously, the UV irradiation device and/or the specimen slide comprise an oxygen sensor for measuring the oxygen content in the irradiation chamber. This makes it possible to determine the optimal time at which UV irradiation can begin, for example when the oxygen content has fallen below a preset threshold value, which is, for example, 10 % . Furthermore, the oxygen content can be measured during UV irradiation in order to ensure the quality of the irradiation.
In der folgenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Bestrahlungssystems in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denenIn the following description, preferred embodiments of the irradiation system according to the invention are explained with reference to the accompanying drawings, in which
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Bestrahlungssystems mit einerFig. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of an irradiation system according to the invention with a
UV- Bestrahlungseinrichtung und einem Objektträger in zusammengebrachtemUV irradiation device and a slide in combined
Zustand,Condition,
Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Bestrahlungssystems,Fig. 2 is a plan view of the irradiation system shown in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Querschnittansicht eines zweitenFig. 3 is a schematic cross-sectional view of a second
Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Bestrahlungssystems mit einerEmbodiment of an irradiation system according to the invention with a
UV- Bestrahlungseinrichtung und einem Objektträger im zusammengefügten Zustand, undUV irradiation device and a slide in the assembled state, and
Fig. 4 eine Draufsicht auf das in Fig. 3 gezeigte Bestrahlungssystem zeigen.Fig. 4 shows a plan view of the irradiation system shown in Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Bestrahlungssystems 1 zum Bestrahlen von Objekten mit UV-Strahlung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Hierbei sind in Fig. 1 eine UV-Bestrahlungseinrichtung 2Fig. 1 shows a schematic cross-sectional view of an irradiation system 1 according to the invention for irradiating objects with UV radiation according to a first embodiment. In Fig. 1, a UV irradiation device 2
zum Bestrahlen eines oder mehrerer Objekte mit UV-Strahlung und ein Objektträger 14 zum Tragen eines Objekts 15 im zusammengebrachten Zustand dargestellt.for irradiating one or more objects with UV radiation and a slide 14 for carrying an object 15 in the assembled state.
Bevor die UV-Bestrahlungseinrichtung 2 und der Objektträger 14 zusammengebracht werden, wird der Objektträger 14, der beispielsweise auf einem Drehtisch oder auf einem Fließband angeordnet ist, seitlich aus der Taktrichtung zugeführt. Daraufhin werden die UV-Bestrahlungseinrichtung 2 und der Objektträger 14 aufeinander zubewegt und zusammengeführt, so dass sie eine Bestrahlungskammer bilden, in der das Objekt 15 mit UV-Strahlung bestrahlt wird. Die UV-Bestrahlungseinrichtung 2 ist mit Antriebsmitteln verbunden, die eine Hubbewegung ermöglichen. In ähnlicher Weise ist der Objektträger 14 über eine Verbindung 18 mit entsprechenden Antriebsmitteln verbunden, die ebenfalls eine Hubbewegung ermöglichen.Before the UV irradiation device 2 and the object carrier 14 are brought together, the object carrier 14, which is arranged for example on a turntable or on a conveyor belt, is fed laterally from the cycle direction. The UV irradiation device 2 and the object carrier 14 are then moved towards each other and brought together so that they form an irradiation chamber in which the object 15 is irradiated with UV radiation. The UV irradiation device 2 is connected to drive means which enable a lifting movement. In a similar way, the object carrier 14 is connected via a connection 18 to corresponding drive means which also enable a lifting movement.
Die UV-Bestrahlungseinrichtung 2 umfaßt eine oder mehrere UV-Lampen, wie z.B.The UV irradiation device 2 comprises one or more UV lamps, such as e.g.
ein Langbogenstrahler, einen Lichtleiter-Punktstrahler oder dergleichen. Sie besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 3 mit entsprechenden Seitenwänden mit einem elektrischen Anschluß 4, Pneumatik-Anschlüssen 6, 7 für den nicht gezeigten Verschlußmechanismus, sowie einem Abluft-Anschluß 5 auf der oberen Seite, wie in der Draufsicht der UV-Bestrahlungseinrichtung von Fig. 2 dargestellt ist. Weiterhin sind Zuluft-Schlitze 8 auf der Oberseite der UV-Bestrahlungseinrichtung 21 vorgesehen.a long arc radiator, a light guide point radiator or the like. It consists essentially of a housing 3 with corresponding side walls with an electrical connection 4, pneumatic connections 6, 7 for the closure mechanism (not shown), and an exhaust air connection 5 on the upper side, as shown in the top view of the UV irradiation device in Fig. 2. Furthermore, air supply slots 8 are provided on the top of the UV irradiation device 21.
Die untere Seite der UV-Bestrahlungseinrichtung 2, d.h. diejenige Seite, an der UV-Strahlung austritt, ist durch eine Deckelplatte 9 abgeschlossen, die nach unten eine Öffnung zum Durchtreten der UV-Strahlung freigibt und seitlich nach außen einen Rand bildet. In diesem Rand sind Zuführeinrichtungen 10, beispielsweise durch entsprechende Rohre, für die Zufuhr von gasförmigem CO2 in die mit dem Objektträger 14 gebildete Bestrahlungskammer vorgesehen. Weiterhin weist die Deckelplatte 9 Entlüftungslöcher 11 zum Entlüften von Luft aus der Bestrahlungskammer beim Zuführen des gasförmigen CO2 auf. Da gasförmiges CO2 ein höheres spezifisches Gewicht als Luft hat, wird die Luft beim Eintreten des CO2 in die Bestrahlungskammer nach oben hin verdrängt und tritt aus den Entlüftungslöchern 11 aus.The lower side of the UV irradiation device 2, i.e. the side from which UV radiation emerges, is closed off by a cover plate 9, which opens an opening at the bottom for the UV radiation to pass through and forms an edge at the sides. In this edge, feed devices 10, for example through corresponding pipes, are provided for the feed of gaseous CO 2 into the irradiation chamber formed with the slide 14. The cover plate 9 also has vent holes 11 for venting air from the irradiation chamber when the gaseous CO 2 is fed in. Since gaseous CO 2 has a higher specific weight than air, the air is displaced upwards when the CO 2 enters the irradiation chamber and exits from the vent holes 11.
Seitlich an die Deckelplatte 9 schließen sich Seiten wände 12 an, die beispielsweise einstückig mit der Deckelplatte 9 ausgebildet sein können. Die Seiten wände 12 bilden im zusammen gefügten Zustand mit dem Objektträger 14 die Seitenwände der Bestrahlungskammer.Side walls 12 are connected to the cover plate 9 and can be formed integrally with the cover plate 9. When joined together with the object carrier 14, the side walls 12 form the side walls of the irradiation chamber.
Der Objektträger 14 umfaßt eine Trägerplatte 16, auf der ein zu bestrahlendes Objekt 15 gelagert und gegebenenfalls gehalten wird. Die Trägerplatte 16 ist auf einer Bodenplatte 17 angeordnet, die im wesentlichen die gleichen Maßen und die gleiche Form aufweist wie die Deckelplatte 9 der UV-Bestrahlungseinrichtung 2. Am Außenrand der Deckelplatte 17 sind Dichtungen 19 angeordnet, die mit den Seitenwänden 12 der UV-Bestrahlungseinrichtung 2 dergestalt zusammenwirken, dass die Bestrahlungskammer abgedichtet ist und kein gasförmiges CO2 austreten kann. Alternativ können die Dichtungselemente auch am unteren Rand der Seitenwände 12 angeordnet sein. Die Ausgestaltung der Dichtungen ist beliebig, beispielsweise 1C können Kunststoff materialien oder Gummi zum Einsatz kommen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Dichtungen 19 durch eine vom Rand der Bodenplatte 17 umlaufende Doppelwand gebildet, wobei die Seitenwände 12 zwischen die beiden Wände der Doppelwand eingeführt werden.The object carrier 14 comprises a carrier plate 16 on which an object 15 to be irradiated is stored and optionally held. The carrier plate 16 is arranged on a base plate 17 which has essentially the same dimensions and the same shape as the cover plate 9 of the UV irradiation device 2. Seals 19 are arranged on the outer edge of the cover plate 17 and interact with the side walls 12 of the UV irradiation device 2 in such a way that the irradiation chamber is sealed and no gaseous CO 2 can escape. Alternatively, the sealing elements can also be arranged on the lower edge of the side walls 12. The design of the seals is arbitrary; for example, plastic materials or rubber can be used. In the exemplary embodiment shown, the seals 19 are formed by a double wall running around the edge of the base plate 17, with the side walls 12 being inserted between the two walls of the double wall.
Nach dem Zusammenführen des Objektträgers 14 und der UV-Bestrahlungseinrichtung 2 wird gasförmiges CO2 durch die Zuführeinrichtungen in die Bestrahlungskammer eingebracht und gleichzeitig die darin enthaltene Luft aus den Entlüftungsöffnungen 11 entlüftet. Das Befüllen mit gasförmigen CO2 kann entweder nach dem Einbringen eines vorbestimmten Volumens stoppen, oder es kann ein Füllpegel-Sensor z.B. ein O2-Sensor vorgesehen sein, der bei Erreichen eines vorgegebenen Füllstandes die Zufuhr von CO2 unterbricht. Allgemein ist es von Vorteil, das oder die zu bestrahlende Objekte möglichst hoch mit gasförmigem CO2 zu bedecken, da dann der Sauerstoffgehalt am Ort des Objektes geringer ist. An der Oberfläche oder in der Nähe der Oberfläche des gasförmigen CO2 ist immer ein bestimmter Restgehalt an einem diffundiertem Sauerstoff vorhanden. Zur Sicherstellung der Qualität der UV-Bestrahlung kann vorteilhafterweise in der Nähe der zu bestrahlenden Objekte ein Sauerstoff-Sensor vorgesehen sein, der den Sauerstoffgehalt misst. Falls der Sauerstoffgehalt einen vorbestimmten Wert überschreitet, beispielsweise 10 %, so kann ein Alarmsignal ausgegeben werden, das dem Bedienpersonal anzeigt, dass die UV-Bestrahlung möglicherweise weniger gut ist als geplant.After the object carrier 14 and the UV irradiation device 2 have been brought together, gaseous CO 2 is introduced into the irradiation chamber through the feed devices and at the same time the air contained therein is vented from the vent openings 11. Filling with gaseous CO 2 can either stop after a predetermined volume has been introduced, or a fill level sensor, e.g. an O 2 sensor, can be provided which interrupts the supply of CO 2 when a predetermined fill level is reached. In general, it is advantageous to cover the object or objects to be irradiated with as much gaseous CO 2 as possible, since the oxygen content at the location of the object is then lower. A certain residual content of diffused oxygen is always present on the surface or near the surface of the gaseous CO 2. To ensure the quality of the UV irradiation, an oxygen sensor which measures the oxygen content can advantageously be provided near the objects to be irradiated. If the oxygen content exceeds a predetermined value, for example 10%, an alarm signal can be issued, alerting the operator that the UV irradiation may be less effective than planned.
Anders als in Fig. 1 dargestellt können auf dem Objektträger 14 auch mehrere zu bestrahlende Objekte angeordnet sein. Weiterhin können die Zuführeinrichtungen 10 zum Zuführen des gasförmigen CO2 in die Bestrahlungskammer auch am Objektträger 14, beispielsweise in der Bodenplatte 17 angeordnet sein. Weiterhin sind in der Fig. 1 dargestelltem Beispiel die UV-Bestrahlungseinrichtung 2 und der Objektträger 14 dergestalt angeordnet, dass sie den oberen bzw. unteren Teil der Bestrahlungskammer bilden. Dies ist hinsichtlich des höheren spezifischen GewichtesUnlike shown in Fig. 1, several objects to be irradiated can also be arranged on the object carrier 14. Furthermore, the feed devices 10 for feeding the gaseous CO 2 into the irradiation chamber can also be arranged on the object carrier 14, for example in the base plate 17. Furthermore, in the example shown in Fig. 1, the UV irradiation device 2 and the object carrier 14 are arranged in such a way that they form the upper and lower parts of the irradiation chamber, respectively. This is due to the higher specific weight
des gasförmigen CO2 im Vergleich zur Luft vorteilhaft. Es können jedoch auch andere Anordnungen gewählt werden.of the gaseous CO 2 is advantageous compared to air. However, other arrangements can also be chosen.
In der Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bestrahlungssystemes 20 dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3 eine UV-Bestrahlungseinrichtung 21 und einen Objektträger 29 im zusammengebrachten Zustand. Die UV-Bestrahlungseinrichtung 21 umfaßt einen mit einem Lichtwellenleiter 25 verbundenen Lichtleiter-Punktstrahler 24 als UV-Lampe, der in einer Grundplatte 22 gehalten ist. In der Grundplatte 22 sind Zuführeinrichtungen 26 zum Zuführen von gasförmigen CO2 in die Bestrahlungskammer vorgesehen. Außen an die Grundplatte 22 schließt sich ein Deckelring 23 an, in dem sich Entlüftungsöffnungen 27 zum Entlüften von Luft aus der Bestrahlungskammer beim Einfüllen von gasförmigen CO2 vorgesehen sind. An der oberen Seite der UV-Bestrahlungseinrichtung 21 ist eine Verbindung (nicht gezeigt) zu Antriebsmitteln vorgesehen, die eine Hubbewegung der UV-Bestrahlungseinrichtung 21 hin zu und weg von dem Objektträger 29 bewirken.Fig. 3 shows a schematic cross-sectional view of a second embodiment of an irradiation system 20 according to the invention. Fig. 3 shows a UV irradiation device 21 and a specimen slide 29 in the assembled state. The UV irradiation device 21 comprises a light guide point emitter 24 connected to a light waveguide 25 as a UV lamp, which is held in a base plate 22. In the base plate 22, feed devices 26 are provided for feeding gaseous CO 2 into the irradiation chamber. A cover ring 23 is connected to the outside of the base plate 22, in which vent openings 27 are provided for venting air from the irradiation chamber when gaseous CO 2 is filled in. On the upper side of the UV irradiation device 21, a connection (not shown) to drive means is provided, which cause a lifting movement of the UV irradiation device 21 towards and away from the specimen slide 29.
Der Objektträger 29 umfaßt eine Trägerplatte 30, auf der ein zu bestrahlendes Objekt 31 angeordnet ist. Die Trägerplatte 30 ist von einer Bodenplatte 33 gehalten, an die sich einstückig Seitenwände 34 anschließen. Beim oberen Rand der Seitenwände 34 sind Dichtungen 36 vorgesehen, und zwar um die Bestrahlungskammer abzudichten. Die Dichtungen 36 können alternativ auch am äußeren Rand der Deckelplatte 23 der UV-Bestrahlungseinrichtung 21 vorgesehen sein.The object carrier 29 comprises a carrier plate 30 on which an object 31 to be irradiated is arranged. The carrier plate 30 is held by a base plate 33, to which side walls 34 are integrally connected. Seals 36 are provided at the upper edge of the side walls 34 in order to seal the irradiation chamber. The seals 36 can alternatively also be provided on the outer edge of the cover plate 23 of the UV irradiation device 21.
Der Objektträger 29 weist weiterhin eine Verbindung 35 zu Antriebsmitteln auf, die eine Hubbewegung hin zu und weg von der UV-Bestrahlungseinrichtung 21 bewirken.The object carrier 29 further comprises a connection 35 to drive means which effect a lifting movement towards and away from the UV irradiation device 21.
Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf die UV-Bestrahlungseinrichtung 21 von Fig. 3. Hierbei sind die Zuführeinrichtungen 26, beispielsweise kleine Rohre zum Zuführen des CO2 in die Bestrahlungskammer und die Entlüftungslöcher 27 zum Entlüften der Luft zu erkennen.Fig. 4 shows a schematic plan view of the UV irradiation device 21 of Fig. 3. Here, the supply devices 26, for example small tubes for supplying the CO 2 into the irradiation chamber and the vent holes 27 for venting the air can be seen.
Die gegenseitige Bewegung der UV-Bestrahlungseinrichtung 21 und des Objektträgers 29 sowie die Vorgehensweise beim Bestrahlen eines oder mehrerer Objekte sind identisch mit den Funktionen und Eigenschaften, die im Bezug auf das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel erläutert wurden. Auch im Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 können ein Sauerstoff-Sensor und/oder ein Meßpegel-Sensor vorgesehen sein.The mutual movement of the UV irradiation device 21 and the object carrier 29 as well as the procedure for irradiating one or more objects are identical to the functions and properties that were explained with reference to the embodiment shown in Figures 1 and 2. An oxygen sensor and/or a measuring level sensor can also be provided in the embodiment of Figures 3 and 4.
Weiterhin ist hervorzuheben, dass die Innenseiten der Grundplatte 22, der Deckelplatte 23, der Seitenwände 34, der Bodenplatte 33 und der Trägerplatte 30 mit einem hoch reflektierendem Material 28 versehen sind. Das hoch reflektierende Material gewährleistet eine möglichst hundertprozentige Reflektion der UV-Strahlung, so dass auch 3-dimensionale Objekte effektiv bestrahlt werden können. Das hochreflektierende Material 28 ist beispielsweise hochreines Aluminium. Das gleiche gilt für die Innenseiten der Deckelplatte 9, der Seiten wände 12, der Bodenplatte 13 und des Objektträgers 14 des ersten Ausführungsbeispieles, die ebenfalls mit einem hochreflektierenden Material 13 versehen sind.It should also be emphasized that the insides of the base plate 22, the cover plate 23, the side walls 34, the bottom plate 33 and the carrier plate 30 are provided with a highly reflective material 28. The highly reflective material ensures that the UV radiation is reflected as completely as possible, so that even 3-dimensional objects can be effectively irradiated. The highly reflective material 28 is, for example, high-purity aluminum. The same applies to the insides of the cover plate 9, the side walls 12, the bottom plate 13 and the object carrier 14 of the first embodiment, which are also provided with a highly reflective material 13.
Claims (9)
einer UV-Bestrahlungseinrichtung (2; 21)zum Bestrahlen eines oder mehrerer Objekte mit UV-Strahlung,
einem Objektträger (14; 29) zum Tragen eines oder mehrerer zu bestrahlender Objekte, (15; 31)
wobei die UV-Bestrahlungseinrichtung und/oder der Objektträger so ausgestaltet sind,
dass sie zum Bestrahlen des oder der auf dem Objektträger angeordneten zu bestrahlenden Objekte zusammengebracht werden können, wobei die UV- Bestrahlungseinrichtung und der Objektträger im zusammengebrachten Zustand eine Bestrahlungskammer bilden, und wobei eine Zuführeinrichtung (10; 26) zum Zuführen von gasförmigem Kohlendioxid (CO2) die Bestrahlungskammer und eine Endüftungseinrichtung (11; 27) zum Entlüften von Luft aus der Bestrahlungskammer beim Zuführen von gasförmigem CO2 dergestalt vorgesehen sind, daß sich das oder die Objekte auf dem Objektträger während der Bestrahlung in gasförmigem CO2 befinden. 1. Irradiation system ( 1 ; 20 ) for irradiating objects with ultraviolet (UV) radiation, with
a UV irradiation device ( 2 ; 21 ) for irradiating one or more objects with UV radiation,
a slide ( 14 ; 29 ) for carrying one or more objects to be irradiated, ( 15 ; 31 )
wherein the UV irradiation device and/or the specimen slide are designed such that
that they can be brought together for irradiating the object or objects to be irradiated arranged on the slide, wherein the UV irradiation device and the slide form an irradiation chamber when brought together, and wherein a supply device ( 10 ; 26 ) for supplying gaseous carbon dioxide (CO 2 ) to the irradiation chamber and a venting device ( 11 ; 27 ) for venting air from the irradiation chamber when supplying gaseous CO 2 are provided in such a way that the object or objects on the slide are in gaseous CO 2 during irradiation.
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