LOT-QuantumDesign
Unser Partner Macken

Wärmebildplatten

von Macken

Mit den Wärmebildplatten von Macken kann IR-Laserstrahlung in Echtzeit und mit hoher Auflösung sichtbar gemacht werden. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen.

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Funktionsweise

Mit Hilfe von thermisch empfindlichem Phosphor wird IR Laserstrahlung auf der Bildplatte sichtbar gemacht. Wenn sie angestrahlt wird, fluoresziert der Phosphor ein langwelliges, ultraviolettes Licht (360 nm).  Die Intensität der Fluoreszenz nimmt mit ansteigender Temperatur ab.

Trifft ein IR-Laserstrahl auf die thermisch empfindliche Oberfläche, steigt die Oberflächentemperatur durch die absorbierte Energie an und erzeugt ein entsprechendes thermisches Bild.  Wird die Oberfläche gleichzeitig mit UV-Licht angestrahlt, erscheint das erzeugte Muster als dunkles Bild auf hellem Hintergrund. Unterschiedliche Empfindlichkeitsbereiche entstehen durch die Verwendung unterschiedlicher Phosphore und verschieden dicker Isolierungen zwischen dem Phosphor und dem Wärmebecken aus eloxiertem Aluminium.

Die Oberfläche kann mit jeder langwelligen, ultravioletten Lichtquelle angestrahlt werden. Am besten eignet sich jedoch die UV-Lampe Modell 22-UV von Macken. Durch ihre handliche Größe und die hohe Leuchtkraft kann sie bequem auch außerhalb des Arbeitsbereiches positioniert werden.

Wenn ein IR-Laserstrahl auf die thermisch empfindliche Oberfläche trifft, steigt die Oberflächentemperatur durch die absorbierte Energie an und erzeugt ein entsprechendes thermisches Bild. Wenn die Oberfläche gleichzeitig mit UV-Licht angestrahlt wird, erscheint das erzeugte Muster als dunkles Bild auf hellem Hintergrund. Unterschiedliche Empfindlichkeitsbereiche entstehen durch die Verwendung unterschiedlicher Phosphore und verschieden dicker Isolierungen zwischen dem Phosphor und dem Wärmebecken aus eloxiertem Aluminium.

Die Leistungsdichte von CO2-Laserstrahlung reicht von Strahlung, die problemlos Löcher in Stahl brennt, bis zu Strahlen, die man kaum auf der Haut spürt. Deshalb haben wir acht verschiedene Oberflächen im Angebot, deren Empfindlichkeitsbereiche sich überlappen und einen breiten Bereich von 200 Watt/cm2 bis 0,01 Watts/cm2 abdecken. Die kleinstmögliche messbare Leistung eines fokussierten Strahls liegt bei unter 0.001 Watt. 

Die Wärmebildplatte 22-A hat vier Oberflächen, die alle gängigen Leistungsdichten von CO2-Lasern abdecken. Geringere Leistungsdichten, wie man sie in optischen Systemen und Divergenzstrahlen findet, werden durch die Wärmebildplatte Modell 22-B abgedeckt.

Alle Bildplatten (22-A und 22-B) haben die folgenden Abmessungen: 15,24 cm x 7,62 cm x 2,54 cm. Beide Seiten der Platte haben jeweils 2 empfindliche Oberflächen in der Größe 7,62 cm x 7,62. Unsere UV-Lampe (22-UV) hat die Abmessung 15,24 cm x 5,08 cm x 5,08 cm.

Verlustleistung

Eine Wärmebildplatte kann Strahlen von bis zu 200 W abbilden. Man muss sie jedoch aus dem Strahl nehmen und abkühlen lassen, sobald man einen starken Abfall der Fluoreszenz bemerkt. Das passiert, wenn die Platte eine Leistung von 15.000 Wattsekunden absorbiert hat.  Eine Leistung bis 30 W kann uneingeschränkt abgebaut werden.

Sicherheit

Es wurden bestimmte Vorkehrungen getroffen um Spiegelreflektionen an den Wärmebildplatten zu verhindern. Die thermisch empfindlichen Oberflächen sowie das eloxierte Aluminium sind mattiert, so dass bei 10,6 µm kaum Oberflächenspiegelung vorhanden ist.  Dennoch sollten bei der Arbeit mit Lasern  immer Sicherheitsvorkehrungen, wie z. B. das Tragen einer Schutzbrille, getroffen werden.

Bildplatten-Set

Die Bildplatten 22-A und 22-B sowie die UV Lampe 22-UV können entweder einzeln oder als Komplettset (inkl. Aufbewahrungsbox) gekauft werden. Wir empfehlen bei Erstkauf das Set, weil damit alle möglichen Leistungsdichten, die bei ungleichmäßiger Strahlung entstehen, abgedeckt sind.

Spezifikation

Die folgende Tabelle zeigt die Spezifikationen der acht Oberflächen gemessen bei 8 bis 12 µm. Um sie bei 4 - 8 µm zu verwenden, multiplizieren Sie die Spalten a, b und c mit 2. Um sie bei 2 - 4 µm zu verwenden, multiplizieren Sie die Spalten a, b und c mit 2,5.

Model number Surface number Normal sensitivity range (a) [W/cm2] Minimum power density (b) [W/cm2] Damage threshold (c) [W/cm2] Response time (d) [s] Resolution (e) [lines/inch]
22-A 1 60 - 200 16 800 <0.03 >300
2 30 - 100 8 600 <0.03 >300
3 15 - 50 4 350 0.03 300
4 7.5 - 25 2 200 0.03 200
22-B 5 3.3 - 11 0.9 100 0.06 100
6 1.5 - 5 0.4 44 0.15 50
7 0.4 - 2.4 0.06 24 0.2 100
8 0.06 - 0.4 0.01 4 1.0 16

a) The normal sensitivity range is the spread of power densities which can be easily viewed with no reduction in background illumination. The upper power density occurs when the surface becomes saturated, turning the area completely black and making it incapable of displaying any further detail within the beam.
b) The minimum-detectable power densities are the lowest power densities observable under the most favorable illumination levels. For this sensitivity the room lights must be dimmed and the level of ultraviolet illumination decreated to produce a dim fluorescence.
c) Damage threshold is the power density which produces a permanent change in the thermal- sensitive surface. This occurs at power factors at least four times greater than saturation. Therefore, when saturation occurs, a lower sensitivity surface should be used to display the beam.
d) The response time is the length of time it takes a change in the beam to be displayed as a change in the thermal image.
e) The resolution of a surface is the maximum number of dark and light line pairs which can be displayed with good contrast. For comparison, the resolution of a newspaper photograph is approximately 70 lines/inch. Two CO2 laser beams intersecting at an angle of two degrees produce an 80 line/inch interference pattern.

Ordering Information
51362 Thermal image plate, model 22-A
51361 Thermal image plate, model 22-B
51349-01 Ultraviolet lamp, model 22-UV with CE
51360 Thermal image kit, model 22-K (includes model 22-A, 22-B, 22-UV and fabric case)
Prices on custom thermal image surfaces are available upon request. These include larger sizes, models or coatings applied  to supplied parts.

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Uwe Schmidt
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