在(zài)塗裝(zhuāng)，粘接(jiē)和焊(hàn)接等(děng)工業生(shēng)產工藝中，表(biǎo)麵的化學和電(diàn)解殘留物會引(yǐn)起產(chǎn)品的質(zhì)量問題(tí)，因(yīn)此需要不(bù)斷(duàn)提高對(duì)產(chǎn)品(pǐn)的質量(liáng)要求(qiú)和優化更高(gāo)效(xiào)的(dí)生產(chǎn)方法，例(lì)如(rú)在(zài)粘(nián)接和(hé)焊(hàn)接(jiē)工藝需要對(duì)表麵進行清洗(xǐ)及檢(jiǎn)測其表麵(miàn)清(qīng)潔度。熒光測(cè)量(liáng)以(yǐ)它高(gāo)靈敏度，快(kuài)速測(cè)試和非(fēi)接(jiē)觸式測(cè)量(liáng)為(wéi)特(tè)點(diǎn)，成為一(yī)種合適且(qiě)已驗(yàn)證過的表(biǎo)麵無(wú)損(sǔn)檢(jiǎn)測方(fāng)法(fǎ)。在(zài)這(zhè)項技(jì)術(shù)中(zhōng)，德國SITA Messtechnik GmbH公司在(zài)工業製造(zào)中的便攜(xié)式設備和(hé)集成(chéng)在綫檢測係統的(dí)開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)和(hé)全球(qiú)應(yīng)用(yòng)擁有(yǒu)20年的豐(fēng)富(fù)經(jīng)驗。

物理(lǐ)學中的(dí)熒光

熒光是一(yī)種發光(guāng)形式。發光是(shì)指在原(yuán)子或分子激(jī)發後發(fā)光。在光子發(fā)射(shè)(光(guāng))的(dí)情(qíng)況(kuàng)下，它被稱(chēng)為(wéi)光致(zhì)發光。

熒光機理如圖(tú)1所(suǒ)示。為(wéi)了激發熒(yíng)光，采(cǎi)用(yòng)紫外光源照射測試表麵。表(biǎo)麵(miàn)上的(dí)汙染物吸收(shōu)高能(néng)量(liáng)輻射(shè)(1)。 受(shòu)光(guāng)子激(jī)發，電(diàn)子(zǐ)達到更(gēng)高(gāo)的(dí)能(néng)級(jí)(2)激(jī)發態(tài)。激(jī)發(fā)的分子(zǐ)與其環境碰(pèng)撞並釋(shì)放(fàng)一(yī)小(xiǎo)部分吸收(shōu)的(dí)能量(3)。剩餘能(néng)量(liáng)作為發射(shè)(4)進行(háng)釋(shì)放，並且電子(zǐ)從(cóng)激發態返回到其(qí)最初狀(zhuàng)態(tài)。發射的光子(zǐ)能量較低，因此釋放(fàng)長(cháng)波(5)。這種(zhǒng)能(néng)量差(chà)異(yì)稱(chēng)為“Stokes shift 斯托克斯位(wèi)移(yí)”。

熒(yíng)光向各(gè)個方向進行擴(kuò)散(sàn)發射(如(rú)來(lái)自(zì)點光源)，並在納秒(miǎo)(10 ^-9 秒)後消失。光(guāng)漂(piāo)白性(xìng)可使熒光特(tè)征消失(shī)。

Fluorophore 熒光(guāng)團(tuán)

熒光團是指分子內(nèi)的(dí)一(yī)個(gè)官能(néng)團(tuán)，由於存(cún)在許(xǔ)多(duō)π-係統，能(néng)夠(gòu)吸收(shōu)特定(dìng)波長的(dí)能(néng)量(liáng)並(bìng)重新(xīn)發射另一(yī)個(gè)波長的能量。

在(zài)π-係統中(zhōng)，兩個(gè)原子通過(guò)雙鍵(jiàn)連接，這意(yì)味著(zhuó)兩個原(yuán)子各自為鍵(jiàn)提供兩對(duì)電(diàn)子(zǐ)。那(nà)些(xiē)電子(zǐ)很(hěn)容易(yì)受(shòu)到(dào)熒光(guāng)的(dí)激(jī)發(fā)。發射(shè)的熒光(guāng)輻射的波(bō)長(cháng)和數量(liáng)取(qǔ)決於(yú)熒(yíng)光團，其(qí)數量和化學(xué)環(huán)境。

熒光(guāng)素，一(yī)種(zhǒng)重(zhòng)要的熒(yíng)光染料(liào)，如圖2所(suǒ)示(shì)。熒光素含(hán)有許多(duō)雙鍵(jiàn)，因此顯(xiǎn)示出(chū)明顯的熒光(guāng)。

熒(yíng)光團(tuán)的熒(yíng)光(guāng)效率(shuài)的(dí)特征(zhēng)在於量(liáng)子產率Q.它(tā)指定(dìng)吸收能(néng)量的強度(dù)的哪一部(bù)分可(kě)以作為(wéi)光子(zǐ)發(fā)射。

汙染(rǎn)物的(dí)熒(yíng)光反應(yīng)

間接生產材料(liào)的熒光主要是(shì)基於作為添(tiān)加(jiā)劑的(dí)芳(fāng)香(xiāng)族(zú)環體係，進而基(jī)於油(yóu)脂(zhī)的不(bù)飽和結(jié)構。羧酸及其(qí)酯(zhǐ)以及脂(zhī)族(zú)酮發出熒(yíng)光。

通過(guò)熒光測量(liáng)法可以檢測(cè)到(dào)非常(cháng)少量(liáng)的(dí)殘留汙染物(wù)，甚至(zhì)可(kě)檢(jiǎn)測到(dào)由少於(yú)2%的皮(pí)脂組(zǔ)成的(dí)指紋。優化具(jù)有(yǒu)365nm和(hé)460nm的(dí)SITA熒(yíng)光傳感器(qì)(圖3中標記為紫(zǐ)色(sè)和藍色(sè))的激發(fā)和檢測波(bō)長實現(xiàn)檢測工業(yè)製造(zào)中(zhōng)零部件(jiàn)的(dí)清潔度。其中(zhōng)可(kě)檢(jiǎn)測(cè)到(dào)的汙(wū)染物包括冷卻(què)劑和切(qiē)割(gē)潤(rùn)滑劑(jì)，潤滑油(yóu)，防(fáng)鏽油和脫模劑等。

根據測(cè)量(liáng)設(shè)備和(hé)汙染物或(huò)塗層(céng)，可以(yǐ)檢測(cè)到10 mg /m2和(hé)潤(rùn)滑膜(mó)至(zhì)10 g /m2或(huò)更高的殘(cán)留量(liáng)。

圖(tú)三(sān)展示(shì)了三(sān)種(zhǒng)不同加工油的熒光(guāng)光譜(pǔ)。

三種不(bù)同(tóng)油的發射(shè)光譜(excitation 激(jī)發 365 nm)

基(jī)材熒(yíng)光反(fǎn)應

金屬和許(xǔ)多陶(táo)瓷(cí)表(biǎo)麵(miàn)不激發(fā)熒光。根據(jù)雜(zá)質(zhì)離(lí)子，基質和處(chǔ)理(lǐ)熒光(guāng)可(kě)以(yǐ)在玻(bō)璃上(shàng)進行。由於(yú)有(yǒu)機分子的復(fù)雜(zá)結構，所以(yǐ)紙張(zhāng)，紡織品或塑料等(děng)其(qí)他材(cái)料會產生十分(fēn)強烈(liè)熒(yíng)光反(fǎn)應。

熒光(guāng)傳(chuán)感器及測量原(yuán)理

德(dé)國SITA Messtechnik GmbH公司(sī)是工(gōng)業應(yīng)用(yòng)中檢(jiǎn)測(cè)表(biǎo)麵(miàn)熒(yíng)光測(cè)量(liáng)設備的(dí)先進(jìn)供(gōng)應(yīng)商。高度集成的光電傳(chuán)感器設計(jì)(圖(tú)4)使用(yòng)高(gāo)功率UV LED燈和(hé)透鏡來完(wán)成(chéng)表麵(miàn)的準確(què)高(gāo)強(qiáng)度照(zhào)射(shè)。發(fā)射的輻射被光(guāng)學過(guò)濾，靈敏(mǐn)檢測(cè)器(qì)確定(dìng)其強(qiáng)度。基(jī)於評(píng)估模型，在(zài)可(kě)受控製(zhì)的(dí)激(jī)發(fā)功率(shuài)和(hé)環(huán)境(jìng)光(guāng)水(shuǐ)平(píng)下，將原始檢(jiǎn)測(cè)器(qì)的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準化的測量(liáng)值(zhí)，實現(xiàn)量化數(shù)值。測量值是(shì)由專有(yǒu)無(wú)機固態熒(yíng)光參考標準定(dìng)義(yì)的特(tè)定單(dān)位RFU (Relative Fluorescence Unit相對(duì)熒光單(dān)位) 規(guī)定相(xiāng)對(duì)熒光(guāng)強(qiáng)度。

應(yīng)用(yòng)

熒(yíng)光測(cè)量法是(shì)接(jiē)收(shōu)有機物(wù)質對其(qí)數量或厚度進(jìn)行定(dìng)量間接(jiē)無(wú)損(sǔn)的(dí)測(cè)量方(fāng)法。必須根據具(jù)體(tǐ)汙染物和後(hòu)續工(gōng)藝來(lái)定義它(tā)的合格/不合格值。這是(shì)由(yóu)於不同(tóng)物質對(duì)特(tè)定工藝(yì)及(jí)其參(cān)數的影響(xiǎng)不同而(ér)造成(chéng)的。通過檢測量(liáng)化不同的(dí)清(qīng)潔度(dù)情(qíng)況和傳統的破壞性測(cè)試(橫切，拉拔測(cè)試，腐(fǔ)蝕，橫截(jié)麵(miàn))，可以確(què)定(dìng)限(xiàn)定(dìng)值/合格值。

該(gāi)熒光(guāng)測(cè)量設(shè)備(bèi)(表麵清潔(jié)度儀)較(jiào)佳(jiā)應用(yòng)在(zài)生(shēng)產(chǎn)工(gōng)藝(yì)中，是(shì)實驗室(shì)破壞式(shì)分析方法的(dí)很(hěn)好替代(dài)測量方(fāng)式。

指導參(cān)數(shù)設置(zhì)或優(yōu)化新設(shè)或(huò)現(xiàn)有(yǒu)的清(qīng)洗工藝是(shì)該(gāi)儀器(qì)的常見應(yīng)用(yòng)。可以(yǐ)快(kuài)速直觀(guān)評估(gū)工藝(yì)參(cān)數變化(huà)情(qíng)況。

該測量(liáng)方(fāng)法另一(yī)個(gè)優點是：可以選(xuǎn)擇(zé)性(xìng)地(dì)檢測需(xū)要(yào)檢測的(dí)表(biǎo)麵，並(bìng)且可以顯示汙(wū)染物在表麵(miàn)上的分(fēn)布。

在粘(nián)接/密封之前(qián)檢查(chá)壓鑄(zhù)外殼

鋁壓(yā)鑄外殼(ké)應(yīng)用於(yú)汽車工業(yè)，例(lì)如(rú)用(yòng)於(yú)發(fā)動(dòng)機(jī)控(kòng)製(zhì)器(ECU)和轉向器(qì)殼體(tǐ)。鑄(zhù)件和機加(jiā)工冷(lěng)卻潤(rùn)滑油中釋放劑的(dí)殘(cán)留物(wù)降低了(liǎo)粘膠劑(jì)的附著力。造成了機(jī)械齒(chǐ)輪零(líng)件的脫落，腐蝕(shí)蠕(rú)變(biàn)和(hé)泄漏破壞電子(zǐ)或(huò)耐(nài)久性(xìng)等質量問題。除了(liǎo)便捷式設備(bèi)外，還(huán)可以(yǐ)將設備安(ān)裝(zhuāng)自(zì)動(dòng)化測試台(tái)和(hé)在綫係統中，實(shí)現在工藝前進(jìn)行100%的(dí)清潔(jié)度量(liáng)化(huà)檢測(cè)。

在(zài)焊接(jiē)前檢查齒輪箱或(huò)渦(wō)輪增(zēng)壓(yā)器(qì)部(bù)件(jiàn)

通過(guò)激光(guāng)或(huò)電子束(shù)焊(hàn)接(jiē)進行杆和(hé)輪子(zǐ)的自(zì)動連(lián)接(jiē)。存(cún)在有機殘留(liú)物的(dí)情況(kuàng)下(xià)，如(rú)防腐蝕和機加(jiā)工油，焊縫受(shòu)到(dào)氣孔(kǒng)的(dí)影響。加(jiā)熱(rè)過(guò)程會(huì)燃燒殘留物，形(xíng)成(chéng)氣(qì)體並進入(rù)熔化(huà)的材(cái)料(liào)中(zhōng)。隨(suí)著(zhuó)氣(qì)孔數(shù)量和(hé)大小的(dí)增(zēng)加(jiā)，焊縫的強(qiáng)度(dù)和(hé)密(mì)封性(xìng)會(huì)降低。

在摩擦焊(hàn)接之前(qián)檢(jiǎn)查剝(bāo)離後的(dí)電(diàn)綫和端(duān)子(zǐ)的(dí)清(qīng)潔度

由於PVC絕緣層殘(cán)留(liú)物會(huì)增(zēng)大電(diàn)阻(zǔ)值，可(kě)通過激(jī)光去除電(diàn)綫的絕緣層。而不同的(dí)激(jī)光(guāng)參(cān)數(shù)會導(dǎo)致低(dī)質量(樣品A：200 RFU)和高質量(樣(yàng)品B：6 RFU;樣品(pǐn)D：9 RFU)。原絕(jué)緣超出了(liǎo)範圍(> 4000 RFU)。在(zài)生產(chǎn)過程中，可使(shǐ)用該(gāi)儀器(qì)高效(xiào)驗(yàn)證激光(guāng)剝離係(xì)統(tǒng)是(shì)否(fǒu)正常工作(zuò)和參數(shù)設置(zhì)是(shì)否達(dá)到質量要求。

電氣(qì)端(duān)子和電(diàn)綫通(tōng)過摩擦(cā)或超(chāo)聲(shēng)波焊(hàn)接進行連(lián)接(jiē)。潤(rùn)滑油的殘(cán)留(liú)物(wù)會影響焊接(jiē)工藝並降(jiàng)低電(diàn)氣(qì)連接的(dí)質量

醫(yī)療(liáo)技(jì)術(shù)行業(yè)的(dí)閥門檢測

醫療技術中閥門的生產(chǎn)商必須(xū)滿足(zú)客(kè)戶(hù)對(duì)最大切(qiē)削(xiāo)油(yóu)殘留量為(wéi)25 mg /m2的行(háng)業規定。基於(yú)校(xiào)準(zhǔn)曲綫(圖(tú)5)，定義(yì)最大(dà)清潔度為(wéi)5 RFU。

圖(tú)5： 相對(duì)熒(yíng)光(guāng)單位(RFU)-油膜厚度(dù)