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三阶魔方底层十字公式UV(紫外光固化)能量和强度.

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-11-05 21:07
tags:紫外能量计算公式

波长与频率的关系-方式英文

2020年11月5日发(作者:宫乃泉)
图一阐述了处理窗口的概念,来说明任何紫外光固化过程都是按照
“速度——能量”曲线来运行 的。根据这个曲线,速度和能量成简单的
反比关系。例如,如果速度加倍,工件表面所吸收的能量减少了 一半。
紫外光固化工艺曲线将适用于特定的紫外光油墨、基材和灯具中。随
着速度的增加,能量 减少,工件表面所接收的能量越来越少,最终将
不足以进行完全固化。这个能量吸收量的临界点就是固化 窗口的一个
极限。图例中,能量是沿着水平轴线运行的。在很多紫外光固化过程
中,能量密度或 辐照甚至比能量本身还要重要。

辐照强度:包括最重要的峰值辐照。因为辐照强度的分布图 形主要与
灯具外形存在一定的函数关系,而且除非灯具被移出焦点,否则该函
数关系就会保持不 变。辐照强度的度量单位是毫瓦平方厘米或瓦平
方厘米。辐照强度由灯具的电气输入功率、灯具功效、辐 射输出、发
射功效(由灯具的几何形状、灯管尺码和光线焦点等决定)等因素决
定。

长波和短波紫外光
可以在紫外灯管中添加物质而成为有时被称为“掺杂”或添加式灯管。被添加的物质也能被蒸发并达到等离子状态。紫外光一部分来
自水银,一部分来自这些添加物 。但添加物发射其特有的波长。从图
2b和2c的D灯和V灯光谱分布图表中,我们可以看出添加物能改 变
灯管的输出。D灯在350~400nm范围的输出强。它也发射部分短波
长紫外光,但在有 时称作紫外“UVA”波段的范围内非常有效(有时候
把紫外光波长分为“A”,“B”和“C”三个波 段)。紫外“A”波段常常指
320~400nm或300~450nm。紫外“B”波段常常指280 ~320nm,而紫外
“C”波段指200~280nm。因为这种分类并不是很准确,我更愿意用长< br>波、中波和短波来区分。
V灯添加了别的物质,它仍然发射短波,但不是很多。但它在400~450nm范围内有非常强、非常有效的输出。
人们可设计出在长波、中波或短波有强输 出的不同的紫外灯管。然而
却不能设计出在所有波段都有效的紫外灯管,而且这也不是我们所希
望的,因为不能激活光引发剂的波段内的紫外光能是无效的、被浪费
的能量。选择特定灯管的主要原因在 于它所发出的紫外光能避免被待
固化物质吸收,但其波长又能激活光引发剂。

白色怪物
现在,在图5中,“绘制”出了二氧化钛与众不同的紫外光吸收特
性, 二氧化钛是典型的常用白色颜料,它吸收几乎所有的紫外光并反
射可见光。这使得白色难于用紫外光进行 固化。白色物质有一个“窗
口”,大约在400~430nm。如果我们使用长波长的V灯,这种灯在这
个窗口范围内很有效,因此我们就能成功地固化白色油墨。这就是我
们为什么要花大量篇幅说明 灯管光谱分布与紫外固化物质吸收性相
匹配的原因。

聚焦紫外光固化还有许多有待 揭开的神秘:与灯管输出效果和光谱分
布同样重要的是,灯管的焦距与反射罩的作用。
此 刻,我们得将灯管发射的辐射能量与抵达工件表面的能量区别
开来。可瞬间抵达表层的光称为辐照。辐照 常常不准确地称为“强度”。
下面对辐照与辐射作一个区别:用灯管来照亮墙壁。当灯管从墙壁处
移开时,灯的辐射没变,但对墙壁辐照减少了。(你会发现,如果你
不清楚我们谈论的是灯管强度还是 到达表面的强度,那就可能造成混
淆。)
精确使用反射罩能在不增加灯管输入功率的情况 下增加工件表
层的辐照。能量最聚集的那一点就是最高或峰值辐照所在的点。
图6阐述了 反射罩将能量聚集在工件表面上。一些未聚焦的光线
也能抵达表层,但它对油墨固化的效果不如聚焦的光 线。用作说明的
是一种椭圆形反射罩,它具有大约75%的能量收集效果(参见下问有
关反射罩 的内容)。换句话说,灯管发出的75%的能量将被反射罩收
集并聚焦。

固化难关
我们用一种黑色的汽车玻璃丝网印刷油墨(它以难固化闻名)来
做一个有趣的关于固化深度 ,以及辐照是如何影响固化深度的演示。
用两只D灯来固化油墨,这两只灯仅仅在辐照上有差别,一个灯 的
辐照是另一个灯的两倍。使用第一个灯照射一次达到的固化深度是一
密耳(mil)。再次照 射并不能显著增加其固化深度。而另一个灯能发
出两倍的辐射,它只照射一次达到的固化深度是前一个灯 两次照射达
到深度的两倍,尽管两者的辐射剂量是一样的。这里,我们应该清楚
所说的辐射剂量 指的是什么。剂量就是辐照乘以时间,或者累积的光
能。放慢带速,剂量增加了,加快带速,剂量减少了 。如果油墨暴露
在灯管下的时间越长,油墨表层接收到的剂量越高,但辐照并不是越
高。(我们 将发现增加剂量不但没什么帮助,反而有害于热敏感性的
基材)。
第二个灯管再照射一次 ——剂量加倍了——但并未显著增加固
化深度。由此我们认识到通过多次暴光来增加剂量并不是令光子穿 透
油墨抵达底层光引发剂的有效方法。固化深度更受峰值辐射而不是剂
量的影响。
这个事实有几个实用意义。正如我们注意到的,更高的灯管输出
(不一定是Win功率更高)、选择有效 输出紫外波长合适的灯管以及
更小直径的灯管都能显著增强辐照。多次照射、多灯逐一照射以及降
低带速能增加剂量,但对增加辐照没什么意义。

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