DE10016832C2 - Substrat zur Sichtbarmachung von daran angelagerten Partikeln und/oder Materialschichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Substrat zur Sichtbarma­ chung von daran angelagerten Partikeln und/oder Ma­ terialschichten. Sie kann insbesondere für die Bewer­ tung von unterschiedlichsten Gegenständen und Reini­ gungsmitteln, wie sie insbesondere für die Reinigung in Reinstraumbereichen mit den Techniken des wischen­ den Reinigens eingesetzt werden, benutzt werden.

So ist aus WO 87/07024 A1 ein Verfahren und eine Vor­ richtung für die Erkennung von Oberflächenverunreini­ gungen bekannt. Bei dieser Vorrichtung soll eine Nachweisplatte, die ein optischer Spiegel oder eine Glasplatte sein kann, gemeinsam mit einer optischer Detektionseinrichtung Verwendung finden.

Es ist Aufgabe der Erfindung in einfacher Form und reproduzierbar eine Bewertung von unterschiedlichen Artikeln und Reinigungsflüssigkeiten bezüglich Rein­ heit und Reinigungs-Effizienz vornehmen zu können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Substrat nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungs­ formen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.

Das erfindungsgemäße Substrat besteht aus einem schwarzen oder dunkelfarbigem Material, wobei zumin­ dest eine Oberfläche dieses Substrates schwarz oder dunkelfarbig ausgebildet ist. Dabei sollte zumindest diese Oberfläche einen Absorptionsgrad von mindestens 90% von einfallenden Licht erreichen.

Auf die Oberfläche des Substrates wird eine Beschichtung aufgebracht, deren spektrale Reflexion, die im Zentrum der Beschichtung bei Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm, bevor­ zugt zwischen 430 und 660 nm, bei einem Einfallswin­ kel des Lichtes zwischen 0 und 15°, unterhalb 1,5%, bevorzugt unterhalb 1% liegt.

Eine solche Beschichtung kann ein im Vakuum aufge­ brachtes Dünnschichtsystem sein, das beispielsweise unter dem Handelsnamen "IRALIN 85" von der Firma Bal­ zers Thin Films erhältlich ist.

Das Substrat kann ein plattenförmiges, ebenes Gebil­ de, aber auch ein flexibles Flächengebilde, in Form einer Folie sein.

Das erfindungsgemäße Substrat kann in verschiedenster Form zur Bestimmung und Bewertung eingesetzt werden.

So ist es möglich, den Reinheitsgrad von Flüssigkei­ ten mit einem erfindungsgemäßen Substrat zu bestim­ men. Dabei wird in einer Alternative ein Tropfen ei­ ner Flüssigkeit, möglichst mit bekanntem Volumen auf die Beschichtung des Substrates aufgegeben. Die Flüs­ sigkeit wird verdampft und der verbliebene Feststoff- Rückstand kann bei schräg geneigt einfallendem und reflektierten Licht visuell, mikroskopisch, bildana­ lytisch, spektralanalytisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst oder analysiert werden, wobei Licht mit bekannter Wellenlänge, bekanntem Spektrum und bekannter Intensität für die Bestrahlung einge­ setzt werden sollte. Die Auswertung erfolgt durch Messung von reflektiertem Licht.

Dabei kann so verfahren werden, dass die flächigen Ablagerungen des Feststoff-Rückstandes mittels eines schräg zur Substratebene einfallenden, möglichst stark gebündelten Lichtstrahls in linearer, oberflä­ chenparalleler Relativbewegung zum Substrat abgetas­ tet werden. Während dieses Abtastvorganges wird ortsaufgelöst entlang zumindest einer Achse reflek­ tiertes Licht optoelektronisch gemessen und die Mess­ werte können entsprechend aufgezeichnet werden. Es ergibt sich ein Diagramm, welches unter der jeweili­ gen Messachse (Messgerade) das Reflexionsprofil rela­ tiv zum abgetasteten Weg beschreiben kann. Dadurch kann eine Aussage zumindest über die flächige Vertei­ lung des Feststoff-Rückstandes im linearen Bereich mindestens einer Messgeraden erhalten werden. Selbst­ verständlich können mehrere solcher Abtastprofile mittels elektronischer Bildverarbeitung aneinander gereiht, auch eine Information über die Ausbreitung des Feststoff-Rückstandes auf dem im erfindungsgemä­ ßen Substrat in mindestens einer aber auch in zwei Ebenen erhalten werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Substrat kann aber auch ein Nachweis von Schichtablagerungen auf Oberflächen er­ folgen. Hierzu wird das Substrat mit seiner beschich­ teten Oberfläche an die jeweils zu prüfende Oberflä­ che angepresst. Auf dieser Oberfläche gegebenenfalls vorhandene Schichtablagerungen werden durch Kontakt­ übertragung auf die Beschichtung des Substrates über­ tragen. Nach der Übertragung der Schichtablagerung erfolgt die Auswertung mittels schräg geneigt einfal­ lendem und reflektierten Licht. Sie kann rein visu­ ell, mikroskopisch, bildanalytisch, spektralanaly­ tisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst oder analysiert werden.

Das Kontrastverhältnis kann erhöht werden, indem vor der Kontaktübertragung von gegebenenfalls vorhandenen Schichtablagerungen die Beschichtung des Substrates teilweise mit einer entfernbaren Abdeckfolie bedeckt wird, die vor der optoelektronischen Messung wieder entfernt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Substrat kann aber auch das Vorhandensein von auf der inneren Oberfläche poröser Materialien befindlicher lösbarer Stoffe nachgewiesen werden. Solche porösen Materialien können textile Reinigungsmittel, wie Wischtücher oder Vliese sein. Ein solches poröses Material kann flächenschlüssig auf die beschichtete Oberfläche des Substrats aufge­ legt werden. Dann wird eine bekannte Menge eines flüssigen Lösungsmittels von einem Reinheitsgrad oberhalb 99% aufgegeben. Das Lösungsmittel gelangt durch das poröse Material hindurch und wird mit den gelösten Stoffen angereichert. Nachdem dem Entfernen des porösen Materials vom Substrat und dem Verdampfen des Lösungsmittels kann der auf der Beschichtung des Substrates verbliebene Feststoff-Rückstand mit schräg einfallendem und reflektierten Licht wieder visuell, mikroskopisch, bildanalytisch, spektralanalytisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst oder analy­ siert werden.

Das Aufgeben des Lösungsmittels durch das poröse Ma­ terial auf die Beschichtung des Substrates kann mit Hilfe eines Hohlprofils erfolgen. Das Hohlprofil wird mit einer offenen Stirnseite auf die Oberfläche des porösen Materials aufgesetzt und das in das Hohlpro­ fil eingefüllte Lösungsmittel gelangt infolge Kapil­ larkraft- und Gravitationskraftwirkung durch das po­ röse Material auf die beschichtete Oberfläche des Substrates, so dass ein bestimmtes Lösungsmittelvolu­ men unter definierten reproduzierbaren Bedingungen eingesetzt werden kann.

Eine andere Möglichkeit zur Ermittlung des Vorhanden­ seins von auf inneren Oberflächen poröser Materialien befindlicher lösbarer Stoffe besteht darin, einen Abschnitt mit zumindest bekannter Fläche, möglichst auch bekanntem Volumen, des zu untersuchenden porösen Materials zu einem stangenförmigen Wickel zu formen. Dieser Wickel wird flächenschlüssig mit deren inneren Wandungen in eine Rohrhülse eingebracht. Durch die offenen Stirnseiten dieser Rohrhülse kann mittels dort vorhanden Schlauchtüllen ein flüssiges Lösungs­ mittel mit einem Reinheitsgrad oberhalb 99% ein- und wieder abgeführt werden, so dass das in der Rohrhülse befindliche poröse Material, die im porösen Material befindlichen lösbaren Stoffe vom porösen Material lösen kann. Dabei sollte das Lösungsmittel durch die Rohrhülse und das dort befindliche poröse Material mit möglichst bekanntem, konstanten Druck, mit be­ kanntem Volumen und möglichst in einem bestimmbaren, definierten Zeitraum hindurchgespült werden. Das Lö­ sungsmittel, in dem die vorab im porösen Material befindlichen lösbaren Stoffe gelöst worden sind, wird aufgefangen und das entsprechend angereicherte Lö­ sungsmittel kann auf die Beschichtung des erfindungs­ gemäßen Substrates aufgegeben werden, wobei möglichst ein bekanntes Volumen aufgegeben werden sollte.

Im Anschluß daran werden die flüchtigen Anteile des Lösungsmittels verdampft und der auf der Beschichtung des Substrates verbliebene Stoffrückstand mit schräg einfallendem und reflektierten Licht visuell, mikro­ skopisch, bildanalytisch, spektralanalytisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst und/oder analy­ siert.

Das erfindungsgemäße Substrat ist auch zur Ermittlung der Reinigungs-Effizienz von Reinigungstüchern geeig­ net. Hierzu wird die beschichtete und zuvor gereinig­ te Substratoberfläche in definierter Form verunrei­ nigt. Die verunreinigte Fläche wird anschließend mit dem jeweils zu prüfenden Reinigungstuch wischend ge­ reinigt. Im Anschluss an diese Reinigung, die bei möglichst konstantem Anpressdruck mit einer definier­ ten Reinigungstuchfläche erfolgen sollte, wird die gereinigte Fläche mit schräg zur Substratoberfläche einfallendem und reflektierten Licht wieder visuell, mikroskopisch, bildanalytisch, spektralanalytisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst, analysiert oder einer vergleichenden Betrachtung unterzogen.

Claims (12)

1. Substrat zur Sichtbarmachung von daran angela­ gerten Partikeln und/oder Materialschichten, wobei das Substrat aus einem schwarzen oder dunkelfarbigen Material besteht oder zumindest eine solche Oberfläche hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer Beschichtung versehen ist, deren spektrale Reflexion, im Zentrum der Beschichtung bei Bestrahlung mit Licht im Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm, bei einem Einfallswinkel des Lichtes zwischen 0 und 15°, unterhalb 1,5% liegt.

2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein im Vakuum aufgebrachtes Dünnschichtsystem ist.

3. Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein flexibles Flächengebilde ist.

4. Substrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat eine Folie ist.

5. Verfahren zur Bestimmung des Reinheitsgrades von Flüssigkeiten, unter Einsatz eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Substrat- Beschichtung ein Tropfen einer Flüssigkeit von bekanntem Volumen aufgegeben, nach dem Verdamp­ fen der Flüssigkeit der verbliebene Feststoff- Rückstand bei schräg geneigt einfallendem und reflektierten Licht visuell, mikroskopisch, bildanalytisch, spektralanalytisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst oder analysiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat, auf dem sich die flächigen Ablagerungen des Fest­ stoff-Rückstands befinden, mittels eines schräg zur Substratebene einfallenden, stark gebündel­ ten Lichtstrahls in linearer, oberflächenparal­ leler Relativbewegung zum Substrat abgetastet wird und die bei diesem Abtastvorgang reflek­ tierte Lichtmenge optoelektronisch gemessen und aufgezeichnet wird, so dass sich ein Diagramm ergibt, welches das unter der jeweiligen Mess­ geraden befindliche Reflexionsprofil relativ zum abgetasteten Weg beschreibt und somit die Aus­ sage zumindest über die flächige Verteilung des Feststoff-Rückstands im linearen Bereich der Messgeraden erlaubt, wobei eine Vielzahl solcher Abtastprofile mittels elektronischer Bildverar­ beitung aneinandergereiht, eine Information über die Ausbreitung des Feststoff-Rückstands auf dem erfindungsgemäßen Substrat in mindestens zwei Ebenen ermöglicht.

7. Verfahren zum Nachweis von Schichtablagerungen auf Oberflächen unter Verwendung eines Substra­ tes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat mit seiner beschichteten Oberfläche an die zu prü­ fende Oberfläche angepresst, auf dieser Oberflä­ che vorhandene Schichtablagerungen durch Kon­ taktübertragung auf die Beschichtung übertragen, die Beschichtung mit schräg geneigt einfallendem und reflektierten Licht und visuell, mikrosko­ pisch, bildanalytisch, spektralanalytisch, quan­ titativ und/oder qualitativ erfasst oder analy­ siert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung vor der Kontaktübertragung mit einer entfernba­ ren Abdeckfolie teilweise bedeckt wird.

9. Verfahren zur Ermittlung des Vorhandenseins auf der inneren Oberfläche poröser Materialien be­ findlicher lösbarer Stoffe unter Einsatz eines Substrats nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf das poröse Ma­ terial, welches flächenschlüssig auf die be­ schichtete Oberfläche des Substrats aufgelegt ist, eine bekannte Menge eines flüssigen Lö­ sungsmittels von einem Reinheitsgrad < 99% auf­ gegeben wird und nachdem das Lösungsmittel durch das poröse Material hindurch, zunehmend mit den gelösten Stoffen angereichert, bis zur Substrat­ oberfläche hindurchgesickert ist, nach Entfernen desselben vom Substrat und nach Verdampfen des dort befindlichen Lösungsmittels der auf dem Substrat verbliebene Feststoff-Rückstand mit schräg einfallendem und reflektierten Licht vi­ suell, mikroskopisch, bildanalytisch, spektral­ analytisch quantitativ und/oder qualitativ er­ fasst oder analysiert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel durch ein auf die Oberfläche des pastösen Materials mit einer offenen Stirnseite aufgesetztes Hohlprofil aufgegeben wird.

11. Verfahren zur Ermittlung des Vorhandenseins auf den inneren Oberflächen poröser Materialien be­ findlicher lösbarer Stoffe unter Einsatz eines Substrats nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des zu untersuchenden porösen Materials zu einem stangenförmigen Wickel geformt, flächenschlüssig mit deren inneren Wandungen in eine Rohrhülse eingebracht wird, welche an ihren beiden Enden mit Schlauchtüllen versehen ist und ein flüssi­ ges Lösungsmittel von einem Reinheitsgrad < 99% durch das in der Rohrhülse befindliche poröse Material unter Druck in einem lösungsprozess­ angepassten, bestimmbaren Zeitraum hindurchge­ spült wird, wodurch die in dem porösen Material befindlichen lösbaren Stoffe sicher gelöst wer­ den und das mit den gelösten Stoffen angerei­ cherte Lösungsmittel auf das erfindungsgemäße Substrat gegeben wird, so dass nach Verdampfen der flüchtigen Anteile desselben der auf dem Substrat verbliebene Stoffrückstand mit schräg einfallendem und reflektierten Licht visuell, mikroskopisch, bildanalytisch, spektralanaly­ tisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst und/oder analysiert wird.

12. Verfahren zur Ermittlung der Reinigungs-Effi­ zienz von Reinigungstüchern, unter Einsatz eines Substrates nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete zuvor gereinigte Substratoberfläche definiert verunreinigt, die verunreinigte Fläche mit dem zu prüfenden Tuch wischend gereinigt und nach der Reinigung die gereinigte Fläche mit schräg zur Substratoberfläche einfallendem und reflek­ tierten Licht visuell, mikroskopisch, bildanaly­ tisch, spektralanalytisch quantitativ und/oder qualitativ erfasst, analysiert oder einer ver­ gleichenden Betrachtung unterzogen wird.