DE102008002458B4

DE102008002458B4 - Detektor für ein Ultraviolett-Lampensystem sowie entsprechendes Verfahren zum Überwachen von Mikrowellenenergie

Info

Publication number: DE102008002458B4
Application number: DE102008002458.9A
Authority: DE
Inventors: James W. Schmitkons; Carl A. Bretmersky
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: US7723992B2; CN101334317B; JP5721928B2; DE102008002458A1; CN101334317A; JP2009016355A; US20090001990A1

Abstract

Detektor für ein Ultraviolett-Lampensystem (10), bei dem ein Mikrowellengenerator (16a, 16b) Mikrowellenenergie erzeugt,mit einer ersten Schaltungsanordnung zum Feststellen der Mikrowellenenergie, wobei die erste Schaltungsanordnung mindestens ein strahlungsempfindliches Bauelement aufweist, das ausfallen kann, wenn es einer überhöhten Menge an Mikrowellenenergie ausgesetzt wird, undmit einer zweiten Schaltungsanordnung, die mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt und ausgebildet ist, intermittierend zu prüfen, ob das strahlungsempfindliche Bauelement ausgefallen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Ultraviolett-Lampensysteme und insbesondere auf das Feststellen von Mikrowellenenergie aus Ultraviolett-Lampensystemen, die durch Mikrowellen erregt werden.
Hintergrund der Erfindung
Ultraviolett-Lampensysteme (UV-Lampensysteme) werden allgemein zum Erwärmen und Aushärten von Materialien wie Klebstoffen, Abdichtmaterialien, Tinten und Beschichtungen verwendet. Bestimmte Ultraviolett-Lampensysteme haben elektrodenlose Lichtquellen und werden durch das Erregen von elektrodenlosen Plasmalampen mit Mikrowellenenergie betrieben. In einem elektrodenlosen Ultraviolett-Lampensystem, das auf der Erregung durch Mikrowellenenergie beruht, ist die elektrodenlose Lampe innerhalb eines metallischen Mikrowellenhohlraums oder einer solchen Kammer angebracht. Mit dem Innenraum der Mikrowellenkammer sind ein oder mehrere Mikrowellengeneratoren wie Magnetrone über Hohlleiter gekoppelt. Die Magnetrone liefern Mikrowellenenergie, um ein Plasma in dem in der elektrodenlosen Lampe eingeschlossenen Gasgemisch zu erzeugen und zu erhalten. Das Plasma emittiert ein charakteristisches Spektrum elektromagnetischer Strahlung, das stark mit Spektrallinien oder Photonen mit ultravioletten und infraroten Wellenlängen betont ist.
Um ein Substrat zu bestrahlen, wird das ultraviolette Licht aus der Mikrowellenkammer durch einen Kammerauslass auf eine externe Stelle gerichtet. Der Kammerauslass kann die Emission von Mikrowellenenergie blockieren, während er es dem ultravioletten Licht ermöglicht, aus der Mikrowellenkammer nach außen übertragen zu werden. Der Kammerauslass vieler konventioneller Ultraviolett-Lampensysteme ist durch ein feinmaschiges Metallnetz abgedeckt. Die Öffnungen in dem Metallnetz übermitteln das ultraviolette Licht zum Bestrahlen eines außerhalb der Mikrowellenkammer angeordneten Substrats, blockieren jedoch im Wesentlichen die Emission von Mikrowellenenergie.
Um das die Ultraviolett-Lampensysteme bedienende Personal zu schützen, sind zwischen der Bedienungsperson und der Lampe HF-Sensorvorrichtungen angeordnet. Diese HF-Sensorvorrichtungen sind mit Mikrowellenenergiedetektoren verbunden, die auf der Basis von OSHA-Standards (die den für Mikrowellenherden geltenden Standards ähnlich sind) so eingestellt sind, dass sie Mikrowellenenergie erkennen, die über eine vorbestimmte Menge, beispielsweise etwa 5 mW/cm², hinausgeht. Wenn die Ausgangspegel der Mikrowellenenergie diese Menge überschreiten, dann schaltet der entsprechend konfigurierte Mikrowellenenergiedetektor das System herunter, um die Einwirkung der Mikrowellenenergie auf die Bedienungsperson zu begrenzen.
Mikrowellenenergiedetektoren können einige Komponenten enthalten, die strahlungsempfindlich sind. Es kann vorkommen, dass der Mikrowellenenergiedetektor beschädigt wird und übermäßige Emissionen von Mikrowellenenergie nicht genau anzeigt, wenn eine oder mehrere der strahlungsempfindlichen Komponenten ausfallen. Beispielsweise sind die Abschirmsiebe, die zum Abdecken der Kammerauslässe und Blockieren der Mikrowellenenergie verwendet werden, üblicherweise aus Metallen wie Wolframdraht hergestellt und ziemlich empfindlich, so dass sie leicht beschädigt werden können und ein Austreten von Mikrowellenenergie aus dem Mikrowellenhohlraum ermöglichen. In extremen Fällen kann es vorkommen, dass versucht wird, das Ultraviolett-Lampensystem ohne das Abschirmsieb zu betreiben. In solchen Fällen müsste der Detektor den Betrieb des Lampensystems verhindern. Der Detektor und die mit ihm zusammenhängenden Schaltungen können jedoch durch die exzessive Mikrowellenenergie beschädigt sein, und zwar auf eine Weise beschädigt, dass der Detektor den fortgesetzten Betrieb des Lampensystems ermöglicht, wenn beschädigte Komponenten unterbrochen sind oder einen Kurzschluss haben.
Aus US 2005 / 0 012 462 A1 ist ein Detektor für ein Ultraviolett-Lampensystem bekannt, bei dem ein Mikrowellengenerator Mikrowellenenergie erzeugt. Innerhalb eines Gehäuses des Lampensystems ist eine Schaltungsanordnung mit einem Detektor zum Feststellen von Mikrowellenenergie angeordnet, welcher erfasst, ob eine durch den Mikrowellengenerator angesteuerte Lampe zündet oder nicht. Im Falle des Nicht-Zündens der Lampe wird die Stromversorgung zum Mikrowellengenerator unterbrochen
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Ultraviolett-Lampensystem einschließlich eines Generators für Mikrowellenenergie und einer elektrodenlosen Lampe bereit; die Lampe ist so aufgebaut, dass sie ultraviolettes Licht emittiert, wenn sie durch Mikrowellenenergie erregt wird, die durch den Mikrowellenenergiegenerator erzeugt wird. Weiter enthält das Ultraviolett-Lampensystem einen Detektor zum Feststellen einer überhöhten Menge an Mikrowellenenergie. Der Detektor enthält eine erste Schaltungsanordnung, die so aufgebaut ist, dass sie Mikrowellenenergie feststellt, wobei diese erste Schaltungsanordnung mindestens ein strahlungsempfindliches Bauelement aufweist, das ausfallen kann, wenn es einer überhöhten Menge an Mikrowellenenergie ausgesetzt wird. Eine zweite Schaltungsanordnung ist mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt und so ausgebildet, dass sie intermittierend prüft, ob das strahlungsempfindliche Bauelement ausgefallen ist.
Die zweite Schaltungsanordnung ist ausgebildet, um der ersten Schaltungsanordnung ein bekanntes Signal zuzuführen, um das strahlungsempfindliche Bauelement zu prüfen. Das bekannte Signal kann ein HF-Signal, ein niederfrequentes Wechselstromsignal oder ein Gleichstromsignal sein. Die zweite Schaltungsanaordnung ist weiter so ausgebildet, dass sie das Feststellen von aus der ersten Schaltungsanordnung stammender Mikrowellenenergie vorübergehend aussetzt, um das strahlungsempfindliche Bauelement zu prüfen. Die zweite Schaltungsanordnung prüft das strahlungsempfindliche Bauelement, indem sie eine Unterbrechung oder einen Kurzschluss am strahlungsempfindlichen Bauelement feststellt, bei dem es sich um eine Detektordiode oder einen Widerstand handeln kann. In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei dem Generator für die Mikrowellenenergie für das Ultraviolett-Lampensystem um ein Magnetron.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen stellen Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der oben gegebenen allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erklärung der Grundsätze der Erfindung.

1 ist ein Blockdiagramm eines UV-Lampensystems.
2 ist ein Blockdiagramm einer als Beispiel dienenden Ausführungsform einer Detektorschaltungsanordnung, einschließlich einer Prüfschaltung, für einen Mikrowellenenergiedetektor im UV-Lampensystem der 1, das mit der Erfindung übereinstimmt.
3 ist ein Schaltbild einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der Prüfschaltung nach 2.
4 ist ein Flussdiagramm einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der Erfindung, das darstellt, wie die Prüfschaltung mit der Detektorschaltungsanordnung des Mikrowellenenergiedetektors zusammenwirkt.

Detaillierte Beschreibung
Mehrere hier beschriebene Ausführungsformen stellen einen Mikrowellenenergiedetektor für ein Ultraviolett-Lampensystem einschließlich einer mit einer Detektorschaltung gekoppelten Prüfschaltung bereit. Die Prüfschaltung wird aktiviert, um die Unversehrtheit eines oder mehrerer strahlungsempfindlicher Bauelemente in der Detektorschaltungsanordnung zu überprüfen und einer Bedienungsperson des Ultraviolett-Lampensystems zusätzliche Schutzmöglichkeiten zu bieten. In einigen Ausführungsformen kann die Prüfschaltung den Betrieb des Mikrowellenenergiedetektors zeitweilig unterbrechen, um das strahlungsempfindliche Bauelement oder die entsprechenden Bauelemente in der Detektorschaltungsanordnung dadurch zu prüfen, dass der Detektorschaltungsanordnung bekannte Signale zugeführt und die Ausgabe des Mikrowellenenergiedetektors mit theoretischen Werten, die auf den bekannten Prüfsignalen basieren, verglichen werden. Ein Prüfergebnis, das den Ausfall des strahlungsempfindlichen Bauelements bzw. der Bauelemente anzeigt, kann dazu führen, dass das Ultraviolett-Lampensystem abschaltet, was beim Feststellen überhöhter Energie durch den Mikrowellenenergiedetektor erfolgt. Der Ausdruck Schaltung oder Schaltungsanordnung in den Ausführungsformen wird so benutzt, dass er sowohl auf eine individuelle Ansammlung von elektrischen Elementen zielt, die eine elektrische Schaltung bilden, als auch auf eine Ansammlung von elektrischen Schaltungen, die eine spezielle Aufgabe durchführen.
Strahlungsempfindliche Bauelemente können auf unterschiedliche andere Weise ausfallen, ein Ausfallmechanismus für solche Bauelemente bezieht sich jedoch auf die feinen Abschirmsiebe, die allgemein zum Abdecken der Öffnung eines UV-Lampensystems verwendet werden. Wie oben beschrieben wurde, werden feine Abschirmsiebe üblicherweise vor Ultraviolettlampen angeordnet, um die Menge der aus der Mikrowellenkammer mit der elektromagnetischen Strahlung (ultraviolettes Licht) durch die Öffnung austretenden Menge an Mikrowellenenergie zu minimieren. Die Mikrowellenenergie wird durchgehend von Mikrowellenenergiedetektoren überwacht, wie es oben beschrieben wurde; die Mikrowellenenergiedetektoren können den Mikrowellenenergiegenerator und den Betrieb der Lampe abschalten, wenn die Mikrowellenenergie voreingestellte Sicherheitspegel überschreitet. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei einem Betrieb eines Ultraviolett-Lampensystems bei entferntem oder beschädigtem feinen Abschirmsieb strahlungsempfindliche Bauelemente in der Detektorschaltungsanordnung des Mikrowellenenergiedetektors einer überhöhten Mikrowellenenergie ausgesetzt sein und bewirken können, dass solche Bauelemente ausfallen, was verhindert, dass die Detektorschaltungsanordnung eine überhöhte Ausgabe von Mikrowellenenergie anzeigt.
Es wird jetzt Bezug genommen auf die Zeichnungen, in denen gleiche Zahlen gleiche Bauelemente in den mehreren Ansichten bezeichnen. 1 ist ein Blockdiagramm eines Ultraviolett-Lampensystems 10, das auf der Erregung einer elektrodenlosen Lampe 12 durch Mikrowellenenergie beruht. Die elektrodenlose Lampe 12 ist innerhalb einer metallenen Mikrowellenkammer 14 angebracht. Ein oder mehrere Mikrowellenenergiegeneratoren 16a, 16b, bei denen es sich beispielsweise um Magnetrone handelt, sind über Hohlleiter 18a, 18b mit dem Innenraum der Mikrowellenkammer 14 gekoppelt. Die Mikrowellenenergiegeneratoren 16a, 16b liefern der elektrodenlosen Lampe 12 Mikrowellenenergie, um ultraviolettes Licht 20 zu erzeugen. Das ultraviolette Licht 20 wird aus der Mikrowellenkammer 14 durch einen Kammerauslass 22 durch ein feinmaschiges Abschirmsieb 24 auf eine externe Stelle gerichtet; das Abschirmsieb 24 bedeckt den Kammerauslass 22 und kann das Austreten von Mikrowellenenergie blockieren, während es dem ultravioletten Licht 20 das Austreten aus der Mikrowellenkammer 14 erlaubt.
Eine HF-Sensorvorrichtung 28, die mit einem Mikrowellenenergiedetektor 30 gekoppelt ist, schützt Bedienungspersonen 26 des Ultraviolett-Lampensystems 10 davor, überhöhten Pegeln von Mikrowellenenergie ausgesetzt zu sein. Die HF-Sensorvorrichtung 28 ist zwischen der Bedienungsperson 26 und der Lampe 10 angeordnet. Der Mikrowellenenergiedetektor ist ausgebildet, um Mikrowellenenergie festzustellen, die eine vorbestimmte Menge, beispielsweise etwa 5 mW/cm², überschreitet. Der Mikrowellenenergiedetektor 30 ist dazu ausgelegt, dann, wenn das UV-Lampensystem 10 Mikrowellenenergiepegel abgibt, die die vorbestimmte Höhe überschreiten, die UV-Lampe 10 direkt oder indirekt abzuschalten, um die auf die Bedienungsperson 26 treffende Mikrowellenenergie zu begrenzen.
2 ist ein Blockdiagramm, das zusätzliche Einzelheiten einer als Beispiel dienenden Ausführungsform eines Mikrowellenergiedetektors 30 bietet; er enthält eine Diodendetektorschaltung 40 mit einer der Erfindung entsprechenden Prüfschaltung 60-66. Eine HF-Sensorvorrichtung 28, wie eine Antenne 29, ist zwischen der Lampe 10 und einer Bedienungsperson 26 als Schutzmaßnahme für die Bedienungsperson 26 angeordnet, wie in 1 dargestellt. Aufnahmeeinrichtungen 29a-29c (3) der Antenne 29 empfangen vom Mikrowellengenerator 16a, 16b erzeugte und von dem Mikrowellenhohlraum 14 durch die Öffnung 22 abgestrahlte Mikrowellenenergie. Die Antenne 29 ist elektrisch mit einer ersten Schaltungsanordnung verbunden, die als eine Diodendetektorschaltung 40 ausgebildet ist, die strahlungsempfindliche Bauelemente wie eine Detektordiode 70 (3) enthalten kann.
Die Diodendetektorschaltung 40 wirkt als eine Komparatorschaltung, die die ankommende Mikrowellenenergie mit voreingestellten Werten vergleicht. Ein Vergleich kann in der Diodendetektorschaltung 40 durchgeführt werden oder, ein zusätzliches Beispiel, die Detektorschaltung 40 kann elektrisch mit einem Mikroprozessor 42 verbunden sein, der die Vergleiche von empfangener Mikrowellenenergie und den voreingestellten Werten durchführt. Übersteigt die Mikrowellenenergie die voreingestellten Werte, kann der Mikroprozessor 42 in einigen Ausführungsformen dazu benutzt werden, den Betrieb des UV-Lampensystems 10 abzuschalten. Voreingestellte Vergleichswerte liegen im Bereich von 5 mW/cm², was auf den derzeitigen Standards für Mikrowellenherde und den Anforderungen der OSHA basiert. Andere Ausführungsformen der Detektorschaltungsanordnung können voreingestellte Werte aufweisen, die auf anderen, von den oben genannten abweichenden Standards basieren. In einigen Ausführungsformen ist es möglich, dass der Mikroprozessor 42 nicht direkt das UV-Lampensystem 10 ausschaltet, sondern einen „Auslöse“-Zustand einstellt, der anderen Schaltungsanordnungen in dem UV-Lampensystem 10 das Signal zum Ausschalten gibt. Die Einstellung, dass und wann der Auslösezustand durch ein Auslöse-Einstellpotentiometer 44 festgestellt wird, ist Teil der Erstkalibrierung, die vom Hersteller durchgeführt wird.
Die von der Antenne 29 empfangene Mikrowellenenergie wird im Wert verschoben, so dass eine Eingangsspannung immer von der Diodendetektorschaltung 40 gemessen wird. In einigen Ausführungsformen kann die Spannung für einen Null-Energieeingangswert um etwa 2 Volt verschoben werden. Die Verschiebegröße kann durch das Auslöse-Einstellpotentiometer 44 oder durch andere Referenzschaltungen 46 eingestellt werden.
In einigen Ausführungsformen kommuniziert der Mikroprozessor 42 mit anderen Abschnitten des UV-Lampensystems 10, wie der Schaltungsanordnung und der Bauelemente, die in 2 als Kommunikations- und Stromversorgungsanschluss 48 bezeichnet sind. Der Mikroprozessor 42 für andere Ausführungsformen kann über serielle Kommunikationsvorrichtungen 50 oder andere Kommunikationsvorrichtungen kommunizieren. Der Kommunikations- und Stromversorgungsanschluss versorgt den Mikroprozessor 14 mit Strom einer Stromversorgung 52 und ist für das Erkennen und/oder die Einstellung der Referenzspannungspegel in den Referenzspannungsschaltungen 46 verantwortlich.
Um die Sicherheit des UV-Lampensystems 10 zu verbessern, enthalten die Ausführungsformen eine zweite Schaltungsanordnung, die als Prüfschaltung 60-66 ausgebildet ist und die Unversehrtheit jedes der strahlungsempfindlichen Bauelemente in der Diodendetektorschaltung 40 prüft. Die Tests der Bauelemente der Diodendetektorschaltung 40 können intermittierend durchgeführt werden, beispielsweise etwa alle 10 bis 30 Sekunden. In anderen Ausführungsformen können die Tests häufiger oder seltener durchgeführt werden. Für die Zwecke dieser Anmeldung bedeutet intermittierend periodisch, wenn die Tests in regelmäßigen Intervallen durchgeführt werden, oder nicht-periodisch, wenn die Intervalle zwischen den Tests variabel sind und/oder die Tests nach Gutdünken der Bedienungsperson 26 durchgeführt werden. Der Mikroprozessor 42 unterbricht vorübergehend das Feststellen von Mikrowellenenergie durch die Diodendetektorschaltung 40, um die Tests durchzuführen. Nachdem das Feststellen der Mikrowellenenergie unterbrochen ist, aktiviert der Mikroprozessor 42 einen ersten Analogschalter 60, der es ermöglicht, dass ein Prüfsignal durch ein Tiefpassfilter 62 an die Diodendetektorschaltung 40 vor dem strahlungsempfindlichen Bauelement oder den entsprechenden Bauelementen geleitet wird. Wenn das strahlungsempfindliche Bauelement bzw. die Bauelemente den Test bestehen, deaktiviert der Mikroprozessor 42 den ersten Analogschalter 60 und aktiviert einen zweiten Analogschalter 64. Wieder wird ein Prüfsignal vom Schalter 64 durch ein Tiefpassfilter 66 an die Diodendetektorschaltung 40 hinter dem strahlungsempfindlichen Bauelement bzw. den Bauelementen geführt. Bestehen die strahlungsempfindlichen Bauelemente auch diesen Test, deaktiviert der Mikroprozessor 42 den zweiten Analogschalter 64 und stellt den Betrieb zur Feststellung von Mikrowellenenergie durch die Diodendetektorschaltung 40 wieder her. Die Tiefpassfilter 62, 66 können dazu verwendet werden, die Prüfschaltung 60 - 66 gegenüber der von der Antenne 29 empfangenen Mikrowellenenergie zu entkoppeln.
Die strahlungsempfindlichen Bauelemente der Detektorschaltungsanordnung 40 können aus einer Detektordiode 70 und einem parallel geschalteten Widerstand 72 bestehen, wie im Schaltbild der 3 dargestellt. Ein Ausfall einer dieser Bauelemente aufgrund der Einwirkung von überhöhter Mikrowellenenergie kann verhindern, dass die Diodendetektorschaltung 40 die Mikrowellenenergiepegel präzise erkennt. Während des ersten Tests aktiviert der Mikroprozessor 42 den ersten Analogschalter 60, wodurch eine Gleichstrom-Referenzspannung 74 über den Analogschalter 60 und das Tiefpassfilter 62 an die Antenne 29 gelangt, um am Kondensator 76 eine Spannung gegenüber Masse zu erzeugen. Am Kondensator 76 kann die Spannung gemessen werden, die um etwa 2 Volt höher sein kann als der Schwellenwert der Spannung, wie oben beschrieben. In anderen Ausführungsformen kann eine Spannungsmessung an einem anderen Teil der Diodendetektorschaltung 40 vorgenommen werden, beispielsweise an einem Widerstandsnetzwerk 78. Der Mikrowellenenergiedetektor kann auch aus zwei Abschnitten bestehen, der Diodendetektorschaltung 40 und einer Digitallogikschaltung 80. Der die Diodendetektorschaltung 40 enthaltende Abschnitt verwendet die Detektordiode 70 in Verbindung mit dem Widerstandsnetzwerk 78, um eine Spannung bereitzustellen, die mit einem Referenzwert verglichen wird, wie es oben beschrieben wurde und derzeit auf diesem technischen Gebiet bekannt ist. Die Digitallogikschaltung 80 enthält mit dem Mikroprozessor 42 zusätzliche digitale Bauelemente 82; der Mikroprozessor kommuniziert mit der Steuerung des UV-Lampensystems und kann in einigen Ausführungen so betrieben werden, dass er zwischen dem Feststellen von Mikrowellenenergie und dem Feststellen von Prüfsignalen hin und her schaltet.
Während des zweiten Tests deaktiviert der Mikroprozessor 42 den ersten Analogschalter 60 und aktiviert den zweiten Analogschalter 64. Dadurch gelangt die Referenzspannung 74 hinter der Diode 70 an den Kondensator 76 gegenüber Masse. Wieder kann eine Spannungsmessung am Kondensator 76 durchgeführt werden, die aufgrund des Spannungsabfalls an der Diode niedriger sein kann als die Spannung beim ersten Test. Hat die Diode 70 einen Kurzschluss, kann die Spannung die gleiche sein. Ist die Diode 70 unterbrochen, kann die Spannung sogar niedriger sein, was einen Fehler in der Diodendetektorschaltung 40 anzeigt. Ähnliche Spannungsmessungen können einen Ausfall des Widerstands 72 anzeigen. Andere Ausführungsformen der Prüfschaltung 60 - 66 können nur die Spannung am Widerstand 72 oder an der Diode 70 prüfen.
Die oben anhand der 2 und 3 beschriebenen Schaltungen, die Detektorschaltung 40 und die Prüfschaltungen 60 - 66, arbeiten mit zwei Prüfschleifen, wie im Flussdiagramm der 4 dargestellt. Nach der Initialisierung des Mikroprozessors 42 und anderer Hardware-Vorrichtungen im Block 100 wird ein diagnostischer Zeitgeber mit dem Zeitperioden zum Testen der Diodendetektorschaltung 40 in Block 102 geladen. Wenn der Zeitgeber zum Prüfen nicht abgelaufen ist („Nein“-Zweig des Entscheidungsblocks 104), wird die Schleife für die Diodendetektorschaltung 40 ausgeführt. Die Schleife der Diodendetektorschaltung 40 liest zuerst im Block 106 den vom Kalibrierungspotentiometer 44 eingestellten Auslösewert. Die Schaltung 40 misst dann eine HF-Spannung der an der Antenne 29 empfangenen Mikrowellenenergie und verarbeitet die HF-Spannung in der Diodendetektorschaltung 40 im Block 108. Die HF-Spannung wird dann mit dem Auslösewert verglichen, der vom Kalibrierungspotentiometer 44 im Block 110 geliefert wurde. Überschreitet die gemessene HF-Spannung den Auslösewert („Ja“-Zweig im Entscheidungsblock 112), dann kann der Mikroprozessor 42 im Block 114 den Auslösezustand einstellen und dann mit einem weiteren Detektorzyklus fortfahren. Wie oben beschrieben wurde, können dann andere Schaltungsanordnungen das Auslösesignal empfangen und den Betrieb des UV-Lampensystems 10 abschalten. Wenn die gemessene HF-Spannung den Auslösewert nicht überschreitet („Nein“-Zweig im Entscheidungsblock 112), hebt der Mikroprozessor 42 den Auslösezustand in Block 116 auf und fährt mit einem weiteren Feststellungszyklus fort. Diese Reihe von Schritten 104 - 116 wird fortgesetzt, bis der Prüf-Zeitgeber abgelaufen ist („Ja“-Zweig des Entscheidungsblocks 104).
Wenn der Zeitgeber, wie oben beschrieben, abläuft, kann der Mikroprozessor 42 vorübergehend das Feststellen von Mikrowellenenergie unterbrechen, bevor die Diodendetektorschaltung 40 getestet wird. Der Test beginnt im Block 120, wenn der Mikroprozessor 42 den ersten Analogschalter 60 aktiviert. Die vom ersten Analogschalter 60 angelegte Referenzspannung wird, wie oben beschrieben, gemessen und mit einem theoretischen Spannungswert im Block 122 verglichen. Stimmt die gemessene Prüfspannung mit dem theoretischen Wert nicht innerhalb eines akzeptablen Rahmens überein („Nein“-Zweig im Entscheidungsblock 124), wird ein Fehlerzustand festgestellt, und der erste Analogschalter 60 wird im Block 126 deaktiviert. Der Prozess kehrt dann zum Vorgang des Feststellens von Mikrowellenenergie zurück, wobei, wie bei der oben beschriebenen Diodendetektorschaltung 40, andere Schaltungsanordnungen den Fehlerzustand empfangen können und das UV-Lampensystem 10 abschalten oder andere geeignete Maßnahmen durchführen können.
Stimmt die gemessene Spannung innerhalb eines akzeptablen Rahmens („Ja“-Zweig des Entscheidungsblocks 124) mit dem theoretischen Wert überein, wird der erste Analogschalter 60 vom ersten Test deaktiviert und der zweite Analogschalter 64 für den zweiten Test wird aktiviert im Block 128. Die Referenzspannung 74, die vom zweiten Analogschalter 64 zugeführt wird, wird gemessen und mit einem theoretischen Wert im Block 130 verglichen. Ähnlich wie im oben beschriebenen Fall wird, wenn die gemessene Spannung nicht mit dem theoretischen Wert innerhalb eines akzeptablen Rahmens übereinstimmt („Nein“-Zweig des Entscheidungsblocks 132), ein Fehlerzustand gesetzt und der zweite Analogschalter im Block 134 deaktiviert. Der Prozess kehrt dann zum Vorgang des Feststellens von Mikrowellenenergie zurück, ähnlich wie bei einem oben beschriebenen negativen Testergebnis im ersten Test und der Diodendetektorschaltung 40, und andere Schaltungsanordnungen können den Fehlerzustand empfangen und das UV-Lampensystem 10 abschalten oder andere geeignete Maßnahmen durchführen. Stimmt die gemessene Spannung mit dem theoretischen Wert innerhalb eines akzeptablen Rahmens überein („Ja“-Zweig des Entscheidungsblocks 132), wird der Fehlerzustand aufgehoben und der zweite Analogschalter 64 wird im Block 136 deaktiviert. Der diagnostische Zeitgeber für die Prüfschaltung wird dann Im Block 102 zurückgestellt und mit einem neuen Zeitwert geladen; das Feststellen von Mikrowellenenergie wird in den Blöcken 104 - 116 wieder aufgenommen.
Obgleich die oben beschriebenen Ausführungsformen ein System beschreiben, das zwei Prüfbedingungen umfasst, können andere Ausführungsformen intermittierend mehr oder weniger als zwei Prüfbedingungen verwenden. Ebenso können, obwohl die oben beschriebenen Ausführungsformen nur ein Widerstandsbauelement 72 und ein Diodenbauelement 70 prüfen, ein oder mehrere andere Bauelemente der Diodendetektorschaltung 40 alternativ oder zusätzlich geprüft werden. Die oben beschriebenen Ausführungsformen benutzen Tiefpassfilter 62, 66, um die Prüfschaltung 60 - 66 von der Diodendetektorschaltung 40 zu entkoppeln, die Prüfsignale mit Gleichspannung oder Wechselspannung niedriger Frequenz ermöglichen. Es können auch HF-Signale verwendet werden, die andere Entkopplungsverfahren erforderlich machen können als die Verwendung von oben genannten Tiefpassfiltern.
Zusätzlich können Ausführungsformen der Erfindung ebenfalls dazu genutzt werden, ein Abdriften der Kalibrierung des Mikrowellenenergiedetektors 30 festzustellen. Während der Kalibrierung des UV-Lampensystems 10 wird eine Kalibrierungs-Prüfspannung über das strahlungsempfindliche Bauelement bzw. die Bauelemente geführt, wenn keine Mikrowellenenergie vorhanden ist, und wird dann vom Mikroprozessor 42 in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert. Im nachfolgenden Betrieb stellt der Mikroprozessor 42 zuerst fest, ob Mikrowellenenergie vorhanden ist. Ist das der Fall, unterbricht der Mikroprozessor 42 intermittierend das Feststellen von Mikrowellenenergie und liefert stattdessen Prüfsignale, wie es für die Ausführungsformen oben beschrieben wurde. Ist keine Mikrowellenenergie vorhanden, vergleicht der Mikroprozessor 42 die an dem strahlungsempfindlichen Bauelement bzw. den Bauelementen gemessene Spannung mit dem Kalibrierungsprüfwert, der seit der Kalibrierung vorhanden ist, um festzustellen, ob ein Abdriften der Kalibrierung stattgefunden hat.
Obgleich die vorliegende Erfindung durch eine Beschreibung mehrerer Ausführungsformen dargestellt wurde und obgleich diese Ausführungsformen sehr detailliert beschrieben wurden, ist es nicht die Absicht der Anmelder, den Bereich der beigefügten Ansprüche auf solche Einzelheiten oder auf andere Weise zu beschränken. Fachleuten auf diesem Gebiet erkennen ohne Weiteres zusätzliche Vorteile und Modifikationen. Die Erfindung ist mit ihren weiter reichenden Aspekten darum nicht auf die spezifischen Details, die dargestellte Vorrichtung und das dargestellte Verfahren sowie die zur Illustration dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Dementsprechend können Abweichungen von solchen Details vorgenommen werden, ohne sich vom Geist oder Bereich des allgemeinen erfindungsgemäßen Konzepts der Anmelder zu entfernen.

Claims

Detektor für ein Ultraviolett-Lampensystem (10), bei dem ein Mikrowellengenerator (16a, 16b) Mikrowellenenergie erzeugt, mit einer ersten Schaltungsanordnung zum Feststellen der Mikrowellenenergie, wobei die erste Schaltungsanordnung mindestens ein strahlungsempfindliches Bauelement aufweist, das ausfallen kann, wenn es einer überhöhten Menge an Mikrowellenenergie ausgesetzt wird, und mit einer zweiten Schaltungsanordnung, die mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt und ausgebildet ist, intermittierend zu prüfen, ob das strahlungsempfindliche Bauelement ausgefallen ist.
Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungsanordnung ausgebildet ist, der ersten Schaltungsanordnung ein bekanntes Signal zum Prüfen des strahlungsempfindlichen Bauelementes zuzuführen.
Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bekannte Signal ein HF-Signal ist.
Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bekannte Signal ein niederfrequentes Wechselstromsignal ist.
Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungsanordnung weiter ausgebildet ist, das Feststellen der Mikrowellenenergie durch die erste Schaltungsanordnung vorübergehend aufzuheben, um das strahlungsempfindliche Bauelement zu prüfen.
Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das bekannte Signal ein Gleichstromsignal ist.
Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsempfindliche Bauelement eine Detektordiode (70) ist und dass die zweite Schaltungsanordnung ausgebildet ist, eine Unterbrechung der oder einen Kurzschluss über der Detektordiode (70) zu erkennen.
Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsempfindliche Bauelement ein Widerstand (72) ist und dass die zweite Schaltungsanordnung ausgebildet ist, eine Unterbrechung des oder einen Kurzschluss über dem Widerstand (72) zu erkennen.
Ultraviolett-Lampensystem (10) zum Bestrahlen eines Substrats mit einem Mikrowellengenerator (16a, 16b), mit einer elektrodenlosen Lampe (12), die ausgebildet ist, ultraviolettes Licht auszusenden, wenn sie durch Mikrowellenenergie erregt wird, die durch den Mikrowellengenerator (16a, 16b) erzeugt wird, und mit einem Detektor (30) zum Feststellen einer überhöhten Menge an Mikrowellenenergie, wobei der Detektor (30) Folgendes enthält: i. einer erste Schaltungsanordnung zum Feststellen der Mikrowellenenergie, wobei die erste Schaltungsanordnung mindestens ein strahlungsempfindliches Bauelement aufweist, das ausfallen kann, wenn es einer überhöhten Menge an Mikrowellenenergie ausgesetzt wird, und ii. eine zweite Schaltungsanordnung, die mit der ersten Schaltungsanordnung gekoppelt und ausgebildet ist, intermittierend zu prüfen, ob das strahlungsempfindliche Bauelement ausgefallen ist.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellengenerator (16a, 16b) ein Magnetron ist.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungsanordnung ausgebildet ist, der ersten Schaltungsanordnung ein bekanntes Signal zum Prüfen des strahlungsempfindlichen Bauelementes zuzuführen.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das bekannte Signal ein HF-Signal ist.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 11, dass das bekannte Signal ein niederfrequentes Wechselstromsignal ist.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungsanordnung weiter ausgebildet ist, das Feststellen der Mikrowellenenergie durch die erste Schaltungsanordnung temporär aufzuschieben, um das strahlungsempfindliche Bauelement zu prüfen.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das bekannte Signal ein Gleichstromsignal ist.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsempfindliche Bauelement eine Detektordiode (70) ist und dass die zweite Schaltungsanordnung ausgebildet ist, eine Unterbrechung der oder einen Kurzschluss über der Detektordiode (70) zu erkennen.
Ultraviolett-Lampensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das strahlungsempfindliche Bauelement ein Widerstand (72) ist und dass die zweite Schaltungsanordnung ausgebildet ist, eine Unterbrechung des oder einen Kurzschluss über dem Widerstand (72) zu erkennen.
Verfahren zum Überwachen der von einem Ultraviolett-Lampensystem (10) abgestrahlte Mikrowellenenergie, gekennzeichnet durch Überwachen der Mikrowellenenergie durch eine erste Schaltungsanordnung, die mindestens ein strahlungsempfindliches Bauelement aufweist, das ausfallen kann, wenn es einer überhöhten Menge an Mikrowellenenergie ausgesetzt wird, und Prüfen des strahlungsempfindlichen Bauelementes, ob das strahlungsempfindliche Bauelement ausgefallen ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen des strahlungsempfindlichen Bauelementes Folgendes einschließt: intermittierendes Zuführen eines bekannten Signals an die erste Schaltungsanordnung, um festzustellen, ob ein Ausfall des strahlungsempfindlichen Bauelementes stattgefunden hat.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das intermittierende Zuführen des bekannten Signals weiter Folgendes einschließt: intermittierendes Zuführen eines HF-Signals.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen des strahlungsempfindlichen Bauelementes weiter Folgendes einschließt: vorübergehendes Aussetzen des Überwachens der Mikrowellenenergie durch die erste Schaltungsanordnung, Zuführen des bekannten Signals während des Überwachens der Mikrowellenenergie.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das intermittierende Zuführen des bekannten Signals weiter Folgendes einschließt: intermittierendes Zuführen eines Gleichstrom-Signals.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen des strahlungsempfindlichen, als Detektordiode (70) ausgebildeten Bauelementes Folgendes einschließt: Feststellen einer Unterbrechung der oder eines Kurzschlusses über der Detektordiode (70).
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen des strahlungsempfindlichen, als Widerstand (72) ausgebildeten Bauelementes Folgendes einschließt: Feststellen einer Unterbrechung des oder eines Kurzschlusses über dem Widerstand (72).
Verfahren nach Anspruch 18, weiter gekennzeichnet durch Speichern eines Einstelltestwertes des strahlungsempfindlichen Bauelementes, wenn keine Mikrowellenenergie vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfen des strahlungsempfindlichen Bauelementes Folgendes einschließt: Feststellen, ob Mikrowellenenergie vorhanden ist, abhängig vom Vorhandensein von Mikrowellenenergie: intermittierendes Zuführen eines bekannten Signals an die erste Schaltungsanordnung, um festzustellen, ob ein Ausfall des strahlungsempfindlichen Bauelementes stattgefunden hat, und abhängig vom Nichtvorhandensein von Mikrowellenenergie: Vergleichen eines Signals des strahlungsempfindlichen Bauelementes mit dem Einstelltestwert, um ein Wandern in der Einstellung festzustellen.