DE102016223077A1

DE102016223077A1 - Vorrichtung, Messanordnung und Verfahren zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe, Verwendung der Messanordnung

Info

Publication number: DE102016223077A1
Application number: DE102016223077.8A
Authority: DE
Inventors: Hanno Pfitzer; Reni Hofmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe (13). Die Vorrichtung umfasst eine Erregungselektrode (1), eine Ansprechelektrode (8) sowie Mittel (4), mit welchen der Erregungselektrode (1) ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist und Mittel (7), mit welchen ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode (8) abnehmbar ist. Die Erregungselektrode (1) und die Ansprechelektrode (8) umfassen jeweils einen Grundkörper (2, 5) aus Quarzglas, der mit einer ITO-Beschichtung (3, 6) beschichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, eine Messanordnung sowie auch ein Verfahren zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe. Ebenfalls wird eine Verwendung der Messanordnung angegeben.
Aus dem Stand der Technik sind Dielektrizitätsmessungen, beispielsweise zur Bestimmung eines Feuchtegehaltes einer Messprobe bekannt. DE 19755052 A1 beschreibt hierzu eine Vorrichtung, die zwei parallel angeordnete elektrische Leiter umfasst, die in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet sind wobei einer der elektrischen Leiter mit einem elektromagnetischen Signal beaufschlagt wird, das durch die Messprobe geleitet wird. Die herkömmlichen Dielektrizitätsmessvorrichtungen sind jedoch schlecht dazu geeignet, um in Verfahren angewendet zu werden, in denen gleichzeitig zur Dielektrizitätsmessung Licht auf die Messprobe geleitet werden soll.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe bereitzustellen, die es gleichzeitig während der Verwendung der Vorrichtung ermöglicht, auch Licht, und hierunter insbesondre UV-Licht, auf die Messprobe zu leiten. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Messanordnung sowie eine Verwendung der Messanordnung anzugeben, die eine gleichzeitige Bestrahlung der Messprobe mit Licht, und hierunter insbesondre UV-Licht, und eine Bestimmung der dielektrischen Eigenschaft der Messprobe ermöglicht. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung auch ein Verfahren zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe anzugeben, das einfach umsetzbar ist und die Bestimmung der dielektrischen Eigenschaft mit hoher Präzision auch im kontinuierlichen Prozess erlaubt.
Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe, die eine Erregungselektrode, eine Ansprechelektrode sowie Mittel, mit welchen der Erregungselektrode ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist und Mittel, mit welchen ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode abnehmbar ist, umfasst, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode jeweils einen Grundkörper aus Quarzglas umfassen, der mit einer ITO-Beschichtung beschichtet ist. ITO, also Indiumzinnoxid, ist aus der Halbleiterindustrie bekannt und wird dort aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit eingesetzt. Durch seine hohe Transparenz findet es erfindungsgemäß Anwendung als Beschichtung von Quarzglas. Genauer gesagt wird jeweils der aus Quarzglas bestehende Grundkörper der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode mit ITO beschichtet. Da auch das Quarzglas lichtdurchlässig ist, wird durch die Kombination von Quarzglas und ITO-Beschichtung eine Elektrode erhalten, die sich einerseits durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit und andererseits durch eine hohe Lichtdurchlässigkeit und insbesondere eine hohe UV-Lichtdurchlässigkeit auszeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eröffnet daher weitere Anwendungsmöglichkeiten für Dielektrizitätsmessungen, beispielsweise wenn gleichzeitig mit der Dielektrizitätsmessung auch Licht, und hierunter insbesondere UV-Licht, auf eine Messprobe geleitet werden soll. Die Vorrichtung kann dabei sowohl kontaktlos, also nicht in direktem Kontakt mit einer Messprobe eingesetzt werden, oder aber direkt in Kontakt mit einer Messprobe verwendet werden.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Grundkörper der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode aus Quarzglas in Form von Platten ausgebildet. Hierbei beträgt eine Schichtdicke der Platten 1 mm bis 3 mm. Durch diese geringe Schichtdicke kann die Lichtdurchlässigkeit insbesondere im UV-Lichtbereich gesteigert werden.
Für eine gute Lichtdurchlässigkeit ist ferner ein hoher Transmissionsgrad des Quarzglases von Vorteil. Insbesondere weist das Quarzglas daher einen Transmissionsgrad von mindestens 80 % und weiter vorteilhaft von 85 bis 98 %, auf. Der Transmissionsgrad gilt insbesondere für eine Wellenlänge von 350 bis 380 nm.
Um das elektrische Erregungssignal gut auf eine Messprobe leiten zu können bzw. um das von der Messprobe ausgesendete und auf die Ansprechelektrode geleitete Ausgangssignal möglichst vollständig zu erfassen, ist die ITO-Beschichtung auf einer Oberseite des jeweiligen Grundkörpers der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode vorhanden. Die Oberseite der jeweiligen Elektrode ist dabei die Seite, die bei Verwendung der Vorrichtung einer Messprobe zugewandt wird.
Eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit insbesondere für UV-Licht bei gleichzeitig guter elektrischer Leitfähigkeit, lässt sich vorteilhaft durch eine Schichtdicke der ITO-Beschichtung von 5 nm bis 150 nm erzielen.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Messanordnung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe beschrieben. Die Messanordnung umfasst eine Erregungselektrode, eine Ansprechelektrode sowie Mittel, mit welchen der Erregungselektrode ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist und Mittel, mit welchen ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode abnehmbar ist, wobei die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode jeweils einen Grundkörper aus Quarzglas umfassen, der mit einer ITO-Beschichtung beschichtet ist. In dieser Hinsicht entspricht die Messanordnung der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe. In der erfindungsgemäßen Messanordnung ist jedoch ferner eine Messprobe vorgesehen, die zwischen der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode angeordnet ist. Die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode können in direktem Kontakt zu der Messprobe angeordnet werden. Alternativ dazu können die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode von der Messprobe beabstandet angeordnet werden, so dass die Messanordnung berührungslos eingesetzt wird. In jedem Fall sind die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode so zu der Messprobe angeordnet, dass die jeweilige ITO-Beschichtung zur Messprobe ausgerichtet ist. Damit weisen die jeweiligen Grundkörper aus Quarzglas von der Messprobe weg. Es ergibt sich somit eine Schichtanordnung Quarzglas/ITO-Beschichtung/Messprobe/ITO-Beschichtung/Quarzglas. Durch diese spezifische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messanordnung kann Licht (insbesondere UV-Licht) durch die Erregungselektrode und/oder die Ansprechelektrode auf die Messprobe geleitet werden, während gleichzeitig eine dielektrische Eigenschaft der Messprobe bestimmt wird. Somit kann zum Beispiel bei stationärer Verfahrensführung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Messanordnung der Verlauf einer dielektrischen Eigenschaft der Messprobe während einer vordefinierten Belichtungsdauer ermittelt werden. Ferner beispielhaft kann bei kontinuierlicher Verfahrensführung während einer Belichtung die dielektrische Eigenschaft an verschiedenen Stellen der Messprobe oder nacheinander an mehreren Messproben ermittelt werden. Die erfindungsgemäße Messanordnung ist damit vielseitig anwendbar und dabei platzsparend und kommt mit einem Minimum an Komponenten aus.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode von der Messprobe beabstandet angeordnet. Vorteilhaft beträgt ein erster Abstand zwischen der Erregungselektrode und der Messprobe weniger als 5 mm. Ebenfalls vorteilhaft beträft auch ein zweiter Abstand zwischen der Ansprechelektrode und der Messprobe weniger als 5 mm. Hierdurch können Störfelder, die durch das die Messprobe umgebende Medium eingetragen werden, reduziert werden. Aus diesem Grund beträgt der jeweilige Abstand zwischen der Messprobe und der angrenzenden Elektrode vorteilhaft 1 mm bis 4 mm.
Eine besonders gute Übertragung des elektrischen Signals von der Erregungselektrode auf die Messprobe und von der Messprobe auf die Ansprechelektrode wird dann ermöglicht, wenn vorteilhaft eine erste Breite der Erregungselektrode und eine zweite Breite der Ansprechelektrode so groß sind wie eine Breite der Messprobe. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die der Messprobe zugewandten Seiten der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode die Breite der Messprobe vollständig abdecken und keine der Elektroden seitlich vor der Messprobe hervorsteht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Messprobe einen Kohlenstofffaserroving. Die Messanordnung kann somit insbesondere in der Herstellung von Faserverbundkunststoffbauteilen, insbesondere im 3D-Druckverfahren, eingesetzt werden.
Hierbei ist es ferner von Vorteil wenn die Messprobe ein Fasermaterial, insbesondere einen Kohlenstofffaserroving, umfasst, das mit einem durch UV-Licht härtbaren Harzmaterial getränkt ist. Somit kann beispielsweise eine sich bei Bestrahlung mit UV-Licht ändernde dielektrische Eigenschaft ermittelt werden, was zur Qualitätssicherung eines herzustellenden Faserverbundbauteils geeignet ist.
Um eine Belichtung der Messprobe zu erleichtern umfasst die Messanordnung vorteilhaft mindestens eine UV-Lampe. Die UV-Lampe hat insbesondere eine Leistung von 3,7 bis 4 W/cm².
Weiter vorteilhaft ist hierbei vorgesehen, dass die UV-Lampe(n) auf einer von der Messprobe abgewandten Seite der Erregungselektrode und/oder der Ansprechelektrode angeordnet ist/sind, so dass UV-Licht durch die Erregungselektrode und/oder die Ansprechelektrode auf die Messprobe leitbar ist. Durch diese Anordnung fällt UV-Licht direkt durch die entsprechende Elektrode, so dass der Einfluss des UV-Lichts auf die zu messende dielektrische Eigenschaft gezielt und ohne zeitliche Verzögerung detektierbar ist.
Ferner erfindungsgemäß wird auch eine Verwendung der vorstehend beschriebenen Messanordnung zur Bestimmung eines Härtegrades eines härtbaren Harzmaterials angegeben. In dieser Messanordnung umfasst die Messprobe neben einem Fasermaterial mindestens ein durch UV-Licht härtbares Harzmaterial. Tritt UV-Licht durch eine der beiden Elektroden oder aber auch durch beide Elektroden, so wird das härtbare Harzmaterial gehärtet. Es findet in der Regel eine Vernetzungsreaktion statt. Dadurch, dass das entstehende gehärtete Harz andere dielektrische Eigenschaften aufweist als das härtbare Harzmaterial, kann der Einfluss von UV-Licht auf den Härtegrad des härtbaren Harzmaterials direkt, ohne zeitliche Verzögerung, anhand der sich ändernden dielektrischen Eigenschaften bestimmt werden. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Faserverbundkunststoffbauteilen und hierunter in der Qualitätssicherung, von Vorteil.
Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe. Gemäß einem ersten Schritt wird hierbei eine Messprobe zwischen einer Erregungselektrode und einer Ansprechelektrode angeordnet, wobei die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode jeweils einen Grundkörper aus Quarzglas umfassen, der mit einer ITO-Beschichtung beschichtet ist. Die Erregungselektrode und die Ansprechelektrode werden so zu der Messprobe angeordnet, dass die jeweilige ITO-Beschichtung zur Messprobe ausgerichtet wird. Hierbei ergibt sich eine Anordnung: Quarzglas/ITO-Beschichtung/Messprobe/ITO-Beschichtung/Quarzglas. Die Messprobe kann dabei in direktem Kontakt mit den ITO-Beschichtungen der Elektroden stehen oder aber davon beabstandet angeordnet sein. In einem weiteren Schritt werden Mittel, mit welchen der Erregungselektrode ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist und Mittel, mit welchen ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode abnehmbar ist, vorgesehen. Sodann wird ein Eingangssignals auf die Erregungselektrode geleitet, das durch die Messprobe tritt und das elektrische Ausgangssignal bildet. Die dielektrische Eigenschaft der Messprobe wird im Anschluss daran mittels nachfolgender Gleichung bestimmt: $C = ε_{0} \cdot ε_{r} \cdot \frac{A}{d}$
wobei C die Kapazität der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode, ε₀ die Permittivität im Vakuum (elektrische Feldkonstante des Vakuums), ε_rdie relative Permittivität der Messprobe, A die Fläche der Erregungselektrode bzw. der Ansprechelektrode und d der Abstand zwischen der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft der Messprobe bei gleichzeitigem Lichteinfall aus Richtung der Erregungselektrode und der Ansprechelektrode. Zudem ist das Verfahren einfach, ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar und sowohl in stationärem Betrieb als auch im kontinuierlichen Betrieb durchführbar, wobei im stationären Betrieb eine Messprobe einzeln zwischen den Elektroden angeordnet wird, während im kontinuierlichen Betrieb z.B. eine Messprobe nach der anderen zwischen die Elektroden gefördert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens umfasst dieses einen Schritt des Leitens von UV-Licht durch die Erregungselektrode und/oder durch die Ansprechelektrode auf die Messprobe. Somit kann der Effekt der Einwirkung von UV-Licht auf die Messprobe anhand der Bestimmung der dielektrischen Eigenschaft im Zeitpunkt der Belichtung direkt und präzise bestimmt werden.
Ferner vorteilhaft umfasst die Messprobe ein insbesondere durch UV-Licht härtbares Harzmaterial und die zu bestimmende dielektrische Eigenschaft der Messprobe dient der Ermittlung eines Härtegrades des härtbaren Harzmaterials. Durch die Bestimmung des Härtegrades direkt während der Belichtung kann ohne zeitliche Verzögerung eine Anpassung der Belichtungsparameter vorgenommen werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

1 einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und
2 eine Messanordnung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die wesentlichen Bauteile der Erfindung dargestellt. Alle übrigen Bauteile sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Vorrichtung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe. Im Detail ist eine Erregungselektrode 1 dargestellt. Die Ansprechelektrode kann aber identisch ausgebildet sein.
Die Erregungselektrode 1 weist einen Grundkörper 2 aus Quarzglas auf, der in Form einer Platte ausgebildet ist. Der Grundkörper ist an einer Oberseite 11 mit einer ITO-Beschichtung (Indiumzinnoxid-Beschichtung) 3 beschichtet. Auf einer Unterseite des Grundkörpers 9 ist ein Mittel 4, mit welchen der Erregungselektrode 1 ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist, angeordnet, beispielsweise eine Spannungsquelle. Dieses Mittel 4 kann aber auch an anderer Stelle an der Erregungselektrode 1 vorgesehen sein, solange die Anordnung es ermöglicht, der Erregungselektrode 1 ein elektrisches Signal zuzuführen.
Aufgrund der zweischichtigen Gestaltung aus Quarzglas, das mit ITO beschichtet ist, kann Licht und insbesondere UV-Licht durch die Erregungselektrode 1 treten. Zudem wird durch die ITO-Beschichtung 3 eine gute elektrische Leitfähigkeit eingetragen. Diese Eigenschaften sind wichtig, um die Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe beispielsweise direkt während einer Bestrahlung mit UV-Licht, zu ermitteln.
Die Erregungselektrode 1 hat eine Breite B₁ , die vorteilhafterweise in Abhängigkeit, und damit insbesondere gleich einer Breite der Messprobe gewählt wird.
Der Lichtdurchlässigkeit zuträglich ist eine Schichtdicke D des Grundkörpers aus Quarzglas von 1 mm bis 3 mm. Darüber hinaus ist auch ein besonders hoher Transmissionsgrad wünschenswert um die Lichtausbeute, die auf eine Messprobe geleitet wird, zu maximieren. Der Transmissionsgrad des Quarzglases beträgt somit vorteilhaft mindestens 80 %. Ferner vorteilhaft im Sinne der Lichtdurchlässigkeit beträgt eine Schichtdicke S der ITO-Beschichtung 3 5 nm bis 150 nm.
2 zeigt eine Messanordnung 10 zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe 13 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Diese Messanordnung 10 umfasst eine Erregungselektrode 1 sowie eine Ansprechelektrode 8.
Die Erregungselektrode 1 kann wie in 1 gezeigt ausgebildet sein. Es wird daher ergänzend Bezug genommen auf die Ausführungen zu 1. Die Erregungselektrode 1 umfasst somit einen Grundkörper aus Quarzglas 2, der einseitig mit einer ITO-Beschichtung 3 beschichtet ist. Ferner ist ein Mittel 4 vorgesehen, mit welchem der Erregungselektrode 1 ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist.
Die Ansprechelektrode 8 ist analog zur Erregungselektrode 1 ausgebildet. Somit umfasst die Ansprechelektrode 8 ebenfalls einen Grundkörper 5 aus Quarzglas, der mit einer ITO-Beschichtung 6 beschichtet ist, und ein Mittel 7, mit welchem ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode 8 abnehmbar ist. Das Mittel 7 ist jedoch an einer Seite des Grundkörpers 5 angeordnet.
In der Messanordnung 10 ist eine Messprobe 13 zwischen der Erregungselektrode 1 und der Ansprechelektrode 8 angeordnet. Hierbei sind die Erregungselektrode 1 und die Ansprechelektrode 8 so zu der Messprobe 13 angeordnet, dass die jeweiligen ITO-Beschichtungn 3, 6 zur Messprobe 13 ausgerichtet sind.
Es ergibt sich damit eine Schichtanordnung Grundkörper 2 aus Quarzglas/ITO-Beschichtung 3/Messprobe 13/ITO-Beschichtung 6/Grundkörper 5 aus Quarzglas. Ein erster Abstand A₁ zwischen der Erregungselektrode 1 und der Messprobe 13 beträgt weniger als 5 mm und insbesondere 1 mm bis 4 mm. Ein zweiter Abstand A₂ zwischen der Ansprechelektrode 8 und der Messprobe 13 beträgt ebenfalls weniger als 5 mm und insbesondere 1 mm bis 4 mm. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Messprobe 13 in direktem Kontakt mit der Ansprechelektrode 8 und/oder der Erregungselektrode 1 steht. In diesem Fall handelt es sich um keine berührungslose Messanordnung 10.
Eine erste Breite B₁ der Erregungselektrode 1 und eine zweite Breite B₂ der Ansprechelektrode 8 sind so groß sind wie eine Breite B der Messprobe 13. Somit überlappen die Erregungselektrode 1, die Messprobe 13 und die Ansprechelektrode 8 einander in ihrer Breite vollständig. Hierdurch kann ein elektrisches Eingangssignal, das auf die Erregungselektrode 1 trifft nahezu vollständig auf die Messprobe 13 geleitet, in ein Ausgangssignal umgewandelt und von der Ansprechelektrode 8 aufgenommen werden. Somit ist eine dielektrische Eigenschaft der Messprobe 13 präzise bestimmbar. Ebenfalls kann Licht durch die Erregungselektrode 1 und/oder die Ansprechelektrode 8 präzise und ohne wesentliche Verluste auf die Messprobe 13 geleitet werden.
Die Messanordnung 10 umfasst ferner eine UV-Lampe 12. Die UV-Lampe 12 ist beispielshaft unterhalb der Ansprechelektrode 8 angeordnet, also unterhalb des Grundkörpers 5 der Ansprechelektrode 8. Eine ebenfalls vorteilhafte Anordnung wäre aber auch oberhalb der Erregungselektrode 1 im Anschluss an den Grundkörper 2 denkbar. Aufgrund der Anordnung der UV-Lampe 12 kann UV-Licht gezielt durch die Ansprechelektrode 8 auf die Messprobe 13 geleitet werden. Dies ermöglicht die zeitnahe Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft der Messprobe 13 in Abhängigkeit von der Belichtung mit der UV-Lampe 12.
Beispielsweise kann es sich bei der Messprobe 13 um einen Kohlefaserroving handeln, der mit einem durch UV-Licht härtbaren Harzmaterial getränkt ist. Dieser kann kontinuierlich durch die Messanordnung 10 gefördert oder in Einzelstücken separat darin angeordnet werden.
Von dieser Messprobe 13 kann eine dielektrische Eigenschaft bestimmt werden, indem ein elektrisches Eingangssignals auf die Erregungselektrode 1 geleitet wird, das durch die Messprobe 13 tritt und das elektrische Ausgangssignal bildet, welches von der Ansprechelektrode 8 abnehmbar ist. Die dielektrische Eigenschaft kann der Messprobe 13 kann gemäß nachfolgender Gleichung ermittelt werden: $C = ε_{0} \cdot ε_{r} \cdot \frac{A}{d}$
wobei C die Kapazität der Erregungselektrode 1 und der Ansprechelektrode 8, ε₀ die Permittivität im Vakuum (elektrische Feldkonstante des Vakuums), ε_r die relative Permittivität der Messprobe 13, A die Fläche der Erregungselektrode 1 bzw. der Ansprechelektrode 8 und d der Abstand zwischen der Erregungselektrode 1 und der Ansprechelektrode 8 ist.
Durch die UV-Lampe 12 wird UV-Licht auf die Messprobe 13 geleitet. Das härtbare Harzmaterial geht unter Ausführung einer Vernetzungsreaktion in ein gehärtetes Harz über. Hierbei ändern sich die dielektrischen Eigenschaften der Messprobe 13. Dadurch dass die UV-Lampe 12 integraler Bestandteil der Messanordnung 10 ist und UV-Licht in diesem Beispiel direkt durch die Ansprechelektrode 8 auf die Messprobe 13 trifft, kann unmittelbar im Zeitpunkt der Belichtung, ohne zeitliche Verzögerung, die aktuelle dielektrische Eigenschaft der Messprobe 13 ermittelt werden. Hieraus kann ferner der Härtegrad des härtbaren Harzmaterials bestimmt werden, also der Fortschritt der Vernetzungsreaktion. Daraus folgend kann wiederum ein Belichtungsparameter angepasst werden, sofern der Härtegrad nicht im gewünschten Bereich liegt. Die Messanordnung 10 ist vielfältig einsetzbar und ermöglicht die Bestimmung von dielektrischen Eigenschaften einer Messprobe 13 während einer gezielten Belichtung der Messprobe 13.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Erregungselektrode
2: Grundkörper
3: ITO-Beschichtung
4: Mittel, um der Erregungselektrode ein elektrisches Eingangssignal zuzuführen
5: Grundkörper
6: ITO-Beschichtung
7: Mittel, um ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode abzunehmen
8: Ansprechelektrode
9: Unterseite des Grundkörpers
10: Messanordnung
11: Oberseite des Grundkörpers
12: UV-Lampe
13: Messprobe
A₁: erster Abstand
A₂: zweiter Abstand
B: Breite der Messprobe
D: Schichtdicke des Grundkörpers
B₁: Breite der Erregungselektrode
S: Schichtdicke der ITO-Beschichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19755052 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe (13) umfassend eine Erregungselektrode (1), eine Ansprechelektrode (8) sowie Mittel (4), mit welchen der Erregungselektrode (1) ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist und Mittel (7), mit welchen ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode (8) abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erregungselektrode (1) und die Ansprechelektrode (8) jeweils einen Grundkörper (2, 5) aus Quarzglas umfassen, der mit einer ITO-Beschichtung (3, 6) beschichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundkörper (2, 5) aus Quarzglas in Form von Platten ausgebildet sind, wobei eine Schichtdicke (D) der Platten 1 mm bis 3 mm beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quarzglas einen Transmissionsgrad von mindestens 80 %, insbesondere von 85 bis 98 %, aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ITO-Beschichtung (3) auf einer Oberseite des Grundkörpers (11) vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schichtdicke der ITO-Beschichtung (S) 5 nm bis 150 nm beträgt.
Messanordnung zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe (13), umfassend eine Erregungselektrode (1), eine Ansprechelektrode (8) sowie Mittel (4), mit welchen der Erregungselektrode (1) ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist und Mittel (7), mit welchen ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode (8) abnehmbar ist, wobei die Messprobe (13) zwischen der Erregungselektrode (1) und der Ansprechelektrode (8) angeordnet ist, wobei die Erregungselektrode (1) und die Ansprechelektrode (8) jeweils einen Grundkörper (2, 5) aus Quarzglas umfassen, der mit einer ITO-Beschichtung (3, 6) beschichtet ist, und wobei die Erregungselektrode (1) und die Ansprechelektrode (8) so zu der Messprobe (13) angeordnet sind, dass die jeweilige ITO-Beschichtung (3, 6) zur Messprobe (13) ausgerichtet ist.
Messanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abstand (A₁) zwischen der Erregungselektrode (1) und der Messprobe (13) weniger als 5 mm, insbesondere 1 mm bis 4 mm, beträgt und ein zweiter Abstand (A₂) zwischen der Ansprechelektrode (8) und der Messprobe (13) weniger als 5 mm, insbesondere 1 mm bis 4 mm, beträgt.
Messanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Breite (B₁) der Erregungselektrode (1) und eine zweite Breite (B₂) der Ansprechelektrode (8) so groß sind wie eine Breite (B) der Messprobe (13).
Messanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messprobe (13) einen Kohlenstofffaserroving umfasst.
Messanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messprobe (13) ein Fasermaterial umfasst, das mit einem durch UV-Licht härtbaren Harzmaterial getränkt ist.
Messanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, ferner umfassend mindestens eine UV-Lampe (12).
Messanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lampe(n) (12) auf einer von der Messprobe (13) abgewandten Seite der Erregungselektrode (1) und/oder der Ansprechelektrode (8) angeordnet ist/sind, so dass UV-Licht durch die Erregungselektrode (1) und/oder die Ansprechelektrode (8) auf die Messprobe (13) leitbar ist.
Verwendung einer Messanordnung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 zur Bestimmung eines Härtegrades des härtbaren Harzmaterials.
Verfahren zur Bestimmung einer dielektrischen Eigenschaft einer Messprobe (13), umfassend die Schritte: - Anordnen einer Messprobe (13) zwischen einer Erregungselektrode (1) und einer Ansprechelektrode (8), wobei die Erregungselektrode (1) und die Ansprechelektrode (8) jeweils einen Grundkörper (2, 5) aus Quarzglas umfassen, der mit einer ITO-Beschichtung (3, 6) beschichtet ist, wobei die Erregungselektrode (1) und die Ansprechelektrode (8) so zu der Messprobe (13) angeordnet werden, dass die jeweilige ITO-Beschichtung (3, 6) zur Messprobe (13) ausgerichtet wird, - Vorsehen von Mitteln (4), mit welchen der Erregungselektrode (1) ein elektrisches Eingangssignal zuführbar ist, - Vorsehen von Mitteln (7), mit welchen ein elektrisches Ausgangssignal von der Ansprechelektrode (8) abnehmbar ist, - Leiten eines elektrischen Eingangssignals auf die Erregungselektrode (1), das durch die Messprobe (13) tritt und das elektrische Ausgangssignal bildet und - Bestimmen der dielektrischen Eigenschaft der Messprobe (13) gemäß nachfolgender Gleichung: $C = ε_{0} \cdot ε_{r} \cdot \frac{A}{d}$
wobei C die Kapazität der Erregungselektrode (1) und der Ansprechelektrode (8), ε₀ die Permittivität im Vakuum, ε_r die relative Permittivität der Messprobe (13), A die Fläche der Erregungselektrode (1) bzw. der Ansprechelektrode (8) und d der Abstand zwischen der Erregungselektrode (1) und der Ansprechelektrode (8) ist.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Schritt des Leitens von UV-Licht durch die Erregungselektrode (1) und/oder durch die Ansprechelektrode (8) auf die Messprobe (13).
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messprobe (13) ein härtbares Harzmaterial umfasst und die Bestimmung der dielektrischen Eigenschaft der Messprobe (13) ein Bestimmen eines Härtegrades des härtbaren Harzmaterials umfasst.