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W - Bestrahlungsgerät
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Die Erfindung betrifft ein Bestrahlungsgerät für den ultravioletten
Spektralbereich, speziell den Bereich des WA-Gebietes, d.h. für den Wellenlängebereich
von 300 nm bis 420 nin, bestehend aus einer Strahlungsquelle und einem Lichtleiter.
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Derartige Bestrahlungsgeräte werden vor allem in der Zahnheilkunde
benötigt, um durch die UVA-Strahlung Kunststoffe zu polymerisieren, die für konservierende,
restaurative und orthodontische Zwecke Verwendung finden.
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Für diese Anwendungen im Dentalbereich, vor allem für die Anwendung
in situ, muß das UVA-Bestrahlungsgerät folgende Kriterien erfüllen: 1. Die Strahlungsintensität
im WA-Bereich muß ausreichend hoch sein, so daß z.B. ein Scheibchen aus Komposit-Material
(z.B. Nuva Phil) von 6 mm Durchmesser und 2 mm Tiefe in weiß oder weiß-gelblicher
Einfärbung nach mindestens 30 sec Bestrahlung gut aushärtet. Die hierzu erforderliche
Strahlintensität im wirksamen UVA-Bereich (320 nm 4 # # 400 nm) sollte dazu mindestens
20 mW/cm2 betragen.
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2. Die Strahlungsintensität sollte während der Lebensdauer der UVA-Strahlungsquelle
möglichst konstant bleiben, da dann für die Polymerisation gleicher Volumina Komposit
stets die gleiche Polymerisatw-ansdauer gegeben ist. Diese Eigenschaft ist besonders
wichtig, da infolge eines Nachlassens der UVA-Intensität die vollständige Durchhärtung
und Haltbarkeit einer Zahnfüllung in Frage gestellt ist.
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3. Die UVA-Strahlungsquelle sollte sofort nach dem Einschalten betriebsbereit
sein, d.h. ihre volle UVA-Leistung emittieren, und sie sollte nach dem Ausschalten
sofort wieder einschaltbar sein. Diese Eigenschaft ermöglicht dem Zahnarzt die rationellste
Arbeitsweise.
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4. Das UVA-Bestrahlungsgerät darf auf keinen Fall Strahlung im Wellenlängenbereich
unterhalb 320 um emittieren, da sonst beim Patienten und auch beim behandelnden
Arzt Erytheme und in selteneren Fällen maligne Gewebsveränderungen erzeugt werden
können.
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Dieses Kriterium wurde in USA von der "Food and Drug Administration"
sogar zur gesetzlichen Vorschrift für derartige UVA-Bestrahlungsgeräte erhoben.
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Die konstruktive Absicherung des Bestrahlungsgeräts sollte daher so
gut sein, daß auch bei eventuellen Schäden am Gerät keine Strahlung unterhalb 320
nm emittiert werden kann.
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5. Die UVA-Strahlungsquelle selbst sollte in der Anschaffung sehr
wirtschaftlich sein, da sie wegen ihrer begrenzten Lebensdauer ein Auswechselteil
des gesamten Bestrahlungsgeräts darstellt.
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Bestrahlungsgeräte, die aus einer UV-Lampe und einem starren oder
auch flexiblen Lichtleiter bestehen; werden bereits in der Zahnheilkunde verwendet
und sind auch in folgenden Patentschriften beschrieben worden: P 2315721.3, schweizer
Patentschrift: Nr. 530 798, U.S.Patent: Nr. 3,638,312, D.P. 2406 424.2.
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Diese bekannten Bestrahlungsgeräte lassen jedoch hinsichtlich ihrer
praktischen Verwendbarkeit noch sehr zu wünschen übrig.
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Die bekannten Bestrahlungsgeräte verwenden namlich als UV-Lichtquelle
eine Gasentladungslampe, wie z.B. die Quecksilberdampfentladungslampe. Als WA-durchlässige
Lichtleiter werden starre Lichtleiter aus Quarz glas oder flexible Quarzfaserbündel
sowie Flüssigkeits-Plastik-Lichtleiter angegeben.
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Die bekannten Bestrahlungsgeräte liefern zwar genügend UVA-Intensität
für die Polymerisation, besitzen jedoch folgende nachteilige Eigenschaften: Nach
ca. loo Betriebsstunden merkt man einen deutlichen Abfall der WA-Leistung, und zwar
besonders bei der für die Polymerisation wichtigen 365 nm Hg-Linie. Nach mehreren
hundert Betriebsstunden kann die WA-Leistung nur noch ein Drittel der ursprünglichen
betragen. Erheblich längere Polsimerisationszeiten sind die Folge. Ein weiterer
Nachteil dieser bekannten UVA-Bestrahlungsgeräte besteht darin, daß die Hg-Lampen
eine Ervänaungszeit von mehreren Minuten benötigen und nach dem Ausschalten erst
nach einigen Minuten wieder gezündet werden können. Es gibt zwar Maßnahmen, die
Verdampfung des Quecksilbers zu beschleunigen und somit die Einbrennzeit einer Hg-Hochdrucklampe
auf etwa 20 sec herabzusetzen. Derartige Maßnahmen sind jedoch technisch aufwendig
und kostspielig. Bei den meisten Geräten mit Hg-Lampe muß der Zahnarzt das Gerät
dauert in Betriebsbereitschaft halten, wobei die eigentliche Benutzungsdauer nur
einen sehr geringen Bruchteil der Brenndauer des Gerätes darstellt. Als Folge davon
ergibt sich bereits nach wenigen
Stunden der effektiven Benutzungsdauer
ein merkliches Nachlassen der UVA-Intensität.
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Gasentladungslampen, vor allem Hg-Lampen, besitzen auch unterhalb
320 nm intensive Emission. Diese Strahlung muß durch externe Filter vernichtet werden,
und das Gehäuse für die Lampe muß deshalb auch besonders strahlendicht konstruiert
werden, was die Abführung der Verlustwärme erschwert. Letzteres gilt vor allem für
die von Hand geführten Bestrahlungsgeräte mit starrem Lichtleiter.
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Eine Bestädigung der im allgemeinen vor der Lichteintrittsöffnung
der Lichtleiter angebrachten Strahlenfilter kann zu einer unbemerkten Emission harter
W-Strahlung führen.
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Zuletzt sei noch erwähnt, daß die bei den bekannten Geräten benützten
Gasentladungslampen hoher Leistung in der Anschaffung sehr teuer sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein UVA-Bestrahlungsgerät
anzugeben, das sowohl von Hand geführt werden kann, in Verbindung mit einem starren
Lichtleiter, aber auch in Verbindung mit einem flexiblen UVA-Lichtleiter mit externer
Strahlungsquelle verwendet werden kann, welches die oben erwähnten Nachteile nicht
besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als UVA-Strahlungsquelle
eine Wolfram-Glühfadenlampe mit einer Farbtemperatur von mindestens 3150°K und einer
elektrischen Leistung von mindestens 4 Watt verwendet wird, daß ein definierter
Raumwinkelanteil, der jedoch nicht kleiner ist als 6 sterad, der von der Glühwendel
der Lampe ausgehenden Strahlung von einem UV-reflektierenden Reflektor erfaßt wird
und auf einen außerhalb der Glühfadenlampe liegenden Brennpunkt F1 fokussiert wird,
daß sich im Strahlengang zwischen
der Glühwendel der Lampe und
dem Fokuspunkt F1 ein dielektrisches Dünnschicht-Reflexionsfilter mit definiertem
Neigungswinkel α # 0° der Filternormalen zu der aus Glühwendel und dem Fokuspunkt
F1 gebildeten optischen Achse W-F1 befindet, daß dieses Dünnschichtfilter für Strahlung,
welche unter dem Winkel α zur Filternormalen einfällt, im Wellenlängenbereich
330 um bis 400 nm ein möglichst hohes Reflexionsvermögen besitzt, daß das reflektierende
Dünnschichtfilter einen außerhalb der optischen Achse W - F1 liegenden zweiten,
bezüglich der Strahlleistungsdichte wesentlich weniger intensiven Brennpunkt F2
erzeugt, der- einen verhältnismäßig hohen UVA-Strahlanteil enthält, und daß die
irn Punkt F2 gesammelte Strahlung einer weiteren optischen Filterung der unerwünschten
sichtbaren und infraroten Reststrahlung unterworfen wird, und zwar entweder durch
reflektierende Dünnschichtfilter oder durch Absorptionsfilter oder durch die interne
Filterwirkung des verwendeten Lichtleiters, daß die im Punkt F2 gesammelte UVA-Strahlung
von einem Lichtleiter aufgenommen wird, dessen effektive numerische Apertur größer
als 0.34 ist (Numsrische Apertur
nl ist der Brechungsindex des lichtleitenden Kerns, n2 ist der Brechungsindex des
isolierenden optisch dünneren Mediwns.) Um eine möglichst hohe UVA-Ausbeute zu ermöglichen
und auch um die Sicherheitsvorschrift des VDE zu beachten (Niederspannung für von
Hand geführte medizinische Geräte), ist es zweckmäßig, wenn die Wolfram-Glühfadenlampe
eine Wolfram-Halogenlampe ist. Diese Lampen erlauben maximale Farbtemperaturen bis
zu 3400° K, und bei den hier in Frage stehenden jeweiligen Einschaltzeiten von ca.
20 - 30 sec für eine Zahnfüllung macht sich bereits der Halogen-Krafs
prozeß
im Sinne einer besseren Konstanz der UVA-Emission der Lampe positiv bemerkbar.
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Für das von Hand geführte UVA-Bestrablungsgerät (siehe Fig. 1) hat
sich eine Halogenlampe mit einer elektrischen Aufnahmeleistung zwischen 20 und 75
Watt, vorzugsweise von 50 Watt bewährt, während die Halogenlampe mit angekoppeltem
flexiblen Lichtleiter in der Ausführung des feststehenden Gerätes (siehe Abb. 2)
vorzugsweise eine elektrische Aufnahmeleistung von 150 bis 200 Watt besitzt. In
einer praktischen Ssusführung befindet sich die Halogenlampe in einem Aluminiumreflektor,
die die Geometrie eines Rotationsellipsoides besitzt, in dessen einem Brennpunkt
sich die Glühwendel W der Haloyenlampe befindet, und der die von der Wendel ausgehende
Strahlung in einem Raumwinkel von ca. 9 sterad erfaßt und auf den Brennpunkt F1
fokussiert. (# = 2 ir (l-cos ) siehe Abb. la) Der Durchraesser des Fokus bei F1,2liegt
vorzugswaise zwischen 3 und 7 mm, die volle Divergenz der Strahlung in F1,2 zwischen
40° und 80°. Das dielektrische Dünnschichtfilter (4) ist bei den in Abb. 1 und 2
dargestellten Anordnungen einer sehr hohen thermischen Belastung und durch das dauernde
Ein- und Ausschalten der Lampe einer ständigen thermischen Wechselbelastung ausgesetzt,
da ca. 70 % der elektrischen Leistung das Filter in Form von Strahlung durchsetzt.
Als haltbares Substrat für das Filter (4) hat sich hier vor allem Quarzglas bewährt.
Es sollten aber auch andere thermisch beständige Gläser hierfür verwendbar sein,
wie z.B. das im Handel bekannte Vycor-Glas. Das Dünnschichtfilter ist vorzugsweise
eben, der Winkel cx, der Filternormalen zur optischen Achse W - F1 kann zwischen
250 und 650, vorzugsweise jedoch bei
450 liegen, so daß die optische
Achse des Lichtleiters (7) einen rechten Winkel zur Achse W-F1 bildet. Die Lage
des durch das Dünnschichtfilter erzeugten zweiten Brennpunktes F2 befindet sich
vorzugsweise im Zentrum der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters (7).
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Die Reflexionseigenschaft eines in der Praxis bewährten Dünnschichtfilters,
für Strahlung, die unter 450 zur Filternormalen auftritt, ist in Fig. 4 angegeben.
Für Strahlung, die im Winkelbereich 45°# 30° zur Filternormalen auftrifft, verschiebt
sich die Reflexionskurve etwas zu kürzeren Wellenlängen. Die Refelxion sollte in
dem für die Polimerisation nützlichen Speitralbereich von 340 bis 410 nm über 80
%, vorzugsweise über 9o %, liegen. Für ##320 nm sollte wegen der Erythembildunc;
mindestens R# # 50 % bzw.
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T > 50 % gelten, und wegen der unerwünschten Blend- und Wärmewirkung
der nicht nutzbaren sichtbaren und infraroten Strahlung sollte für > b 450 nm
mindestens R # 60 °só bzw.
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T # 40 % , vorzugsweise jedoch R # 30 %, T # 70 %, gelten.
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In der Praxis bewirkt ein derartiges Reflexionsfilter eine Abschwächung
der unerwünschten sichtbaren und infraroten Strahlung immerhin um einen Faktor sechs
bis acht, was zwar die Gefahr einer möglichen Gewebsschädigung durch Strahlverbrennung
stark herabsetzt, jedoch ist die Wärmewirkung und die optische Blendwirkung der
vom Dünnschichtfilter reflektierten und durch den Lichtleiter geführten Strahlung
noch zu stark. Dies gilt vor allem für die von Hand geführte Lampe, bei der der
Lichtleiter vorzugsweise aus einem homogenen, optisch gegen Luft isolierten und
am Lichtaustrittsende abgebogenen Quarzstab von ca. 6 - lo mm
Durchmesser
und einer Länge von etwa 20 cm besteht. Daher ist eine weitere Filterung der Strahlung
noUvendig, um den Restanteil an sichtbarer und infraroter Strahlung zu eliminieren.
Diese weitere Filterung kann aber wegen der durch das Reflexionsfilter stark abgeschwächten
Strahlung mit Hilfe von im Handel erhältlichen SO + BG oder EG + UG-Filterkombinationen
erfolgen ohne Gefahr der thermischen Überhitzung dieser Filter. Durch diese Filterkombination
läßt sich eine Ausgangsleistung der von dem Lichtleiter emittierten Strahlung von
nur 200 mW erreichen, wobei keine nennenswerte Blend- und Wärmewirkung mehr auftritt.
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Bei der Ausführung als Tischgerät (siehe Fig. 2) kann die Anbringung
weiterer separater Filter neben dem Reflexionsfilter (4') entfallen, wenn man als
flexiblen Lichtleiter einen Flüssigkeitsplastiklichtleiter verwendet, wie er in
der D.P. 24 o4 424.2 beschrieben wurde, der durch Zusatz eines Farbstoffes zur lichtleitenden
Flüssigkeit bereits die gewünschte Filterwirkung besitzt. Die von der Halogenlampe
emittierte UVA-Strahlungsleistung variiert überproportional stark mit der Lampenleistung.
Fig. 3 zeigt, wie sehr empfindlich die UVA-Ausbeute, gemessen in einem schmalen
spektralen Bereich um 365 nm, mit der Lampenspannung variiert.
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Die Nennspannung der 50 Watt-Halogenlampe beträgt in diesem Beispiel
8 Volt. Da Schwankungen der Netzspannung und somit der heruntertransformierten Lampenspannung
von #10 % durchaus vorkommen können, würde die WA-Ausbeute sonst gleichwertiger
Bestrahlungsgeräte um + 48 % und - 37 % schwanken. Außerdemsollen die Halogenlampen,
um für die Polymerisation genügend UVA Ausbeute zu liefern, nicht unterhalb der
Nennspannung, günstigerweise sogar 3 - 12 % oberhalb der Nennspannung betriebes
werden, so daß die Farbtemperatur der Wendel möglichst
hoch wird.
Eine lediglich mit einen Trafo betriebene Halogenlampe könnte somit bei Netzschwankungen
nach oben durchbrennen. Wegen der Konstanz maximaler UVA-Ausbeute und aus Gründen
der Sicherheit für die Lampe list es daher günstig, der Lampe eine gegenüber Netzschwankungen
stabilisierte Versorgungsspannung zu geben Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kann
eine Stabilisierung der Lampenversorgungsspannung auf # 5% Abweichung von der Nennspannung
ausreichen in diesen Falle schwankt die UVA-Ausbeute um + 20 %, was gerade noch
tolerierbar ist, wenn man berücksichtigt, daß die Polymerisationsgeschwindigkeit
nur mit der wurzel aus der Bestrahlungsintensität variiert
Die Stabilisierung der 7ersorgungsspannung der Halogenlampe kann in bekannter Weise
durch elektronische bzw. elektrotechnische Maßnahmen erfolgen.
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In der Technik wurde offenbar die praktische Verwendbarkeit einer
relativ leistungsschwachen und daher auch von Hand zu führenden Wolfram-Halogen-Lampe
für die Polymerisation in situ von Kunststoff-Füllungen in der Zahnheilkunde noch
nicht erkannt. Sämtliche auf dem Markt befindlichen Geräte arbeiten mit Hg-Dampflampen,
und neure. Entwicklungen berücksichtigen auch die Verwendbarkeit einer gepulsten
Xenon-Gasentladungslampe mit aufwendigem NetzteIl.
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Es konnte jedoch hier experimentell gezeigt werden, daß es bei einer
optimalen optischen Anordnung, insbesondere durch Verwendung eines UV-Reflektors
mit sehr großem Raumwinkel (S1> 6 sterad) und eines Lichtleiters mit maximaler
numerischer Apertur, möglich ist, den sehr geringen, von der Halogenlampe emittierten
UvA-Anteil für die Polymerisation
in situ wirksam und auf eine
Weise, die den Sicherheitsvorschriften entspricht, zu nutzen, und hierbei Aushärtungszeiten
und Härtegrade zu erzielen, die denen der bekannten Geräte mit vergleichbarer elektrischer
Leistung nicht nachstehen.
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Die Ahezinkelung der optischen Achsen des Lichtleiters und des Reflektors
zueinander garantiert maximale Sicherheit des Patienten, und zwar sowohl vor harter
UV-Strahlung als auch vor intensiver Wärmestrahlung im Falle, daß die Filter (4)
und (5,6) brechen oder beschädigt werden. Bei ein, er kolinearen Anordnung der optischen
Achsen von Reflektor (3) und Lichtleiter (7) würden bei Verwendung einer 50 Watt-Halogenlampe
bei Filterbruch aus dem Lichtleiter ca. lo Watt Strahlungsleistung, hauptsächlich
IR-Strahlung, emittiert, was augenblickliche Verbrennungserscheinungen beim Patienten
zur Folge haben kann. Bei der abgewinkelten Anordnung von Fig. 1 wird bei Filterbruch
entweder nur eine ungefährlich höhere Leistung aus dem Lichtleiter emittiert (z.B.
nur 1,5 Watt statt 200 mW bei Bruch der Filter (5) und (6)), oder es wird überhaupt
keine Leistung emittiert bei Bruch des Filters (4).
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Die Verwendung einer Wolfram-Halogen-Lampe bietet einen wesentlichen
weiteren Sicherheitsfaktor gegenüber der Hg-Lampe insofern, als die Aus filterung
von Strahlung mit #320 nm (FDA-Vorschrift) keine Probleme bereitet, da die Lampe
beize 320 nm sowieso kaum noch nennenswerte Emission besitzt. Starke Erythemwirksamkeit
und Ozonerzeugung sind also nicht zu befürchten.
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Einen ganz wesentlichen Vorteil bietet die Halogenlampe gegenüber
der Hg-Lampe durch die momentane Ein- und Ausschaltbarkeit. Lästige Einbrennzeiten
und Totpausen bei der Wiederzündung entfallen. Der Zahnarzt kann folglich schneller
und rationeller arbeiten.
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Wolfram-Halogen-Lampen mit 50 Watt elektrischer Leistung und hochreflektierendem
elliptoidischen Alu-Reflektor, der einen Raumwinkel von ca. 9 sterad der Strahlungsquelle
erfaßt, befinden sich auf dem Markt und werden in großer Stückzahl für Kino- und
Diaprojektion zu wirtschaftlichem Preis hergestellt. Diese Lampan können z.B. für
das in Figur 1 dargestellte Handgerät verwendet werden und sind wesentlich preiswerter
als entsprechende Hg-Lampen.
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Ein weiterer entscheidender Vorteil der Wolfram-Halogen-Lampe ist
die zeitlich gute Konstanz der WA-Emission.
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So zeigte eine 50 Watt-flalogenlampe nach 1500 Polymerisationen a
30 sec einen Abfall der UVA-Emission von nur 5 %.
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Vergleichsweise zeigte eine Hg-Hochdrucklampe von loo Watt Leistung
nach 1500 Polymerisationen à 30 sec einen Abfall der UVA-Emission (bei) = 365 nm)
von 35 %.
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Folgendes Beispiel zeigt die gute Eignung der Wolfram-Halogen-Lampe
zur Polymerisation: Das Handgerät der Fig. 1 enthielt folgende Bauteile: Lampe:
50 Watt, 8 V Reflektor: Elliptoidischer Alu-Reflektor, # = 9 sterad
Filter:
Dünnschichtfilter gemäß Fig. 4, Neigung 450 zur optischen Achse Filter (5): KG 3
(2mm) Filter (6): BG 1 (2 mm) Lichtleiter: Homogener Quarzstab, 20 cm Länge, 8 mm
Durchmesser UVA-Ausgangsleistüng: 45 mW (320 nm t vrl # 405 nm) # 9o Ein Plättchen
aus handelsüblichem UV-sensibilisiertem Methylmethacrylat-Romposit (Nuva Phil, L)
von 6 mm Durchmesser und 2 mm Schichttiefe konnte nach 20 sec Bestrahlung vollständig
durchgehärtet werden. Diese Aushärtungszeit wird im Dentlabereich toleriert und
ist nicht länger als die von handelsüblichen Geräten mit Hg-Lampen. Auch die Härte
des Polymerisats ist vergleichbar mit der von HG-Lampen erzeugten Härte.
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Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des von Hand geführten UVA-Bestrahlungsgerätes.
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Eine 50 Watt-8 V - Halogenlampe (1) mit Glühwendel (2), die sich im
Brennpunkt eines rotationselliptischen Aluminium-Reflektors (3) mit einem Raumwinkel
von ca. 9 sterad befindet, wird über den Handschalter (13) ein- und ausgeschaltet.
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Das dielektrische Dünnschichtfilter (z) auf Quarzglassubstrat durchsetzt
die vom Reflektor im Brennpunkt F1 fokussierte Strahlung mit einem Winkel α
= 450 der Filternormalen zur optischen Achse W-F1 (siehe Fig. la).
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Der in dem Strahlkegel enthaltene WA-Anteil wird durch
das
Reflexionsfilter (d) zusammen mit sichtbaren und infraroten Strahlanteilen, die
jedoch nur ca. 13 % der Intensität der durch das Filter (4) transmittierten otrahlung
betragen, auf die Lichteintrittsöffnung cnes Lichtleiters (7) in den Punkt F2 abgelenkt.
Zwei Åbsorpticnsfilter (5) una (6) (KG und BG-'ilter) befreien die Nutzstrahlung
weitgehend von restlichen infratoren und sichtbaren Strahlanteilen. Das durch das
Filter (4) transmittierte Licht trifft auf einen Hitzeschild (12). Statt des Hitzeschilds
(12) kann man auch ein rot- und infrarotdurchlässiges Filter verwenden, um die Wärmestrahlung
ohne Blendwirkung aus dem Gerät austreten zu lassen, was eine geringere Erwärmung
zur Folge hat. Der Lfter (11) ist jedoch erforderlich, um das Gerät auch über längere
Perioden ohne übermäßige Erwärmung in der Hand halten zu können. Das Gerät ist hier
(in Fig. 1 im Maßstab 1 : 1 gezeichnet) von zylindrischer Geometrie mit einem äußeren
Rohr (14) und einem inneren Rohr (15), welches die eigentliche Strahlungskammer
darstellt. Der Lichtleiter (7) ist vorzugsweise einem Austrittsende gekrümmter homogener
Quarz stab, der in seiner Längsachse rotierbar ist. Er ist in seinem geraden Teil
mit einem Metallröhrchen (8) verkleidet und in seinem gekrümmten Teil mit einer
Kunststoff- oder Metallspirale (9) verkleidet. Ein Schrumpfschlauch (lo) ist auf
die Spirale (9) und das Röhrchen (8) aufgeschrumpft, um eine homogene Oberfläche
zu erreichen Die Verkleidung des gekrümmten, optisch nur gegen Luft isolierten Lichtleiterteils
mit der Spirale (lo) bewirkt besonders-geringe Lichtverluste. Der Schrumpfschlauch
lo berührt dabei den Lichtleiterstab nicht, während die Spirale nur mit einerverhältnismäßig
geringen Fläche auf dem unisolierten Lichtleiter aufliegt. Fig. la verdeutlicht
die geometrischen Verhältnisse der optischen
Anordnung von Fig.
1. Insbesondere ist der Neigungswinkel α der Filternormalen zur optischen
Achse des Reflektors dargestellt, sowie das Komplement des Winkels 2# zu 360°, aus
dem sich der vom Reflektor erfaßte Raumwinkel # = 2 # (1 - cos#) berechnen läßt.
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Fig. 2 zeigt dasselbe optische Prinzip wie in Figur 1.
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Die Wolfram-Halogen-Lampe hat vorzugsweise eine höhere Leistung von
150 Watt (15 Volt). Die UVA-Strahlung wird über das gleiche Reflexionsfilter wie
bei Fig. 1 auf das Strahleintrittsfenster eines Flüssiakeits-Plastik-Lichtleiters
fokussiert. Dieser Lichtleiter hat eine besonders hohe Transmission im UVA und besitzt
einen lichtleitenden Kern, der aus einer wässrigen ionischen Lösung besteht, die
optisch isoliert wird durch einen flexiblen Schlauch.
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(2') aus Tetrafluoräthylenhexafluorpropylen-Kopolymer, Dieser Lichtleiter
besitzt im Vergleich zu Quarzfaserbündel-Lichtleitern eine wesentliche höhere effektive
numerische Apertur, die sich gut dem Öffnungswinkel des Alu-Reflektors anpaßt. Zusätzliche
Filter neben dem Filter (4') sind hierbei nicht nötig, da die lichtleitende Flüssigkeit
(3') des Leiters so eingefärbt werden kann, daß sie sichtbare und infrarote Strahlung
absorbiert. In Fig. 2 ist auch das geregelte Netzteil für die Lampenversorgungsspannung
angedeutet.
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Fig. 3 zeigt die UVA Ausbeute einer Halogenlampe mit 8 Volt Nennspannung.
in dem für die Polymerisation wichtigen spektralen Bereich um 370 nm. Bei einer
durch Netzschwankungen bedingten Schwankung der Lampenspannung von + 5 % variiert
die UV-Emission der Lampe bereits um i 20 %, bei einer
Spannungsschwankung
von - lo % variiert die UVA-Emission bereits um + 48 %, - 37 % . Die Lampenspannung
sollte also vorzugsweise stabilisiert werden.
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Fig. 4 zeigt die Transmission bzw. Reflexion eines geeigneten, speziell
für diese Anwendung hergestellten Dünnschicht filters für Strahlung, die unter 450
ur Filternormalen auftrifft. Der Winkelbereich der Strahlung im Gerät der Fig. 1
umfaßt den Bereich um 45° + 30°, so daß sich für die extremen Einfallswinkel die
Kurve von Fig. t etwas nach kürzeren Wellenlängen hin verschiebt.