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Titel der Erfindung
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Verfahren zur Bestimmung der Schichtidicke von Flüssigkeitsfilmen
Anwendungsgebist der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung
der Schichtdicke von Flüssigkeitsfilmen, speziell in Fiarb- und Feuchtwerken von
Druckmaschinen mittels radioaktiver Isotrope.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die Qualität des
Offsetdruckes ist bekanntlicn in entscheidendem Maße von der Farb- und Feuchtgebung
abhängig.
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Bei der bisher üblichen Feuchtung können Farbschwankungen o.ier Streifen
nur langsam beseitigt werden, so daß der Anfall von iakulatur u. U. recht erheblich
ist.
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Der Grund dafür ist, daß unter bestimmten Bedingungen die Dikkenmessung
besonders bei dünnen Schichten auch heute noch ein Problem ist. stellt man an das
Verfahren solche Forderungen, wie die berühungslose, dynamische Messung von elektrisch
leitenden, transparenten und flüssigen Schichten auf bewegten unebenem Trägermaterial,
so versagen die meisten Ißprinzipien.
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Meßverfahren, wie z. B. die Auf- und Durckllichtabsorption, die Leitfähigkeitsmessung,
das Lichtschnitt- und das Interferenzverfahren sowie das Induktions- und wirbelstromprinzip,
können die o. g. Anforderungen nicht erfüllen.
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Die angegebenen Bedingungen, die man z.B. für die dynamische Bestimmung
von Wasserschicten stellen muß, werden unter anderem von Meßgeräten auf der Basis
der Infrarotabsorption erfüllt.
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Diese Geräte sind meist nur für einen sehr kleinen Meßbereich von
Flüssigkeitsschichtdicken geeignet, verlangen einen großen technischen Aufwand und
haben den entscheidenden Nachteil, daß sich die Luftfeuchtigkeit deutlich auf das
Meßergebnis aiiewirkt.
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Ein anderes Verfahren, die Bestimmung der sich in bhängigkeit von
der Schichtdicke ändernden Kapazität, ist für das DieleX-trikum Luft-Wasser auf
Grund der sehr unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten und des Einflusses der
Luftfeuchtigkeit hier ebenfalls nicht anwendbar.
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Die Ntzung des Beta-Rückstreuprinzips für die Schichtdickenbestimmung
ist in den Patentschriften (DS-AS 2410927, DE-AS 2611411, DE-AS 2812994, DD-PS 85185,
DD-PS 134567, DD-PS 152000) ausführlich beschrieben worden. Trotzdem weist dieses
Prinzip einige Eigenschaften auf, die nicht zufriedenstellen können.
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So werden Zeitkonstanten bis 200 Sekunden anzugeben und das Meßergebnis
wird von der Luftfeuchtigkeit beeinflußt. Darüber hinaus ist ein sehr großer meßtechnischer
Aufwand erforderlich und je nach verwendetem Nuklid und Detektor sind eingeschränkte
Meßbereiche angegeben. Für Messungen von Schichtwerkstoffen, die eine ähnliche Kernladungszahl
wie'das Trägermaterial haben, ist das Verfahren nicht einsetzbar.
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Durch die D3-AS 2225616 wird ein weiteres Schichtdickenmessungsverfahren
unter Nutzung von Gamma-Strahlern beschrieben.
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bei wird eine Schichtdicke dadurch ermittelt, daß der darunterliegende
Stoff radioaktiv markiert und praktisch dessen Tie fenlage bestimmt wird.
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Der Nachteil dieses Verfahrens besieht aber darin, daß nur Messungen
mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich vorgenemmen werden können, Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke von Flüssigkeitsfilmen
zu schaffen, welches zur Verringerung von Makulatur während des Druckprozesses beiträgt
Aufgabe der Erfindung Der Eriindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter statischen
wie dynamischen Meßbedingungen die Dicke einer flüssigen oder viskosen Schicht auf
einem Trägermaterial relativ abstandsunabhängig zu bestimmen.
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Wesen der Erfindung Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,
daß dem zu untersuchenden Schichtmedium ein Radionuklid geeigneter Halbwertzeit
und Strahlungsenergie homogen beigemischt wird und mittels eines üblichen Kernstrahlungsdetektors
die Zählrate der markierten Schicht erfaßt und in Korrelation zur Schichtdicke Lesetzt
wird.
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Ein Radionuklidgeneratorsystem wird eingesetzt, dessen kurzlibiger
Tochternuklid die Funktion der Markierungssubstanz übernehmen und quasi kontinuierlich
zugegeben werden kann oder mittels einer geeigneten Anregungsquelle in einem kontinuierlichen
Prozeß fortlaufend ein kurzlebiges Radionuklid erzeugt wird, das als Markierungssubstanz
verwendet wird.
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Die Schicht wird auf rotationssymmetrischen Untersuchungobjekten mit
einem scharf kollimierten Detektor annähernd tangential gemessen. Mit einem relativ
;roßzlächigen Detektor kannannahernd senkrecht zum Objekt gemessen werden. Als Generatorsystem
werden insbesondere Molybdän - Technetium, Zinn - Indium oder Gaesium - barium verwendet.
Als Anregungsquelle wird ein Neutronen)enerat0r verwendet.
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Als Anregungsquelle wird ein Radionuklid bzw. eine Radionuklidkombination
eingesetzt. Das bei der Messung erhaltene Signal wird zur Steuerung oder Regelung
der Feuchtmittelzufuhr verwendet. mit dem vorgeschlagenen Meßprinzip konnen in besonders
vorteilhafter Weise flüssige Schichten beliebigen Materials berührungslos und weitgehend
abstandsunabhängig gemessen werden.
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Die Meßdauer kann bei entsprechender N..uklid- und Detektorwahl minimiert
werden, so daß eine dynamische Messung möglich ist.
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Die Transparenz oder Färbung der Schicht, ihre elektrischen, optischen
und sonstigen :Nigenschaften sind ohne Einfluß auf das Meßergebnis. Die wirt, Form
und Bewegung des Trägermaterials kann beliebig sein. Die äußeren Umgebungsbedingungen,
wie Temperatur und Iiuftfeuchte sind praktisch ohne Bedeutung für das gsergebnis.
Das Verfahren hat den Vorteil eines sehr einfachen technischen Aufbaues. Durch die
Wahl des Nuklids und seiner Konzentration im Schichtwerkstoff kann der Meßbereich
weitgehend variiert werden, so daß Unterschiede von Mikrometern bis eu Dicken von
mehreren Millimetern gemessen werden können.
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£it diesen weitgehenden Möglichkeiten ist das Verfahren keinesfalls
nur für die Messung von arb- und Feuchtmittelschichtdicken in der Polygrafie geeignet,
sondern kann überall dort, wo die Messung. oder Kontrolle einer Flüssigkeitsmenge
in dünnem Auftrag erforderlich ist, angewendet werden.
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bei geeigneter Abstimmung von Drucktechnologie und Auswahl des Radionuklids
kann die Halbwertsdauer des Strahlers so. kurz sn, daß eine Kontamination des Trägermaterials
(z. B. Druckerzeugnis), auf das die Schicht aufgebracht oder übertragen wird, innerhalb
der Freigrenzen liegt und somit unkritisch ist.
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Asführungsbeispie 1 Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert werden.
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In den zugehörigen Zeichnungen zeif3ens Fi. 1 Messung der Schichtdicke
auf ebener Oberfläche Fig. 2 Messung der Schichtdicke auf konvexer Oberfläche.
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Auf einem ebenen Trägermaterial 1 ist gemäß Fig. 1 ein mit einem Radionuklid
vermischtes Schichtmedium 2 aufgetragen. Über dem Schichtmedium 2 ist ein Strahlungsdetektor
3, welcher mit einem Strahlungsmeßgerät 4 und einem Registriergerät 5 verbunden
ist, angeordnet.
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Fig. 2 stellt ein Feuchtwerk einer Druckmaschine schematisch dar.
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In einem Feuchtmittelkasten 6 ist das mit einem Ptadionuklid homogen
vermischte Schichtmedium 2 in Form von Feuchtflüssigkeit enthalten. Dabei kann das
auch als j';tarkierungssubstanz bezeichnet Radionuklid auf verschiedene Art und
Weise erzeugt werden. Zum einen ist ein allgemein bekanntes Radionuklidgeneratorsystem
einsetzbar, bei dem ein relativ langlebiges Nuklid vorliegt und erst bei Bedarf
ein Eluieren des kurzlebigen sogenannten Tochternuklides erfolgt, das dann zur i.larkieruns
genutzt wird.
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Die zweite Variante ist die Verwendung einer Anregungsquelle, durch
die im Meßobjekt eine radioaktive Strahlung erzeugt wird.
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Das kann durch einen allgemein bekannten Neutronengenerator,
durch den freie Neutronen erzeugt werden oder durch ein Ptadionuklid
bzw. eine Radionuklidkombination erfolgen.
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In dem Feuchtmittelkasten 6 ist ein in das Schichtmedium 2 eintauchende
Feuchtduktor 7 drehbar angeordnet.
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ueber eine Übertragungswalze 8 steht der Feuchtduktor 7 mit einer
Feuchtmittelauftragswalze 9 in Verbindung. Die Feucht;mittelauftragswalze 9 steht
mit einem nicht dargestellten Plattenzylinder, auf welchem eine Druckplatte aufgespannt
ist, in Wirkverbindung.
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Tangential zur Übertragungswalze 8 ist der mit einem Kollimator 10
versehene Strahlungsdetektor 3 angeordnet.
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Der Strahlungsdetektor 3 ist ebenfalls über das Strahlungsmeßgerät
4 mit dem Registriergerät 5 verbunden.
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Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das erhaltene Meßergebnis
in einer Auswerteeinheit 11 mit einer zuvor eingegebenen Zielgröße zu vergleichen
und den Schichtbildungsprozeß, z. B.
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über eine Geschwindigkeitsänderung durch Beeinflussung der Drehzahl
des ani Feuchtduktor 7 angebrachten Antriebsmotor 12, zu korrigieren.
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Als Generatorsystem werden nicht allzuweit reichende strahlende Nuklidsysteme,
wie z. B. 99Mo - 99mTc; 113Sn - 113mIn oder 137Os - 137mBa verwendet.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Gemäß Fig. 2 wird
der Feuchtduktox 7 durch einen bekannten stu-Senlos regelbaren Motor 12 angetrieben.
Dadurch wird das Schichtmedium 2 in Form von Feuchtflüssigkeit auf die Oberflache
des Feuchtduktors 7, die Übertragungswalze 8 und über die Feuchtmittelauftragswalze
9 auf die auf den Plattenzylinder aufgespannte Druckplatte übertragen.
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Entsprechend dem Spaltungsgesetz nehmen die Schichtdicken vom Feuchtduktor
7 bis zur Feuchtmittelauftragswalze 9 ab.
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Der in Fig. 2 tangential und in Fig. 1 senkrecht angeordnete
Strahlungsdetektor
3 nimmt die vom Radionuklid ausgesandte Strahlung auf und in dem Strahlungsmeßgerät
4 und dem Registriergerät 5 werden die dabei ermittelten Zerfallsraten aufgezeichnet.
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Über Kalibrierkurven kann die entsprechende Schichtdicke bestimmt
und mit Vorgaben verglichen sowie wenn erforderlich Korrigiert bzw. über die Auswerteeinheit
11 und den dntriebsmotor 12 direkt geregelt werden.
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Bezugszeichenaufstellung 1 Trägermaterial 2 Schichtmedium 3 Strahlungsdetektor
4 Strahlungsmeßgerät 5 Registriergerät 6 Feuchtmittelkasten 7 Feuchtduktox 8 Übertragungswalze
9 Feuchtmittelauftragswalze 10 Kollimator 11 Auswerteeinheit 12 Antriebsmotor
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