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从汞灯到UV LED灯，时代在变革！

一：低压汞灯

低压汞灯即低气压汞蒸气放电灯，是由汞蒸气受高能电子碰撞电子激发而发出以254 nm和185 nm为主的的紫外共振辐射。它的辐射原理是：对不同管径的灯，在最佳汞蒸气压下（外径38 mm的T12灯为0.8 Pa，外径7 mm的T2灯为1.6 Pa），汞蒸气在电场中放电，汞原子的最外层电子从基态被激发到激发态，当其由激发态返回到基态时辐射出254，185 nm紫外光子。

低压汞灯的光谱分布近似为线光谱。石英玻壳对254 nm透射率可高达90%以上，而普通玻璃不透射254 nm紫外光。随电流密度的不同，低压汞灯的254 nm紫外辐射效率可达35%~60%，185 nm辐射效率可达5%~15%，是目前辐射效率最高的气体放电光源。

185 nm真空紫外辐射在空气中的传输距离很短，在毫米量级的距离内即被氧分子吸收，氧分子分解成氧原子并进一步反应生成臭氧。所以185 nm辐射是很好的臭氧激发源，其优点是既能高效产生臭氧，又不会生成氮氧化合物等其他有害气体。另外，185 nm光子的高能量，能够打开大部分有机物的化学键，可以应用在半导体和平板显示器生产线的光清洗工艺中，作为氙准分子灯的低成本替代方案。低压汞灯的典型发射光谱如图1所示。

目前，杀菌用低压汞灯要求不产生臭氧，石英管中通常都掺入少量TiO2，以吸收185 nm的紫外辐射，只辐射254 nm的紫外辐射，俗称无臭氧紫外辐射源。

　　低压汞灯的紫外辐射效率很高，当放电条件为饱和汞蒸气压0.9 Pa、放电管直径26 mm（T8）、冷端温度42℃时，紫外辐射达到最大。在该条件下，如果采用氩气作为缓冲气体，放电电流电流密度控制在0.03~0.13 A/cm2，那么254 nm处的辐射效率高达60%。不过，这种最佳的放电条件只能维持比较低的输入功率密度（＜0.5 W/cm），对应的254 nm辐射功率密度仅为0.2~0.3 W/cm。如果采用铋铟汞合金代替纯汞，再辅以合适的放电管径，放电的功率密度可以提高到2 W/cm。

　　最近几年我们利用恒温箱和自行设计的体积2.5 m3的大型真空室作为点灯环境，测量了T6大功率低压汞灯正柱的254，185 nm辐射效率随灯的稀有气体气体种类、气压、冷端温度和放电电流的变化，获得了最佳放电条件。图2和图3为254，185 nm谱线的辐射效率随冷端温度的变化。

结果表明，T6大功率低压汞灯正柱的254 nm辐射功率的最大值对应冷端温度40~45℃，对应汞蒸气压0.86~1.24 Pa。在1.6 A电流下，最大辐射功率可达60~80 W/m。不同缓冲气体的正柱区254 nm辐射效率随冷端温度变化规律基本一致。T6低压汞灯辐射效率最大值对应冷端温度在45~48℃，对应汞蒸气压1.24~1.54 Pa。对填充Ne-Ar混合气体的灯，在气压2 Torr、电流1.6 A、冷端温度45℃时，正柱输入功率＞160 W/m，254 nm辐射效率＞40%。

　　冷端温度在70~75℃时185 nm辐射效率最高，且最佳冷端温度随着缓冲气体中的Ne含量上升而上升。充纯Ne的灯在气压2 Torr、冷端温度75℃、电流1.6 A时，灯的输入功率为117.7 W/m，185 nm的辐射效率可达10.2%，而254 nm的辐射效率为22.4%。

对UVC-LED外延芯片的研发是国内外的热点。日本信息通信研究机构（NICT）采用出光面包含光子晶体的氮化铝（AlN）基板，开发出波长265 nm的UVC-LED，实现了输出功率密度90 mW/cm2的连续发光，在电流为200 mA时外量子效率为6.3%。

　　鉴于UVC-LED辐射效率还不高，如要达到实用化的20%的辐射效率，还有待实现技术突破；加上UVC-LED价格昂贵，目前只能用于小面积的杀菌。因此，低压汞灯仍有广阔的应用前景，未来5~10年市场规模将继续扩大。

二：紫外线灯管

１紫外线表面清洗

紫外线表面清洗是近年来新兴的清洗方法。紫外线表面清洗法不同于原有清洗法，没有污水，污气产生。是高能环保型清洗杀菌方法。广泛运用于LCD,PCB，点子，印刷，塑胶，玻璃，涂装等领域。

紫外线清洗是是利用有机化合物的光敏氧化作用达到去除附着在材料表面的有机物质。经过广清洗后的材料表面可以达到高清洁度。

其主要原理为紫外线灯发出的 185nm波长和254nm波长具有很高的能量，高于大多数有机物的结合能量。由于大多数碳氢化合物对185nm波长的紫外线具有较强的吸收能力，并且可以在吸收185nm波长后分解成例子，流利态院子，受激分子和中子等，这就是光敏作用。空气中的氧分子在吸收了185nm波长的紫外光后，会产生臭氧和氧气，臭氧对254nm波长具有很强的吸收性，臭氧有可以分解为氧原子和氧气。氧原子具有极强的氧化性，可以将碳氢化合键切断，生成水，二氧化碳等易挥发气体，从被照射物表面飘逸出，彻底清除物体表面的污染物。这就是紫外线清洗的原理。

清洗法有干洗和湿洗两种。干洗有UV臭氧清洗，等离子清洗，离子清洗等。湿洗有水洗，碱清洗，酸清洗，液体喷射清洗等。我们日常所熟悉的湿式清洗有可以清洗掉较大范围污染的优点。但是也会有清洗不掉的污染。同时由于清洗的溶剂会在被清洗物表面残留，因此对于高精密世界来说也是个污染。

与此相反UV紫外线清洗虽然不能清洗掉大范围的污染，却可以清洗到各个角落的就是光洗净技术（以下简称UV臭氧清洗）。在纳米技术世界里，我们虽然看不到有机性污染，但是有机污染在表面形成膜（软接着层）如果在这层膜上印刷的话，就会出现鲜度恶化以及针孔等障碍。UV臭氧清洗可以去除的污染有有机化合物以及含有油脂的污染等。

2二次污染的注意

 玻璃表面的有机性污染膜厚度在单分子层以下时是非常清洁的表面状态。即便是在实验室或这是无菌室里的大气中也会有微量的挥发性有机化合物或者硫化合物，将洗净玻璃放置于这种环境下也会被这些蒸汽污染。高度清洗过后的表面接触角会在30分到1小时内恢复到20度。因此我们认为超高清洁玻璃不易长时间保存。

3 可以将粒子极限清洗的清洗工艺

UV臭氧清洗和湿式清洗的结合

UV臭氧清洗是使有机性污染膜清洗到单分子层以下的高清洗技术，如下图所示在完成清洗阶段使用UV臭氧清洗技术。但是UV臭氧清洗对于粒子没有效果。同时湿式清洗不能完全清除有机性污染，会保留几个分子层厚度的油膜。被这些油墨所吸收的粒子在冲洗过程中很难被全部清洗掉。UV臭氧清洗是完成阶段的清洗，在生产过程中我们发现了如下图所示UV臭氧清洗后使用例如温水冲洗的清洗工艺。UV臭氧清洗如图所示油膜基本上都可以清除。在此之后使用纯水冲洗可以将没有油膜保护的粒子很容易的冲洗掉，得到没有粒子，没有有机污染物的高清洁面。

这种技术方法不但在液晶显示装置的现场使用，在原版曝光和分光板的制造工程中也被大量使用。


三：行业应用

1）半导体行业的视觉应用

机器视觉在半导体行业的应用也非常普遍，涉及到半导体外观缺陷，尺寸大小，数量，平整度，间距，定位，焊点质量，弯曲度等的检测和测量。

检测内容包括：高精度晶圆缺陷检测；晶圆划片定位与尺寸测量；IC封装定位，外观检测；硬盘支架尺寸测量，倒角检测；硬盘盘片划伤，异物检测；IC引脚平整度检测等。

2）面板/高机能薄膜行业的视觉应用

高精度/高速异物检测，表面缺陷检查，外观检查，平整度检测，镀膜均匀度检测，划伤检测，内部封装异物检测，尺寸测量及产品定位；印字标号的读取，FPD面板检测（UV）

3）印刷行业视觉应用

印刷包装行业是机器视觉系统的重要应用领域之一，机器视觉系统能够迅速准确的发现印刷品中的各类缺陷，提高产品质量和生产效率，低企业成本。

被检测的印刷品形式多样，从印刷的种类可分为;纸张，塑料和金属（钢板），特殊布料等；从印刷的形式可分为卷曲材料和单张产品。检查内容包括：高速材质的缺陷检查（如孔洞，异物，编织不均，荧光物质的残留等）;印刷缺陷检测（如飞墨，刀丝，蹭版，套印不准等）；高精度/高速颜色缺陷检测（如浅印，偏色，露白等）

4）

食品/饮料行业视觉应用

近年来在食品/饮料行业的包装技术迅速发展，在高速包装线上，人工和相对简单的检测技术已无法满足企业对于包装及包装后的内部检测的需要。

当今社会要求下，广大客户对于产品的外观要求与其内在质量同等重视。在此大背景下，对于机器视觉的推广都是有非常关键的有利因素。

检测内容包括：包装的质量检测，如包装破损，罐装瓶瓶身，瓶底异物检测；包装物的计数；罐装液位检测；罐装后异物检查；标签位置及喷码检测，条形码的读取；包装后的内部破损/内部异物检测，装填物的检测及计数

5）医疗/医药行业的视觉应用

机器视觉在医药行业的广泛适用性为其迎来更加广阔的市场空间。

检测内容包括：液体制剂的罐装液位；瓶内杂质及封盖的质量；尺寸不合格的胶囊检测；医药产品的外包装打码效果；外包装纸箱的满箱检测及计数，内视镜光源的一般及特殊检测目，药局处方药物的自动确认及监察

6）SMT(表面贴装技术)行业的视觉应用

SMT为目前电子组装行业中最为流行的一种技术和工艺。主要用于SMT产线上的定位及质量检验，包括印刷机PCB与钢网对位，锡膏3D扫描，贴片机元器件定位，印刷AOI，贴片后AOI，炉后AOI等

检测内容包括：虚焊，多锡，少锡，桥接，元件偏移，元件极性，元件翻转，OCR，OCV，条码识别

7）其他特种行业

制钢，汽车制造，PIV流体测定，路面检测，隧道检测，航空航海机外观检查，防伪识别，汽车碰撞实验，远程监视等