Heiße Sachen sicher messen

Schwerpunkt Sensorik

Temperatursensorik – Die Herstellung von Silizium-Wafern für Photovoltaikelemente erfordert eine exakte Kontrolle der Temperatur. Infrarot-Spektralpyrometer ermöglichen eine berührungslose Messung auch unter schwierigen Einsatzbedingungen.

04. Mai 2012

Die wichtigste Voraussetzung für die Funktion von Photovoltaikelementen ist eine optimale Struktur der Kristalle in den sogenannten Wafern aus mono- oder polykristallinem Silizium. Hergestellt werden diese Wafer aus sogenannten Ingots (englisch für »Barren«), die in Kristallzuchtanlagen mit unterschiedlichen Verfahren aus geschmolzenem Reinsilizium gezogen werden und beim Abkühlen der Siliziumschmelze auskristallisieren. Hochwertige Kristalle mit größtmöglicher photoelektrischer Absorptionsfähigkeit entstehen dabei allerdings nur, wenn die Schmelze während des gesamten Prozesses in einem relativ schmalen Temperaturfenster um 1.410 Grad Celsius gehalten wird und außerdem der entstehende Ingot nicht zu schnell abkühlt.

Permanente Wärmemessung

Entscheidend für ein optimales Kristallwachstum ist deshalb eine genaue und permanente Überwachung der Temperatur der Schmelze sowie der Heizelemente, die den Prozess steuern. Aufgrund der hohen Temperaturen geschieht diese Temperaturmessung idealerweise berührungslos. Zur Temperaturüberwachung kommen deshalb in vielen Bereichen der Industrie anstelle der traditionell eingesetzten Thermoelemente immer öfter digitale Infrarot-Pyrometer zum Einsatz. Die Vorteile dieser Geräte liegen in der einfachen Anwendung, dem günstigen Preis und der sehr langen Standzeit im Vergleich zu herkömmlichen Thermoelementen.

Speziell an die besonderen Gegebenheiten und Anforderungen in Kristallzuchtanlagen angepasst sind kurzwellige Spektralpyrometer, wie sie DIAS Infrared GmbH aus Dresden entwickelt hat. Die Serie Pyrospot 11 beispielsweise umfasst vier digitale Pyrometer mit Lichtleitern für unterschiedlichste industrielle Anwendungen, mit denen berührungslose Temperaturmessungen auch an schwer zugänglichen Stellen und in besonders rauen Umgebungen möglich sind. Die Lichtleiterpyrometer werden deshalb häufig zur Temperaturmessung an den Heizelementen verwendet, weil dort meist der zur Verfügung stehende Bauraum sehr begrenzt ist. Die Konfiguration kann komplett am Gerät mit Tastatur und Display oder über die integrierte RS-485-Schnittstelle erfolgen. Exakte Messergebnisse gewährleisten dabei die punktgenau einstellbaren Messfelder ab 0,7 Millimeter, die kurzen Ansprechzeiten von zwei Millisekunden, der breite Temperaturmessbereich von 150 bis 3.000 Grad Celsius sowie ein integriertes Pilotlicht.

Weiter Messbereich

Für Messungen von Temperaturen zwischen –40 und 2.500 Grad Celsius bei Umgebungstemperaturen bis 70 Grad Celsius können Pyrometer auch ohne Lichtleiter eingesetzt werden. Für diesen Zweck hat DIAS Infrared die universellen Pyrometer der Serien Pyrospot 40 und 44 entwickelt, die eine Vielzahl von Anwendungsfeldern abdecken. Entsprechend können sie auch individuell konfiguriert werden, beispielsweise mit verschiedenen Fest- und Vario-Optiken, Laser- oder LED-Pilotlicht oder durch die Erweiterung um Lichtleiter. Der Anschluss der Pyrometer der Serie 40 geschieht über eine USB-Schnittstelle, die wahlweise auch die Stromversorgung sicherstellt. Für den Anschluss an Feldbussysteme bietet die Serie 44 stattdessen eine RS-485-Schnittstelle.

Werden für die Messung ein Durchblick- oder Pilotlichtvisier oder Videofunktionen benötigt, bieten die Sachsen mit der Serie Pyrospot 10 eine weitere Baureihe leistungsfähiger Pyrometer für Temperaturbereiche von 50 bis 3.000 Grad Celsius, bei der die Optik zusammen mit der Elektronik in einem Gehäuse verbaut ist. Die Modelle besitzen eine leistungsfähige Vario-Optik und werden nicht nur in der Kristallzucht eingesetzt, sondern beispielsweise auch in der Elektro-, Glas-, Stahl- und Keramikindustrie.

Umfangreiches Sortiment

Neben Hochleistungspyrometern entwickelt und fertigt DIAS Infrared auch weitere Geräte zur berührungslosen Temperaturmessung für industrielle Anwendungen. So gehört das Unternehmen unter anderem zu den führenden Anbietern von Wärmebildkameras zur Messung von Temperaturverteilungen, Linienkameras, Spezialkameras mit gekühltem Sondenobjektiv, Schwarzen Strahlern und Infrarotsensoren. Dazu kommen individuelle, applikationsspezifische Systemlösungen.

Zum Einsatz kommen die Geräte unter anderem in der Elektroindustrie, beispielsweise zur Prozesstemperaturüberwachung oder in der Bauteilprüfung. Alle Pyrometer von DIAS Infrared werden ausschließlich in Deutschland entwickelt und produziert, ebenso wie die Software für die Darstellung und Bearbeitung der Messdaten.bt z

Auf einen Blick

-Die DIAS Infrared GmbH in Dresden ist ein führendes Systemhaus auf dem Gebiet der Infrarotmesstechnik.

-Schwerpunkte des Unternehmens sind Infra-rotkameras, Pyrometer und darauf basierende Systeme und Dienstleistungen wie berührungslose Temperaturmessung, Wärmebildtechnik, Pyrometrie oder Gasanalytik.

-Entwicklung und Fertigung sämtlicher Geräte erfolgen ausschließlich in Deutschland.

Erschienen in Ausgabe: 03/2012