Industrielle Anwendungen

Industrieller Prozess

STERIS Applied Sterilization Technologies (AST) verfügt über das umfassendste Angebot an Bestrahlungsoptionen für industrielle Produkte. Diese Optionen richten sich an Kunden, die für eine Vielzahl von Anwendungen unterschiedliche Arten von ionisierender Strahlung benötigen.

Wir bieten unseren Kunden eine Rundumberatung, die auf unserer jahrzehntelangen Erfahrung beruht, um die für sie effizienteste Lösung zu finden und mit Ihnen die zu erwarteten Ergebnisse zu besprechen.

Vernetzung und Materialmodifikation für industrielle Produkte

Holen Sie mit den von STERIS AST angebotenen Dienstleistungen für die industrielle Materialmodifikation alles aus Ihren Produkten heraus! Mit unserer automatisierten Gammabestrahlung zur Materialmodifikation können Sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften Ihrer Massenpolymere verbessern.

Durch die Modifikation der molekularen Struktur können die physikalischen Eigenschaften (z. B. die Wärme- und Abriebbeständigkeit) vieler Polymere verbessert werden. Zur Veränderung der molekularen Struktur von Polymeren bietet STERIS AST Elektronenbestrahlung und Gammabestrahlung an. Bei der Absorption der Strahlenenergie kommt es entweder zu einer Vernetzung oder zu einer Spaltung der makromolekularen Ketten. In der Regel werden hierfür Elektronenbeschleuniger eingesetzt, in manchen Fällen kommt jedoch auch Gammabestrahlung zum Einsatz.

Ob ein Polymer eher zur Spaltung oder zur Vernetzung neigt, hängt stark von der chemischen Struktur und der Morphologie des Polymers ab. Bei einigen Polymeren besteht das Ziel darin, die Struktur der Thermoplasten so zu ändern, dass Duroplasten entstehen. Die Moleküle in Thermoplasten können sich frei bewegen und gleiten aneinander entlang. Bei Anwendung von hohen Temperaturen werden diese Materialien mit unvernetzten Molekülen weich und letztendlich schmelzen sie. Nach der dadurch entstehenden Vernetzung ist die Bewegung der Moleküle eingeschränkt und das Material ist hitzebeständiger.

Zu den wichtigsten Polymerarten, die am meisten von einer Behandlung mittels Bestrahlung profitieren, zählen u. a.:

• Kabelmantelmaterialien
• Drahtisolierungen
• Schrumpfschläuche und andere Schlaucharten
• Bauteile, die bei heißen Betriebstemperaturen eingesetzt werden (z. B. elektrische Bauteile in Schaltanlagen)
• Spritzgussteile, die über eine hohe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit verfügen müssen

Leistungshalbleiter

Durch Bestrahlung können hervorragende Eigenschaften für ein weiches Schalten erzielt werden und somit ungewollte Schwermetalle aus Reinräumen entfernt bzw. die Anzahl der verwendeten Schwermetalle gesenkt werden. Darüber hinaus bietet dieses Verfahren die erforderliche Präzision für die Umsetzung unterschiedlicher Lebensdauerprofile.

STERIS AST ist der einzige Anbieter von Elektronenstrahl- und Ionenstrahlbehandlungen mit kurzen Durchlaufzeiten für Halbleiter. Die beiden Technologien werden kombiniert, um die Schalteigenschaften zu optimieren.

Durch die Behandlung mittels eines hochenergetischen Elektronenstrahls ist die Lebensdauerkontrolle von Minoritätsladungsträgern im gesamten Bulk möglich. So kann eine sehr gleichmäßige und einheitliche Leistung bei unterschiedlichen Produktionschargen sichergestellt werden. Produkte können entweder in Trays oder in Boxen behandelt werden, wodurch die Reinheitsbedingungen, unter denen diese Produkte verpackt wurden, aufrechterhalten bleiben. Mit der Elektronenstrahlbehandlung ist eine effektive und gleichmäßige Anpassung der Weichheit der Sperrverzögerung möglich, während hohe Leckströme im Zusammenhang mit anderen Verfahren (beispielsweise Gold- oder Platindiffusion) vermieden werden.

Bei einer Ionenstrahlbehandlung mit Protonen oder Heliumionen werden die lebensdauerverkürzenden Verunreinigungen präzise anvisiert und somit eine lokale Kontrolle gewährleistet. Bei der primären Wechselwirkung dieser Ionen mit der Siliziumstruktur ist eine gut steuerbare Eindringtiefe gegeben, wodurch die Behandlungsfläche auf wenige Mikrometer eingegrenzt werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise die Behandlung des Driftbereichs in der Nähe des p-n-Übergangs einer Diode, wodurch die Sperrverzögerungsparameter für ein weiches Schalten verringert werden können, der Vorwärtsspannungsabfall jedoch unverändert bleibt. Bei der Ionenstrahlbehandlung handelt es sich um ein Vakuumverfahren. Daher werden Halbleiterscheiben zur Partikelkontrolle einzeln in unseren Reinräumen gemäß ISO-Klasse 7 behandelt. Für dieses Verfahren stehen mehrere Ionenarten zur Verfügung, die am häufigsten eingesetzten Ionen sind jedoch Protonen und Heliumionen (Alphapartikel).

Die Elektronenstrahldosen betragen normalerweise 0,05 bis 1.000 kGy (0,005 bis 100 Mrad), die Protonen- und Heliumionendosen 1e9 bis 1e13 Ionen/cm². Die Bestrahlung wird mit einem hohen Grad an Homogenität und Reproduzierbarkeit durchgeführt, die Produkte werden in Reinräumen der ISO-Klasse 7 behandelt und die von uns angebotenen Dienstleistungen erfolgen gemäß den im Rahmen unseres Qualitätsmanagementsystems schriftlich festgelegten Abläufen, die die Anforderungen der Norm BS EN ISO 9001 erfüllen und entsprechend zertifiziert sind.

Strahlenwirkung

Ionisierende Strahlung ist in vielen Bereichen zu finden: von der Atomindustrie über die Weltraumstrahlung bis hin zu zahlreichen industriellen Anwendungen. Basierend auf dem unübertroffenen Angebot an Bestrahlungsstandorten verfügt STERIS AST über eine Vielzahl von Testanlagen für Bestrahlungsprozesse in Nord- und Südamerika, Europa, Afrika und Asien sowie über ein umfassendes Angebot an Dienstleistungen.

Kompetenzen in puncto Strahlenwirkung

• Beurteilungen vor der Bestrahlung
• Simulation eines elektronischen Schaltkreises
• Materialauswahl
• Bauteilauswahl
• Kobalt-60-Gammastrahlenanlagen
• Elektronenstrahlanlagen (1 – 20 MeV)
• Ionenstrahlanlagen (0,5 – 10 MeV bei Protonen, 0,5 – 15 MeV bei Alphapartikeln usw.)
• Datenbank mit veröffentlichten Daten zur Strahlenwirkung
• Berechnungen zu Abschirmung und Durchdringung
• Strahlungs- und Umgebungstests

Unsere Anlagen

Bei der Beurteilung der Strahlenwirkung auf Materialien und Bauteile müssen eine Vielzahl von Aspekten hinsichtlich der Strahlenumgebung berücksichtigt werden. STERIS AST verfügt über Testanlagen für Gesamtdosis-, Elektronen- und Protonenbestrahlungen:

• Gesamtdosisbestrahlung: Gammastrahlung aus Kobalt-60-Quellen; Dosisraten ausgehend von der natürlichen Hintergrundstrahlung bis hin zu mehreren kGy/h (abhängig von der Probengröße); In-situ-Überwachung; Temperaturkontrolle.
• Bestrahlung mit Elektronen: 1 bis 20 MeV; Dosisraten von mehreren Gy bis hin zu MGy; In-situ-Überwachung; Temperaturkontrolle; Probenhandhabung über ein Fördersystem oder statische Positionierung der Proben unter dem Strahl (forcierte Kühlung erforderlich).
• Bestrahlung mit Protonen: 0,5 bis 10 MeV; Bestrahlung im Vakuum oder in Luft; In-situ-Überwachung; Temperaturkontrolle; Reinraum gemäß ISO-Klasse 7 (Klasse 10.000) verfügbar.
• Bestrahlung mit Heliumionen (Alphapartikeln): 0,5 bis 15 MeV; Bestrahlung im Vakuum oder in Luft; In-situ-Überwachung; Temperaturkontrolle; Reinraum gemäß ISO-Klasse 7 (Klasse 10.000) verfügbar.

Durch die synergistische Wirkung von Strahlung und anderen Faktoren kann es zu einem schnelleren Verschleiß kommen, als die Summe der einzelnen Auswirkungen vermuten lässt. Wir bieten die Möglichkeit, Ihre Produkte in gashaltigen Umgebungen oder in Vakuum, mit Erwärmung oder mit Kühlung, mit oder ohne elektronische Last und im Falle von Solarzellen auch unter Beleuchtung zu bestrahlen.

Nukleare Qualifizierung von Bauteilen

STERIS AST bietet Dienstleistungen im Bereich der nuklearen Qualifizierung von Bauteilen in der Atomindustrie an. Unsere Gammabestrahlungsanlagen dienen zur nuklearen Qualifizierung von Bauteilen und Materialien hinsichtlich ihrer Lebensdauer und der ungewollten Strahlenexposition.

Tests im Bereich Weltraumstrahlung

Bei der Weltraumstrahlung handelt es sich um ein komplexes und vielfältiges Phänomen, das von vielen unterschiedlichen Faktoren beeinflusst wird, wie beispielsweise von der Umlaufbahn, der Jahreszeit und der Sonnenaktivität. Bei elektronischen Bauteilen und Materialien, die in Satellitenmissionen eingesetzt werden, ist es überaus wichtig, dass ihre Funktionalität in der aggressiven Strahlungsumgebung im Weltall erhalten bleibt. Es ist daher entscheidend, vor der Entsendung eine präzise Beurteilung des zu erwartenden Verschleißes aufgrund der Strahlung durchzuführen. Das umfassende Verständnis der Anforderungen und der Auswirkungen von Strahlung auf Bauteile eines Satelliten kann zur maximalen Funktionssicherheit dieser Bauteile beitragen.

STERIS AST verfügt über ein umfangreiches Angebot an Services zur Beurteilung der Widerstandsfähigkeit von Bauteilen, Materialien und Systemen gegenüber Elektronen- und Protonenstrahlung im kritischen Bereich von 1 bis 10 MeV. Die Testobjekte werden bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen (Temperatur, Atmosphäre, Druck, Beleuchtung, Vakuum) gleichmäßigen und streng kontrollierten Strahlungsdosen ausgesetzt. Die gleichzeitige Messung elektrischer Parameter ist ebenfalls möglich.

Veredelung von Edelsteinen

Viele Arten von Edelsteinen können durch eine Intensivierung der Farbe veredelt werden. Diese Farbintensivierung kann durch eine Bestrahlung mit ionisierender Strahlung erzielt werden. Hierfür bietet STERIS AST Qualitätsverfahren mit kurzen Durchlaufzeiten an. Dabei handelt es sich um Elektronenstrahlverfahren, die basierend auf der technischen Expertise und der fast 20-jährigen Erfahrung des Unternehmens entwickelt wurden.

Unsere Anlagen in Daventry (UK), Radeberg (Deutschland) und Chonburi (Thailand) sind optimal für eine effiziente Veredelung von Edelsteinen ausgestattet. Hierfür stehen Elektronenstrahlbehandlungen mit hohen Dosen und hohen Energien zur Bearbeitung von Rohedelsteinen sowie vorgeformten und geschliffenen Edelsteinen in Chargen von ungefähr 1 kg zur Verfügung.

Warum STERIS AST?

STERIS AST ist ein weltweit führendes Unternehmen im Bereich der Sterilisation und der Kontaminationskontrolle und bietet seit über 40 Jahren Services für eine sichere und effektive Aufbereitung von industriellen Produkten an.