Plastic Mirror in Optical Gas Measurement Device : Performance Tests & Study of Optical Coating Layer
Siuro, Bea (2019)
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052511901
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019052511901
Tiivistelmä
Vaisala’s business is divided into two areas, the Industrial Measurements Business Area and the Weather and Environment Business Area. One of the product-series in Industrial Measurements area offers accurate measurement in life sciences, transportation, and other applications. A new mirror component was designed for the optical gas measurement device, and performance and hardware tests were performed to show compliance with specification limits provided for product functionality as Vaisala offers high quality products for high-end customers. The test results for the new plastic mirror shall be better or the same compared with the old glass mirror.
The new mirror component consists of a plastic substrate, an adhesion layer, and an optical layer material. The main focus is to get the new component into production and to modify the software of the production unit based on the test results and the new parameters.
A literature pre-study of silicon nitride, silicon dioxide, and tetrahedral amorphous carbon as a protective coating thin film layer was part of this thesis and is to be used in further development. The use conditions of the new mirror-component may be more hazardous in the future and an early-stage study of protective materials is conducted in order to reduce the risk.
The key objective is to improve an existing product series. This thesis is part of design verification and validation in a phase where no more changes are made. If some errors are detected there are ideally some early-stage studied solutions for the problem, as of which also the new protective layer study represents. The test statuis is pass for all the tests performed during the thesis work. Vaisalan liiketoiminta on jaettu kahteen osaan: teollisen mittauksen liikealueeseen ja sään ja ympäristön liikealueeseen. Teollisuuden mittalaitteiden tuotesarja tarjoaa tarkkaa mittausta biotieteen, elintarviketeollisuuden ja muiden alojen sovelluksissa. Optiseen kaasumittalaitteeseen on suunniteltu uusi muovipeili, jonka suorituskyky osoitettiin laite- ja suorituskykytesteillä ennalta määritetyissä raja-arvoissa. Tuotteelle on määritetty tarkat mittatarkkuudet, joista Vaisalan tuotteet ovat erityisesti tunnettuja. Testien tulokset uudelle muovipeilille tulee olla samat tai paremmat kuin vanhalle lasipeilille, sillä laitteen suorituskyky ei saa heiketä muovipeilin vaihdon seurauksena.
Uusi komponentti koostuu muovisesta pohjamateriaalista, adheesiopinnoitteesta ja optisesta pintamateriaalista. Testien päätavoitteena on todistaa tuotteen toimivuus määritellyissä rajaarvoissa, ja saada uusi muovipeili mahdollisimman nopeasti tuotantoon jo olemassa olevan tuotteen vanhan komponentin tilalle.
Työssä tehtiin kirjallisuustutkimus piinitridistä, piidioksidista ja tetrahedraali amorfisesta hiilestä, mikä tukee tuotekehityksen vaihetta, jossa mietitään tulevaisuuden haasteita. Nämä materiaalit ovat potentiaalisia suojapinnoitteita, jotka valonsäteet ideaalisesti läpäisevät, ja samalla kehittävät suojan kondenssia ja partikkeleita vastaan. Tulevat sovelluskohteet saattavat vaatia enemmän pintasuojausta ja näin ollen niiden tutkiminen etukäteen pienentää riskiä kehityksen myöhemmissä vaiheissa.
Tavoitteena on kehittää jo olemassa olevaa tuotesarjaa. Tässä työssä toteutettiin tuotekehityksen viimeinen testivaihe, jossa tarkoituksena oli komponentin verifiointi ja validointi lopputuotteessa. Testitulokset ovat hyväksyttyjä niiden testien osalta, jotka opinnäytetyön suorituksen aikana ehdittiin tehdä.
The new mirror component consists of a plastic substrate, an adhesion layer, and an optical layer material. The main focus is to get the new component into production and to modify the software of the production unit based on the test results and the new parameters.
A literature pre-study of silicon nitride, silicon dioxide, and tetrahedral amorphous carbon as a protective coating thin film layer was part of this thesis and is to be used in further development. The use conditions of the new mirror-component may be more hazardous in the future and an early-stage study of protective materials is conducted in order to reduce the risk.
The key objective is to improve an existing product series. This thesis is part of design verification and validation in a phase where no more changes are made. If some errors are detected there are ideally some early-stage studied solutions for the problem, as of which also the new protective layer study represents. The test statuis is pass for all the tests performed during the thesis work.
Uusi komponentti koostuu muovisesta pohjamateriaalista, adheesiopinnoitteesta ja optisesta pintamateriaalista. Testien päätavoitteena on todistaa tuotteen toimivuus määritellyissä rajaarvoissa, ja saada uusi muovipeili mahdollisimman nopeasti tuotantoon jo olemassa olevan tuotteen vanhan komponentin tilalle.
Työssä tehtiin kirjallisuustutkimus piinitridistä, piidioksidista ja tetrahedraali amorfisesta hiilestä, mikä tukee tuotekehityksen vaihetta, jossa mietitään tulevaisuuden haasteita. Nämä materiaalit ovat potentiaalisia suojapinnoitteita, jotka valonsäteet ideaalisesti läpäisevät, ja samalla kehittävät suojan kondenssia ja partikkeleita vastaan. Tulevat sovelluskohteet saattavat vaatia enemmän pintasuojausta ja näin ollen niiden tutkiminen etukäteen pienentää riskiä kehityksen myöhemmissä vaiheissa.
Tavoitteena on kehittää jo olemassa olevaa tuotesarjaa. Tässä työssä toteutettiin tuotekehityksen viimeinen testivaihe, jossa tarkoituksena oli komponentin verifiointi ja validointi lopputuotteessa. Testitulokset ovat hyväksyttyjä niiden testien osalta, jotka opinnäytetyön suorituksen aikana ehdittiin tehdä.