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Feuchtemessung

Feuchtemessung in Reinräumen

| Autor/ Redakteur: Daisuke Fujisawa* / Anke Geipel-Kern

Die Wahl der richtigen Feuchtemessung ist für das optimale Messergebnisse von großer Bedeutung. Kalibrierungen müssen deshalb in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden und auf rückführbaren Standards basieren.

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Vaisala verfügt über einen eigenen Reinraum, in dem Sensoren für Radiosonden sowie für verschiedene Feuchte-, Luftdruck- und Kohlendioxidmessgeräte hergestellt werden. (Vaisala)
Vaisala verfügt über einen eigenen Reinraum, in dem Sensoren für Radiosonden sowie für verschiedene Feuchte-, Luftdruck- und Kohlendioxidmessgeräte hergestellt werden. (Vaisala)
( Archiv: Vogel Business Media )

Arzneimittel werden in Reinräumen hergestellt. In der Regel werden Feuchte, Temperatur, Partikelgehalt und Druck überwacht, da diese Parameter erheblichen Einfluss auf die Qualität und die Produktivität haben können. Hersteller von pharmazeutischen Produkten verfügen in der Regel über eine große Anzahl an Reinräumen. Die Steuerung und Aufzeichnung von Temperatur und Feuchte unterliegt den strengen Regeln der GMP (Good Manufacturing Practice). Die wichtigste Eigenschaft, die von Feuchtsensoren gefordert wird, ist eine hohe Genauigkeit. Es ist daher äußerst wichtig, präzise Kalibrierungen durchführen zu können, um sicher zu stellen, dass die Sensoren langfristig keine Messwertdrift aufweisen. In der Lebensmittel verarbeitenden Industrie muss die Feuchte in den Produktionsräumen bei einem bestimmten Wert liegen oder unterhalb eines Wertes gehalten werden. So sind Werte von bspw. 40 Prozent oder niedriger allgemein üblich. Dadurch wird das Wachstum von Keimen und Bakterien, die zu Lebensmittelvergiftungen führen können, beschränkt.

Sensortechnologien für Feuchte und Taupunkt

Die relative Feuchte bezeichnet den Anteil des Wasserdampfs am Gasgemisch einer Umgebung. Sie gibt das Verhältnis des momentanen Wasserdampfgehalts in einem Raum zum maximal möglichen Wasserdampfgehalt bei derselben Temperatur an. Vorgänge wie Ausdehnung und Kontraktion, Erhärten und Erweichen von Materialien, Veränderung der Viskosität einer Flüssigkeit, Wachstum von Mikroben, Anstieg der statischen Elektrizität sowie Korrosion und Rostbildung werden zu einem großen Teil durch die Feuchte beeinflusst.

Der Taupunkt ist die Temperatur, auf die ein Gasgemisch abgekühlt werden muss, um Kondensation zu erzeugen. Der Taupunkt ist ein Größe, mit der sehr geringe Wassermengen in einem Gasgemisch, wie z.B. Luft angegeben werden können. Bei der Mikrobearbeitung von Halbleitern herrschen sehr trockene Bedingungen, da Wassermoleküle als Verunreinigungen angesehen werden. Unter derartigen Bedingungen liegt die rel. Feuchte praktisch konstant bei nahezu 0 %rF, auf der Taupunktskala sind jedoch auch kleinste Veränderungen des Wassergehaltes in dem gemessenen Gas leicht nachweisbar.

In der Praxis werden zwei Arten von Feuchtesensoren verwendet, die den Wassergehalt der Luft messen: ein Sensortyp misst die rel. Feuchte, der andere den Taupunkt. In einer Atmosphäre mit einem Feuchtegehalt von mindestens 10 %rF wird überwiegend eine direkte Feuchtemessung angewendet, während bei niedrigem Feuchtegehalt eine Taupunktmessung bevorzugt wird. In besonderen Fällen wird diese aber auch bei hohen Feuchten eingesetzt. Zu den Feuchte- und Taupunktsensoren zählen:

1. Psychrometer

2. Mechanisches Hygrometer

3. Lithiumchlorid-Hygrometer

4. Widerstandshygrometer

5. Kapazitives Hygrometer

6. Taupunktspiegel-Hygrometer

Die Sensoren 1 bis 6 sind in der Lage, normale Umgebungsfeuchten zu messen. Die Sensoren 5 und 6 werden außerdem bei der Messung niedriger Taupunkttemperaturen eingesetzt. Das Prinzip der einzelnen Technologien wird im Whitepaper: Auswahlhilfe zur Feuchtemessung im Reinraum ausführlich beschrieben.

Die in Reinräumen am häufigsten eingesetzten Sensoren sind das Widerstands-Hygrometer, das kapazitive Hygrometer (Taupunktanzeige) und das Taupunktspiegel-Hygrometer. Bei der Auswahl eines geeigneten Messgerätes ist es wichtig, sich nicht nur an Preisen und Produktspezifikationen zu orientieren, sondern es sollten auch Messgenauigkeit, Fachkenntnisse des Herstellers zu verschiedenen Anwendungsgebieten sowie der verfügbare Service mit berücksichtigt werden. Besonders diese Faktoren tragen dann auch zum erfolgreichen Einsatz der Geräte bei.

Regelmäßige und rückverfolgbare Kalibrierungen sind wichtig

Es sollte immer sichergestellt werden, dass die von den Messgeräten angezeigten Werte zuverlässig und genau sind. Dafür ist eine regelmäßige Kalibrierung von wesentlicher Bedeutung. Typische Kalibrierintervalle sowie die wichtigsten Auswahlkriterien für Kalibrierdienstleistungen sind ebenfalls im Whitepaper: Auswahlhilfe zur Feuchtemessung im Reinraum aufgeführt.

*Der Autor ist Regional Market Manager bei in Vaisala in Tokyio.

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