بمجرد تحديد الجرعة الإشعاعية المطلوبة من الأشعة فوق البنفسجية ومعرفة شدة الإشعاع الساقط الخاصة بالمنشأة، تبقى كمية واحدة غير معلومة: مدة التعريض. هذه الأداة الحسابية تجيب تحديداً عن ذلك. فهي تأخذ الجرعة المستهدفة بوحدة mJ/cm² وشدة الإشعاع الساقط المقاسة بوحدة mW/cm² وتُرجع الزمن المطلوب بالثواني وكذلك بصيغة دقائق:ثوانٍ.
وهذا هو الحساب الأكثر شيوعاً عند إعداد عملية تعتمد على الأشعة فوق البنفسجية. فمورّد المادة اللاصقة يحدّد جرعة معيّنة، وتوفّر نشرة بيانات المصباح أو عملية قياس شدة الإشعاع الساقط – أما زمن الدورة فهو ما تبحثون عنه. ويوضح هذا الحساب نفسه أيضاً ما إذا كانت العملية تتناسب أصلاً مع زمن الدورة المقصود: فإذا كانت شدة الإشعاع الساقط منخفضة جداً، يصبح الزمن غير واقعي وتحتاجون عندئذٍ إلى مصدر أقوى أو مسافة عمل أقصر.
وتنطبق النتيجة على شدة إشعاع ساقط تبقى ثابتة طوال الفترة عند موضع قطعة العمل. أما إذا كانت القطعة تمرّ أمام المصدر، فإن ما يهمّ ليس زمن الدورة بل زمن المكوث داخل المنطقة المُشعَّعة. ولا يصبح أي تصميم ملزماً إلا من خلال قياس بأجهزة معايَرة – مُصنَّعة ومُعايَرة من قِبل Opsytec في مختبرها الخاص.
أما الحساب العكسي – أي احتساب الجرعة الإشعاعية من الزمن وشدة الإشعاع الساقط – فهو متوفر في أداة حساب جرعة الأشعة فوق البنفسجية؛ وتجمع أداة حساب القياس الإشعاعي جميع الأدوات الحاسوبية الإشعاعية الاثنتي عشرة.
أساسيات
ينتج زمن التعرّض من معادلة الجرعة الإشعاعية H = E · t بإعادة الترتيب: t = H / E. وبإدخال الجرعة الإشعاعية المستهدَفة H بوحدة mJ/cm² وشدة الإشعاع الساقط E بوحدة mW/cm²، يُحصَل على t مباشرةً بوحدة الثواني — إذ تتلاشى الوحدات لأن mJ = mW · s. وبوحدات النظام الدولي، تكون H بوحدة J/m² مقسومةً على E بوحدة W/m². كما تُعطي أداة الحساب الزمن أيضاً بصيغة min:s، لأن أزمنة دورة الإنتاج تُذكَر عادةً بهذه الصيغة.
يتطلّب أحد الطلاءات 500 mJ/cm²، وتوفّر المنشأة شدة إشعاع ساقط مقاسة تبلغ 50 mW/cm² عند قطعة الشغل. t = 500 mJ/cm² ÷ 50 mW/cm² = 10 s. وإذا أدّت مسافة عمل أكبر إلى تنصيف شدة الإشعاع الساقط إلى 25 mW/cm²، يتضاعف الزمن إلى 20 s.
بالنسبة للعمليات المتحرّكة، ما تحتاجونه هو زمن المكوث في المنطقة المُشعَّعة، لا زمن الدورة — يُقسَم طول منطقة التشعيع على سرعة السير. وبالنسبة للمصادر النبضية، يُدخَل شدة الإشعاع الساقط المتوسطة، لا القيمة القصوى. وكما هو الحال مع حاسبة الجرعة الإشعاعية: زمن كافٍ على الورق لا يضمن شيئاً إذا لم يتطابق طيف المصدر مع المُبادِر الضوئي أو مع مهمة الاختبار.
الأسئلة الشائعة
الجرعة الإشعاعية المستهدفة مقسومة على شدة الإشعاع الساقط: t = H / E. عند جرعة مستهدفة قدرها 500 mJ/cm² وشدة إشعاع ساقط قدرها 50 mW/cm²، تكون المدة 10 s. يجب أن تشير كلتا القيمتين إلى نفس المدى الطيفي.
القيمة المقاسة عند موضع القطعة المشغولة. تنطبق قيم ورقة البيانات على مسافة محدَّدة ومصباح جديد؛ وبعد التركيب، غالباً ما تكون القيمة الفعلية أقل بكثير بسبب المسافة والتلوّث والتقادم.
لأن شدة الإشعاع الساقط تتفاوت عبر المساحة. ينطبق الزمن المحسوب على القيمة المُدخلة؛ وحيث تكون شدة الإشعاع الساقط أقل، تتحقق الجرعة الإشعاعية في وقت لاحق. من أجل تصميم آمن، استخدم أدنى قيمة ضمن منطقة العمل.
من خلال عامل الصيانة: يتم التصميم بالاعتماد على شدة الإشعاع الساقط في نهاية فترة الاستبدال، وليس على شدة مصباح جديد. يوضَّح مدى انخفاض أداء مصابيح الأشعة فوق البنفسجية وثنائيات الليد فوق البنفسجية في مصادر الأشعة فوق البنفسجية والعمر التشغيلي.
بشكل غير مباشر فقط. ففي هذه الحالة يتحكّم زمن المكوث في المنطقة المشعَّعة، أي طول التشعيع مقسوماً على سرعة الحزام الناقل. تُوصَف الممارسة القياسية في قياس الأشعة فوق البنفسجية لأنظمة النقل.
ثلاث وسائل ممكنة: تقصير مسافة العمل، أو استخدام مصدر أقوى أو إضافي، أو مصدر ذو طيف أكثر توافقاً. يمكن استكشاف كيفية تأثير المسافة والترتيب من خلال محاكاة أشعة UV LED.
المؤلف: د. مارك بارافيا
د.-مهندس مارك بارافيا هو المدير التنفيذي لشركة Opsytec Dr. Gröbel GmbH في إيتلينغن ويرأس مختبر المعايرة المُعتمد. وبعد أبحاثه حول تفريغات إكسايمر الزينون النبضية في معهد تقنيات الإضاءة بجامعة KIT، يتركّز عمله حالياً على تقنيات قياس الإشعاع الضوئي. وهو نائب رئيس لجنة المعايير DIN، اللجنة FNL 7 «الإشعاع الضوئي»، وعضو في مجموعة مشروع DVGW للتطهير بالأشعة فوق البنفسجية.
