جهاز الشعاع المتوازي BSH-03 CBD
يُعد BSH-03CBD حجرة تشعيع بشعاع متوازٍ مصمَّمة بدقة لتشعيع العيّنات السائلة بالأشعة فوق البنفسجية بطريقة قابلة للتكرار ودقيقة الجرعة. وبفضل ثلاثة مصابيح ملغم UVC بقدرة 150 W، فإنه يضمن مصدر إشعاع متجانس وعالي الشدة عند الطول الموجي 254 nm. تم تطوير هذا النظام استناداً إلى الطرق القياسية لتحديد التدفّق والجرعة الموصوفة في المراجع التقنية وفقاً لـ Bolton & Linden، Standardization of Methods for Fluence "UV Dose Determination in Bench-Scale UV Experiments" (2003) - وهي المنهجية التي تُعتبر المرجع في أبحاث التطهير العلمية بالأشعة فوق البنفسجية.
تم تبنّي هذا الإجراء في المواصفة DIN 19294-1:2020-08، بحيث يمكن استخدام BSH-03CBD لتحديد معدّل التدفّق المتوسط في معلّق الأبواغ.
يجب إجراء التعطيل في BSH-03CBD وفقاً للملحق D من المواصفة DIN 19294-1:2020-08.
تبقى مصابيح الملغم في درجة حرارة التشغيل طوال مدة التجربة؛ ويُحدَّد زمن التعرّض بواسطة الغالق الداخلي فقط، الذي يُنظّمه UV-MAT للوصول إلى الجرعة المستهدَفة. ويمكن بذلك فتح الحجرة أثناء التشغيل لتحميل وتفريغ العيّنات دون السماح للمصابيح بالبرودة - إذ تستثني أنظمة الرصد الأمني أي انبعاث للأشعة فوق البنفسجية خلال هذه العملية.
ولذلك تُعد حجرة التشعيع BSH-03CBD حلاً موثوقاً ودقيقاً للأبحاث العلمية والتطبيقات الصناعية للتطهير بالأشعة فوق البنفسجية. فبناؤها المتين وسلامتها وسهولة تشغيلها تجعلها أداة لا غنى عنها في معالجة المياه والتحليل الكيميائي.
الميزات الأساسية لجهاز الشعاع المتوازي UVC:
- يُزوَّد BSH-03CBD بثلاثة مصابيح ملغم UVC خالية من الأوزون بقدرة 150 W. وتضمن هذه المصابيح إشعاعاً فوق بنفسجياً متجانساً وعالي الشدة.
- يحجب الغلاف الحامي المغلق تماماً إشعاع UVC الصادر عن مصابيح الملغم الثلاثة.
- تستقبل منطقة التشعيع البالغة 60 × 40 cm أطباق بتري يوفّرها العميل مع محرّكات مغناطيسية لمعلّقات الأبواغ وفقاً لـ DIN 19294-1.
- مستشعر UV مرجعي مُدمَج للتشغيل المتحكَّم بالجرعة.
- يسمح مستشعر UVC ثانٍ بسهولة إعداد النظام.
- يُنظِّم UV-MAT Touch التشعيع عبر مستشعر UVC المرجعي ويوقف التشغيل عند الوصول إلى الجرعة المستهدَفة.
- باب مراقَب ومُقفَل تلقائياً (interlocking): تمنع آليات السلامة انبعاث الأشعة فوق البنفسجية عند فتح الباب.
- تتيح لوحة القاعدة المزوَّدة بفتحات لولبية قياس حقل التشعيع وتحديد عامل بتري (Petri factor) وفقاً لـ Bolton/Linden.
- غالق لوحي هوائي (Pneumatic plate shutter): تبقى مصابيح الملغم في درجة حرارة التشغيل، ويُحدَّد زمن التعرّض بواسطة الغالق فقط.
- عدّاد ساعات التشغيل - تصل مصابيح الملغم إلى عمر تشغيلي نموذجي من 3,000 إلى 5,000 h.
- يتم تخزين البيانات الخام والتقارير الموجزة (PDF) بواسطة برنامج الحاسوب المرفَق، وهي محمية بكلمة مرور مع حساب مسؤول وحساب مُشغِّل.
BSH-03 CBD أم BSM-03 CBD؟
بفضل ثلاثة مصابيح ملغم UVC بقدرة 150 W، يُصدر BSH-03 CBD إشعاعاً أحادي الطول الموجي عملياً عند 254 nm. وهذا يُلغي التوزين الطيفي من حساب التدفّق وفقاً لـ Bolton و Linden ويجعل الحجرة مناسبة لتحديد معدّل التدفّق المتوسط وفقاً لـ DIN 19294-1، وكذلك لتجارب التعطيل عند جرعة UV محدَّدة. وعند 550 W على 230 VAC وعمر مصابيح من 3,000 إلى 5,000 h، فهي أيضاً الحجرة الأكثر اقتصادية. وفي الحالات التي يُطلب فيها الإشعاع متعدد الألوان لمصباح الضغط المتوسط - مثل التحليل الضوئي، وتجارب AOP، ودوال الفعل الطيفية - فإن BSM-03 CBD بمصباح الزئبق ذي الضغط المتوسط بقدرة 1 kW هو الطراز المناسب.
يتم التشعيع بواسطة مصابيح UVC عند 254 nm - أحادية اللون، بحيث يمكن تحويل شدة الإشعاع الساقط المقاسة إلى تدفّق دون أي توزين طيفي.
الخلفية والمعلومات
تقدم الورقة البحثية "توحيد أساليب تحديد التدفق الإشعاعي (جرعة الأشعة فوق البنفسجية) في تجارب الأشعة فوق البنفسجية على نطاق المختبر" التي أعدّها جيمس ر. بولتون وكارل ج. ليندن (2003) إجراءً معيارياً أساسياً لتحديد التدفق الإشعاعي للأشعة فوق البنفسجية (جرعة الأشعة فوق البنفسجية) في التجارب المخبرية. يهدف البحث إلى توحيد الأساليب التجريبية للتطهير بالأشعة فوق البنفسجية وضمان قابلية مقارنة النتائج العلمية في معالجة المياه.
لقد أثبتت الأشعة فوق البنفسجية نفسها كطريقة فعّالة لتعطيل الكائنات الدقيقة المُمرِضة في مياه الشرب ومياه الصرف الصحي.
تعتمد الآلية على امتصاص الأحماض النووية للإشعاع فوق البنفسجي، مما يؤدي إلى تثنّي (دَيمَرة) قواعد البيريميدين وبالتالي يمنع تضاعف الحمض النووي DNA أو RNA. تُعد الأطوال الموجية حول 254 nm، كما تصدرها مصابيح الزئبق منخفضة الضغط، فعّالة بشكل خاص.
توجد اختلافات كبيرة في الأدبيات فيما يتعلق بتصميم تجارب الأشعة فوق البنفسجية ومعايرتها وتنفيذها. فقد تباين، من بين أمور أخرى، نوع المصباح والمسافة إلى العيّنة وتجانس الإشعاع وطريقة حساب الجرعة. وقد أدّى هذا التباين إلى صعوبة مقارنة منحنيات الجرعة-الاستجابة، كما أدّى إلى حالات من عدم اليقين في التطبيقات التنظيمية والتنفيذ التقني لأنظمة التطهير بالأشعة فوق البنفسجية.
طوّر بولتون وليندن منهجية موحّدة لتحديد التدفق الإشعاعي قابلة للتطبيق على مصادر الضوء فوق البنفسجي الأحادية اللون (منخفضة الضغط) ومتعددة الألوان (متوسطة الضغط) على حد سواء (BSM-03CBD)، واقترحا حجرة تشعيع. يتمثل هدف حجرة التشعيع في تحقيق تشعيع متجانس شبه متوازٍ لسطح الماء لضمان توزيع منتظم للتدفق الإشعاعي.
يشمل البروتوكول:
- البنية الميكانيكية لحجرة التشعيع،
- معايرة أجهزة القياس،
- التصحيح الرياضي لمعاملات الإشعاع،
- بالإضافة إلى إرشادات الجوانب الميكروبيولوجية والسلامة
وصف البروتوكول المعياري:
يُعرَّف التدفق الإشعاعي بأنه حاصل ضرب معدل التدفق الإشعاعي (E) في زمن التشعيع (t):
يتم إجراء القياس باستخدام مقياس إشعاع (راديومتر) يُوضَع مستشعره عند مستوى سطح الماء. ولزيادة دقة القياس، تُؤخذ عدة عوامل تصحيح بعين الاعتبار:
- عامل الانعكاس: الفقد الناتج عن الانعكاس عند سطح الماء (~2.5%)
- عامل بتري (Petri): تصحيح لعدم التجانس عبر منطقة العيّنة (ينبغي أن يكون > 0.9)
- عامل الماء: مراعاة امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في الماء وفقاً لقانون بير-لامبرت
- عامل التباعد: تصحيح لمسار الحزمة غير المتوازي تماماً
بالنسبة لمصابيح الضغط المتوسط، يُؤخذ أيضاً بعين الاعتبار عامل المستشعر (الحساسية الطيفية للكاشف) والعامل الجرثومي (ترجيح الأطوال الموجية).
إجراء الاختبار الميكروبيولوجي
- التحريك: خلط متجانس للمعلّق دون تكوّن دوّامة.
- التشعيع بقيم جرعات مختلفة
- التكرارات: ثلاث تكرارات على الأقل لكل قيمة جرعة؛ يُجرى منحنى الجرعة-الاستجابة مرتين على الأقل.
- العشوائية: ترتيب عشوائي للتشعيع لتقليل الأخطاء المنهجية.
- التقييم: حساب انخفاض log10 للكائنات الدقيقة كدالة للجرعة، وإجراء انحدار خطي لتحديد الحساسية للأشعة فوق البنفسجية.
تُحدّد الورقة البحثية بروتوكولاً كاملاً ومعترفاً به دولياً لتوحيد اختبارات التطهير بالأشعة فوق البنفسجية على النطاق المخبري.
ومن خلال طرق التصحيح الدقيقة، ومتطلبات التصميم المحددة، والإرشادات الميكروبيولوجية، توفر الورقة الأساس لنتائج قابلة للتكرار والمقارنة عند تحديد علاقات التدفق الإشعاعي-التأثير للأشعة فوق البنفسجية.
تظل طريقة بولتون وليندن (Bolton & Linden, 2003) المعيار المرجعي للاختبارات المخبرية باستخدام أنظمة الحزمة المُصادَمة (collimated beam)، وتحتل مكانة محورية في التطبيقات التنظيمية مثل DIN 19294، واختبارات التحقق، وتطوير تقنيات التطهير الصناعية بالأشعة فوق البنفسجية.
تحديد معدل التدفّق الإشعاعي: ما تقدّمه تجربة الحزمة الموازية
تجيب تجربة الحزمة الموازية على سؤال لا يمكن لأي قياس في المحطة أن يجيب عنه: ما هو التعرّض الإشعاعي الذي تلقّته العيّنة فعلياً؟ تُقاس شدة الإشعاع الساقط عند سطح العيّنة ثم تُصحَّح بأربعة عوامل – عامل بتري، وعامل الانعكاس، وعامل التباعد، وعامل الماء. وحاصل ضرب معدل التدفّق الإشعاعي المُصحَّح في زمن التعريض هو وحده الذي يمثّل التعرّض الإشعاعي القابل للمقارنة مع المراجع العلمية ومع التعرّض الإشعاعي المكافئ للاختزال الخاص بمفاعل ما.
يُشرح المنهج الأساسي لبولتون وليندن بالتفصيل أدناه تحت عنوان "الخلفية والمعلومات"، إلى جانب البروتوكول القياسي. أما كيفية استخدام التعرّض الإشعاعي المحدَّد بهذه الطريقة في التحقّق من صحة أداء مفاعل ما فمُبيَّن تحت معالجة المياه بالأشعة فوق البنفسجية.
صُمِّم BSH-03 CBD خصيصاً لهذه التجربة: تشعيع أحادي اللون عند 254 nm، ومساحة مُشعَّعة محدَّدة، وشدة إشعاع ساقط مقيسة، وتعريض مُتحكَّم به بالجرعة الإشعاعية – بحيث تُضبط الدورة كتعرّض إشعاعي وليس كقراءة ساعة إيقاف. أما بالنسبة للتجارب متعددة الألوان باستخدام مصباح ضغط متوسط، فإلى جانبه يقف BSM-03 CBD.
البيانات التقنية لجهاز الحزمة الموجّهة UVC
| الحيّز الداخلي | 60 × 40 × 25 cm |
| الأبعاد | 130 × 62 × 76 cm |
| الوزن | ~ 65 kg |
| القدرة المستهلَكة | 550 W |
| التغذية من شبكة الكهرباء | 230 V, 6 A; 3 × 110/208 V, 8 A اختياري |
| درجة حرارة التشغيل | من 15 إلى 30 °C |
| الرطوبة | < 80% دون تكاثف |
| العمر التشغيلي للمصابيح | من 3,000 h إلى 5,000 h، نموذجياً |
| عدد المصابيح | 3 |
| نوع المصباح | مصابيح أملغم UVC بقدرة 150 W |
| خالٍ من الأوزون | نعم |
| درجة حرارة العيّنة | درجة حرارة الغرفة + ~ من 1 إلى 2 °C |
| التحكّم في الغالق | هوائي، من 4 إلى 6 bar |
| التبريد | 1 x DN 100 |
أطياف حجرة التشعيع BSH-03 CBD
تُصدر مصابيح الملغم الثلاثة ذات الأشعة فوق البنفسجية C إشعاعاً أحادي اللون عملياً عند 254 nm. وهذا هو الشرط الأساسي لتحديد التدفق الإشعاعي وفقاً لطريقة Bolton & Linden ومواصفة DIN 19294-1: فمع خط طيفي واحد لا يوجد ترجيح طيفي على امتصاص العيّنة، ويمكن حساب معامل بتري ومعامل الانعكاس ومعامل الماء عند ذلك الطول الموجي الواحد. المصابيح خالية من الأوزون؛ إذ إن وجود مركّبة عند 185 nm من شأنه أن يغيّر الطور الغازي فوق العيّنة.
المعدات بالتفصيل
بالإضافة إلى مستشعر الأشعة فوق البنفسجية المرجعي المدمج ومستشعر UVC الثاني، ينطبق ما يلي على مستشعرات الحجرة:
 | المستشعرات تمنح الموادّ المناسبة المستشعرات ثباتاً ممتازاً على المدى الطويل. وهي مُعايَرة قابلة للإرجاع المترولوجي، ويمكن إعادة معايرتها، وتُسلَّم مع شهادة معايرة من المصنع أو وفقاً للمواصفة ISO 17025. |
التحكّم في التشعيع UV-MAT Touch
يتم تشغيل UV-MAT Touch من خلال شاشة لمس سعوية عالية الدقة. يوفر معالج Cortex ARM المتانة والقدرة على التحديث - يمكن تثبيت وظائف جديدة في الموقع. الجهاز وبرنامج الحاسوب متوافقان مع Windows 10 و11. تُعرض عمليات التشعيع أحادية القناة ومتعددة القنوات بشكل رقمي وبياني، إلى جانب الرسوم البيانية للتذبذب والإعدادات. يتم ضبط المعلمات مباشرة على الجهاز وهي محمية بكلمة مرور. يتحكم الجهاز في التشعيع من خلال مستشعر UVC المرجعي ويُطفئ نفسه عند بلوغ الجرعة المستهدفة.
| الشاشة | شاشة لمس سعوية، 5″ WVGA |
| مخرجات الشاشة | شدة الإشعاع الساقط والجرعة، عرض راسم الذبذبات |
| معدل تسجيل البيانات | قابل للتعديل: من 1 s إلى 1 h |
| فترة التسجيل | > 24,000 h |
| واجهة التخزين | 1 × USB stick (حتى 32 GB) |
أرقام الطلب ونطاق التوريد والملحقات والإصدارات
| الإصدار | رقم الطلب |
|---|---|
| جهاز الشعاع الموازي BSH-03CBD | 860915 |
يُنتج جهاز الشعاع الموازي مجالاً موازياً من الأشعة فوق البنفسجية UVC لتحديد التدفّق الإشعاعي وفقاً لطريقة بولتون.
| الإصدار | رقم الطلب |
|---|---|
| UV-MAT Touch | 820930CH |
يتم التحكّم في الحجرة بواسطة UV-MAT Touch. حيث يقوم بقياس شدة الإشعاع الساقط من خلال مستشعر UVC المرجعي، ويوقف التشغيل عند بلوغ الجرعة الإشعاعية المستهدفة، ويوثّق عملية التشعيع.
| التسمية | رقم الطلب |
|---|---|
| مستشعرات الراديومتر | 814412 |
تعمل الحجرة بمستشعر مرجعي مدمج للأشعة فوق البنفسجية؛ ويتيح مستشعر UVC ثانٍ تسهيل إعداد وقياس مجال التشعيع. تُدرَج نطاقات طيفية إضافية تحت مستشعرات الراديومتر.
| التسمية | رقم الطلب |
|---|---|
| مصباح بديل | 860814H |
| الخدمة | رقم الطلب |
|---|---|
| المعايرة | CAL254 |
| معايرة وفق 17025 | 17025 |
يُقصد بـ CAL254 معايرة قناة القياس عند 254 nm؛ كما نقدّم بالإضافة إلى ذلك معايرة معتمدة وفقاً لـ ISO/IEC 17025.
منشورات تستخدم حجرات التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية
لا نحتفظ بقائمة مراجع منفصلة لهذا الجهاز بعينه – فالمنشورات عادةً ما تذكر عائلة المنتج لا الطراز. المدرَج هنا هو أحدث 10 أعمال استُخدمت فيها حجرات التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية.
Downloads
أوراق البيانات متاحة بالألمانية والإنجليزية، والنسخة الإنجليزية هي المعتمدة.
