اختيار مستشعر الأشعة فوق البنفسجية: النطاق الطيفي ونطاق القياس

لا يتم اختيار مستشعر الأشعة فوق البنفسجية بناءً على التسميات UVA أو UVB أو UVC وحدها. فطيف الانبعاث وشدة الإشعاع الساقط المتوقعة والمسافة والتوزيع الزاوي ودالة الترجيح المطلوبة تحدد معاً النطاق الطيفي ونطاق القياس المناسبين. يعمل دليل الاختيار هذا انطلاقاً من المصدر ومهمة القياس للوصول إلى نوع المستشعر الصحيح.

الاختيار في ست خطوات

1. تحديد المصدر وطيف انبعاثه.
2. تعريف الكمية المُقاسة والترجيح الطيفي المطلوب.
3. تقدير القيمة الدنيا والقصوى للعملية.
4. توثيق هندسة القياس والمسافة والتوزيع الزاوي.
5. التحقق من الظروف المحيطة والواجهة الكهربائية.
6. تحديد المعايرة وعدم اليقين المسموح به في القياس.

نطاق القياس حسب المصدر

يتبع النطاق الطيفي التطبيق أو المُبادِر الضوئي، بينما يتبع نطاق القياس شدة الإشعاع الساقط المتوقعة. وكقيم إرشادية:

حالات اختيار خاصة

السلامة المهنية. لأغراض تقييم المخاطر وسلامة مكان العمل، ينظّم المعيار DIN EN 14255-1 قياس وتقييم التعرّض الشخصي للإشعاع البصري الاصطناعي؛ أما قيم الحدود نفسها فمنصوص عليها في التوجيه 2006/25/EC. وهذا يعني بالنسبة لاختيار المستشعر ضرورة اعتماد نطاق قياس صغير واستجابة مُرجَّحة فعّالياً - يتم تناول التصميم بالتفصيل تحت الحمامى الناتجة عن الأشعة فوق البنفسجية في مكان العمل، أما الإطار القانوني فتحت السلامة المهنية والسلامة الضوئية الحيوية.

التركيب الدائم. حيثما يكون القياس مستمراً وليس يدوياً، تتوفر مستشعرات مضمّنة في الخط؛ وهنا يصبح موضع التركيب والواجهة ومقاومة ظروف العملية أموراً مهمة أيضاً.

التطبيقات الطبية. ما يحكم هنا هو تحديد واضح لمهمة القياس والاستقرار طويل الأمد ومعايرة قابلة للإرجاع المترولوجي. وتتطلب الملاءمة لتطبيق طبي محدد اعتماداً تقنياً حالةً بحالة.

الأجهزة المتوافقة

أثبت مقياس الإشعاع RMD Pro جدارته كوحدة عرض لرؤوس القياس القابلة للتبديل. وحيثما يتعين التقاط عدة نطاقات طيفية في آن واحد، فإن القياس الطيفي هو الحل - كما هو الحال مع UVpad. أما كيفية بناء المستشعر داخلياً ومصادر الخطأ التي تحدد دقته فموضّحة تحت تصميم مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية ومصادر الخطأ فيها.

أي مستشعر للأشعة فوق البنفسجية-C يناسب مصابيح الضغط المنخفض أو الضغط المتوسط أو الثنائيات الباعثة للضوء (LED)؟
يجب أن يتوافق المستشعر مع الطيف، لا مع النطاق الطيفي فقط. بالنسبة لمصابيح الضغط المنخفض، تكفي حساسية ضيقة النطاق حول 254 nm، لأن معظم قدرة الأشعة فوق البنفسجية-C تتركز عملياً في هذا الخط الطيفي. أما مصابيح الضغط المتوسط فتُصدر إشعاعاً عريض النطاق عبر كامل نطاق الأشعة فوق البنفسجية-C؛ وهنا يلزم مستشعر ذو حساسية عريضة ومسطحة لهذا النطاق، معايَر تحديداً وفق هذا النوع من المصابيح. تحتاج ثنائيات الأشعة فوق البنفسجية-C الباعثة للضوء (عادةً من 265 إلى 280 nm) إلى معايرة وفق طولها الموجي الذروي؛ ولا يزال جزءا المواصفة DIN 19294-5 و DIN 19294-6 الخاصان بثنائيات UV-C الباعثة للضوء قيد الإعداد. وبدون عوامل معايرة خاصة بكل مصدر، لا يقدّم المستشعر نفسه قيماً قابلة للمقارنة عبر المصادر الثلاثة.

أي مستشعر للأشعة فوق البنفسجية يناسب الخط الطيفي 254 nm؟
بالنسبة للخط الطيفي 254 nm الصادر عن مصابيح الزئبق ذات الضغط المنخفض، يُناسب مستشعر للأشعة فوق البنفسجية-C ذو حساسية ضيقة النطاق حول 254 nm، عمياء شمسياً تجاه الأشعة فوق البنفسجية-A والضوء المرئي، ومعايَرة وفق مصباح ضغط منخفض. وفي مجال تطهير مياه الشرب، تحدّد المواصفة DIN 19294-1 (مقاييس الإشعاع الجهازية) والمواصفة DIN 19294-3 (مقاييس الإشعاع المرجعية) متطلبات أنظمة الضغط المنخفض؛ بينما تُطبَّق في النمسا المواصفة ÖNORM M 5873-1. ويتحدّد التصميم - سواء كان مستشعراً مضمّناً في الخط أو مستشعراً مقاوماً للضغط أو مسباراً للأشعة فوق البنفسجية أو مقياس إشعاع بمستشعر قابل للتبديل - وفقاً لموضع التركيب ومهمة القياس.

ما نطاق القياس الذي يحتاجه المستشعر؟
يتحدّد النطاق وفق شدة الإشعاع الساقط المتوقعة، لا وفق الجهاز نفسه. وتصل مصادر البقعة الضوئية للأشعة فوق البنفسجية إلى عدة W/cm² داخل البقعة - وهنا يُناسب نطاق من 0 إلى 2000 mW/cm² أو أكثر. أما مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات الضغط المنخفض ومصابيح ملغم الأشعة فوق البنفسجية-C فتبقى عادةً دون 100 mW/cm² في مستوى التشعيع، ويُناسبها نطاق من 0 إلى 200 mW/cm². في المقابل، تتطلّب قياسات أماكن العمل وفق المواصفة DIN EN 14255-1 حساسية أعلى: نطاق من 0 إلى 2 mW/cm² هناك. وقد طُوِّر مستشعر UVA+ ذو نطاق طيفي موسّع لثنائيات الأشعة فوق البنفسجية الباعثة للضوء - ما يتيح تجنّب القياس عند حافة المرشّح، حيث تتسبّب أدنى التغيّرات في درجة الحرارة وفي الدفعات الإنتاجية بأخطاء قياس كبيرة.

عند أي شدة إشعاع ساقط يجب تقييم المنشأة؟
كقاعدة عامة: يجب تقييم المنشآت التي تُعرّض المشغّل باستمرار لأكثر من 1 إلى 2 mW/cm². يمكن الاطّلاع على القيمة الحدّية ومثال عملي ومتطلبات المستشعر تحت حمامي الأشعة فوق البنفسجية في مكان العمل.

العثور على المستشعر المناسب: تقترح أداة أداة البحث عن مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية أفضل ثلاثة مستشعرات وأجهزة قياس للأشعة فوق البنفسجية مطابقة حسب التطبيق والطول الموجي والشكل الهندسي – مع القيم الأساسية وشريك النظام والأسباب.