في اختبار السوائل النافذة واختبار الجسيمات المغناطيسية، تكون العين البشرية هي الفيصل بين اكتشاف العيب وإغفال المؤشر. ويعتمد ظهور المؤشر من عدمه بشكل مباشر على شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية من النوع A وعلى مقدار الضوء الأبيض عند محطة الفحص.

ISO 3059: القياس والأجهزة والمعايرة

تحدد المواصفة ISO 3059 القيم الواجب استيفاؤها، وكيفية قياسها، والمتطلبات الواجب توفرها في أجهزة القياس. تتناول هذه الصفحة القياس والمعايرة. أما الطريقة نفسها، ومصادر الأشعة فوق البنفسجية، وعوامل العملية، فهي مُتناوَلة في صفحة اختبار السوائل النافذة الفلورية والفحص الصناعي.

تشمل المواصفة ISO 3059 (النسخة الأوروبية الحالية: EN ISO 3059:2012؛ والنسخة الألمانية DIN EN ISO 3059:2013-03) التحكّم في ظروف المعاينة لاختبار الجسيمات المغناطيسية واختبار السوائل النافذة (البنيتراميت). وهي تحدّد الحدّ الأدنى من المتطلبات الخاصة بشدّة الإضاءة وشدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية من النوع UV-A وقياسها، وتنطبق في كل الحالات التي تكون فيها العين البشرية هي وسيلة الكشف الأساسية. ولا تنطبق على أنظمة التقييم الآلي المعتمدة كليًا على الكاميرا، كما لا تشمل مصادر الضوء الأزرق الفاعل (actinic).

تُعدّ المواصفة ISO 3059 وثيقة شاملة تتقاطع مع معايير أخرى، حيث تشير إليها كلٌّ من المواصفة ISO 3452-1 (اختبار السوائل النافذة) والمواصفة ISO 9934-1 (اختبار الجسيمات المغناطيسية). وبالتالي فإن أي شخص يقوم بالفحص وفقًا لأيٍّ من هاتين الطريقتين يُعدّ ملتزمًا أيضًا بالمواصفة ISO 3059.

تُميّز المواصفة بين طريقتَي تقييم:

• طريقة التباين اللوني (غير المتوهّجة): يلزم توفّر ضوء أبيض كافٍ لضمان تباين موثوق.
• الطرق المتوهّجة (الفلورية): يلزم توفّر شدة إشعاع ساقط كافية من النوع UV-A، مع أقل قدر ممكن من الضوء الأبيض.

في اختبار السوائل النافذة، ينبغي تجنُّب الجمع بين شدة إشعاع عالية جدًا للأشعة فوق البنفسجية من النوع A وزمن تعرّض طويل. وكقيمة إرشادية عامة، تنصّ المواصفة على ألا تتجاوز شدة الإشعاع الساقط نحو 5,000 µW/cm² (50 W/m²).

ثمّة نقطتان يتمّ إغفالهما بانتظام في الممارسة العملية. رقم 20 lx هو قيمة إجمالية: فهو يشمل الضوء المتبقي في الغرفة إضافةً إلى مكوّن الضوء المرئي الصادر عن مصباح الأشعة فوق البنفسجية من النوع A نفسه. فمصباح غير مُرشَّح بالشكل الكافي يمكن أن يستهلك هذا الحدّ بمفرده. كما أنّ جميع القيم تنطبق عند سطح الاختبار – وليس عند مسافة عشوائية أسفل المصباح.

وبالنسبة إلى مصدر الضوء الأبيض المستخدَم مع طريقة تباين الألوان، تحدّد المواصفة إضافةً إلى ذلك درجة حرارة لونية لا تقل عن 2,500 K، ويُفضَّل أن تكون أعلى من 3,300 K.

تختلف الكمية ذات الصلة باختلاف طريقة الفحص المستخدمة.

الإضاءة E_v بوحدة اللوكس (lx) تصف تأثير الإشعاع المرئي مرجّحاً وفقاً للحساسية الطيفية للعين البشرية. وهي مطلوبة بشكل خاص في فحص السوائل النافذة بالتباين اللوني وفحص الجزيئات المغناطيسية غير الفلورية.

شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية من النوع A، E_e بوحدة W/m² أو µW/cm² تصف القدرة الإشعاعية الضوئية الساقطة على سطح ما. وفي فحص السوائل النافذة الفلورية وفحص الجزيئات المغناطيسية، تُعدّ شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية من النوع A في المنطقة حول 365 nm هي كمية الاستثارة الحاسمة.

ويجب تحديد كلتا الكميتين مباشرة عند سطح الفحص ذي الصلة وفي ظل ظروف العمل الفعلية.

تحدد المواصفة ISO 3059 مصدر أشعة UV-A تكون فيه شدة الإشعاع القصوى عند 365 ± 5 nm. ويجب ألا يتجاوز عرض النطاق الطيفي عند نصف القيمة العظمى 30 nm. لذلك فإن ثنائي LED للأشعة فوق البنفسجية الذي تكون ذروته عند 385 nm أو 395 nm لا يستوفي المواصفة - بغض النظر عن مدى ارتفاع شدة الإشعاع الساقط المقاسة. فمثل هذه المصادر تُثير الوسائط الاختبارية الفلورية بكفاءة أقل، بينما تزيد في الوقت نفسه من مكوّن الضوء المرئي.

وبناءً على ذلك، لا يكون كل مقياس إشعاع فوق بنفسجي مناسبًا لتقييم مطابق للمواصفة. إذ يجب أن يتمتع مقياس الإشعاع (راديومتر) للأشعة UV-A باستجابة طيفية محددة. ويتعيّن على المستشعر المناسب أن يستوفي، من بين متطلبات أخرى، ما يلي:

• ذروة الاستجابة الطيفية النسبية بين 355 و375 nm
• استجابة نسبية عند 313 nm أقل من 10 %
• استجابة نسبية عند 405 nm أقل من 2 %
• تحديد محدد للاستجابة الطيفية النسبية عبر نطاق القياس بأكمله

يجب أن يتّسم نظام القياس المناسب للمواصفة ISO 3059 بالخصائص التالية على وجه الخصوص:

• استجابة طيفية محدَّدة للأشعة فوق البنفسجية من نوع UV-A
• مدى قياس يصل إلى 5,000 µW/cm² على الأقل
• خطّية جيدة عبر مدى القياس المعني – نقاط الفحص عادةً هي 1,000 و3,000 و5,000 µW/cm²
• معايرة قابلة للإرجاع المترولوجي
• قياس شدّة الإضاءة مع الترجيح الضوئي المناسب
• بصريات دخل مصحَّحة بدالة جيب التمام مع قيمة f₂ محدَّدة – فبدون بصريات دخل مُشتِّتة، يُسجَّل الإشعاع المائل الوارد بأقل من قيمته الفعلية بشكل منهجي
• مقياس لوكس بقيمة f₁′ محدَّدة للمطابقة مع V(λ): كلما صغرت القيمة، صغر الخطأ تحت إضاءة LED
• دقة تحليل كافية عند الطرف المنخفض من مدى اللوكس – فحدّ 20 lx يقع بعيداً دون المدى الذي صُمِّمت له أجهزة قياس اللوكس القياسية؛ ولا يمكن لجهاز بدقة تحليل 1 lx أن يقدّم تقييماً ذا معنى في هذه الحالة
• قيمة محدَّدة لعدم اليقين في القياس – فهذا وحده يتيح الحكم على ما إذا كانت قراءة تتجاوز الحدّ بقليل تُثبت فعلاً المطابقة

يمكن الاطلاع على تفاصيل تأثير الاستجابة الطيفية للمستشعر في القراءة تحت عنوان عدم التطابق الطيفي لمستشعرات الأشعة فوق البنفسجية؛ ولتقييم القراءات الحدّية انظر عدم اليقين في القياس في مجال قياس الأشعة فوق البنفسجية.

‎يُعدّ RMD Pro من Opsytec مقياس إشعاع رقمياً لقياسات شدة الإشعاع الساقط والإضاءة. يمكن توصيل مستشعرات معايَرة مختلفة بوحدة العرض ذاتها، ويمكن قراءة مستشعرين في آن واحد. تُخزَّن بيانات تعريف المستشعر ومعايرته داخل المستشعر نفسه.‎

‎بالنسبة لمهام القياس وفقاً للمواصفة ISO 3059، يُستخدم RMD Pro مع مستشعر UV-A مناسب المواصفات ومستشعر لوكس. وبذلك تُغطّى كِلتا كمّيتَي الفحص بنظام واحد: شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية-A لمراقبة الفحص الفلوري، والإضاءة لمراقبة الضوء المحيط المرئي وكذلك لاختبار السائل المخترق ذي التباين اللوني واختبار الجسيمات المغناطيسية غير الفلوري.‎

‎نظراً لأن كلا المستشعرين تتم قراءتهما في الوقت نفسه، تُؤخذ القراءات عند النقطة نفسها وفي حالة التشغيل نفسها. وهذا يتجنّب خطأً شائعاً: قياس الأشعة فوق البنفسجية-A والضوء الأبيض بالتتابع تحت ظروف مختلفة قليلاً.‎

‎إن ما يهمّ في قياس مطابق للمواصفة ليس وحدة العرض وحدها، بل الخصائص الطيفية ونطاق القياس وحالة المعايرة السارية للمستشعر المستخدَم.‎

يتطلّب المعيار ISO 3059 إجراء القياس في ظروف العمل الفعلية. لذا يجب أن يتوافق موضع المستشعر مع موضع السطح الذي سيُقيَّم لاحقاً – في موقع الفحص الفعلي وعلى مسافة العمل المقصودة. كما تحدد طرق ASTM إضافةً مسافة قياس مقدارها 380 mm.

1. اتركوا المصباح حتى يستقر. لا تصل مصادر الضوء إلى حالة مستقرة فوراً. مع مصابيح بخار الزئبق، يُرجى الانتظار 10 دقائق على الأقل بعد التشغيل قبل إجراء القياس.
2. وجّهوا المستشعر بشكل عمودي على اتجاه الإشعاع. يؤدي الميل إلى تقليل القراءة بشكل ملحوظ؛ ويزيد المستشعر غير المصحَّح جيبياً (cosine) من هذا التشويه.
3. حدّدوا نقطة الذروة وعرّفوا نقطة القياس. تتميز مصابيح UV-A بتوزيع مكاني واضح. فقط نقطة قياس موثّقة تجعل القياس قابلاً للتكرار.
4. حدّدوا المجال القابل للاستخدام. سجّلوا المساحة التي يُحافَظ فيها على شدة الإشعاع الساقط المطلوبة البالغة 1,000 µW/cm² – وهذه هي منطقة الفحص القابلة للاستخدام فعلياً.
5. قيّموا الضوء الأبيض بشكل منفصل. يجب ألا تتأثر قراءة مقياس الإضاءة (لوكس ميتر) بإشعاع UV-A؛ عندها فقط يمكن إثبات الضوء الأبيض المتبقي المسموح به بشكل موثوق.
6. افحصوا المصابيح اليدوية العاملة بالبطارية قرب نهاية فترة تشغيلها، وليس فقط عند شحنها بالكامل.
7. وثّقوا. يجب أن تتضمن السجلات القراءة، والتاريخ، والجهاز بما في ذلك حالة المعايرة، ومحطة الفحص.

يحكم المعيار ISO 3059 عملية القياس نفسها؛ أمّا وتيرة إجراء القياسات فتُستمد من معيار الطريقة، ومواصفة العميل، والإجراء الداخلي المكتوب. وفي قطاع الطيران والفضاء (Nadcap، EN 4179 / NAS 410، SAE AMS 2647، مواصفات الشركة المصنّعة الأصلية)، غالباً ما تكون المتطلبات أكثر صرامة من الحد الأدنى الذي ينص عليه المعيار – وعلى وجه الخصوص حدود عليا إضافية لشدة الإشعاع الساقط من نوع UV-A وفواصل زمنية أقصر.

ظروف الرؤية ليست مسألة تتعلق بالمعدات فحسب. يجب إتاحة الوقت الكافي لتكيّف العين مع الظلام قبل بدء الفحص – حيث تنص المواصفة ISO 3059 على مدة دقيقة واحدة كحد أدنى. يُحظر ارتداء العدسات المتغيرة اللون (الفوتوكرومية)، لأنها تصبح داكنة تحت تأثير الأشعة UV-A وتُضعف وضوح رؤية المؤشرات. كما يجب ترشيح مكوّنات UV-B وUV-C بفعالية عند مصدر الإشعاع.

في طريقة تباين الألوان، يُحدَّد مستوى الإضاءة باستخدام مقياس لوكس ذي استجابة طيفية مطابقة للحساسية الضوئية النهارية للعين البشرية. ويجب أن تكون إضاءة سطح الفحص منتظمة، مع تجنّب الوهج والانعكاسات.

تُعد المعايرة الدورية عنصراً أساسياً في ISO 3059. يجب معايرة نطاق العمل لأجهزة قياس شدة الإشعاع فوق البنفسجي من النوع UV-A وأجهزة قياس الإضاءة عند الفترات الزمنية التي يوصي بها الصانع؛ ويجب ألا تتجاوز هذه الفترة اثني عشر شهراً. ومقارنةً بالإصدار السابق من المواصفة، تم تقصير فترة التحقق هذه صراحةً إلى اثني عشر شهراً.

وبالنسبة لقياس UV-A، تفرض المواصفة متطلبات إضافية:

• المعايرة باستخدام إشعاع ضيق النطاق عند 365 nm
• إمكانية الإرجاع المترولوجي إلى معايير وطنية أو أوروبية أو دولية
• معايرة نطاق العمل المعني عند عدة نقاط بدلاً من نقطة واحدة – وفي تطبيقات NDT عادةً من نحو 100 إلى 10,000 µW/cm²
• التوثيق عن طريق شهادة معايرة
• ذكر عدم اليقين في القياس ضمن شهادة المعايرة – فبدونه تكون الأدلة غير مكتملة: فعند قراءة 1,020 µW/cm² بعدم يقين قدره ± 8 %، لا يثبت الامتثال لقيمة 1,000 µW/cm²
• إعادة المعايرة بعد وقوع أي تلف أو أعمال صيانة ذات صلة، وكذلك في حال ظهور قراءات غير منطقية، أو انحراف ملحوظ عن جهاز مرجعي للمقارنة، أو التخزين لفترة طويلة خارج الظروف المحددة

عندما يتكون نظام القياس من مستشعر قابل للفصل ووحدة عرض منفصلة، يجب أن تشمل المعايرة سلسلة القياس الكاملة للمستشعر ووحدة العرض معاً. وللاطلاع على تحديد الفترة الزمنية في منشأتكم، راجع فترة معايرة أجهزة قياس الأشعة فوق البنفسجية.

يشترط المعيار ISO 3059 وجود معايرة قابلة للإرجاع المترولوجي وتوثيقها، لكنه لا يشترط من حيث المبدأ مختبراً معتمَداً وفقاً للمواصفة ISO/IEC 17025. غير أنّ المعايرة المعتمَدة توفّر دليلاً أوسع نطاقاً على الكفاءة وتقييماً لعدم اليقين في القياس ضمن النطاق المعتمَد؛ وبالنسبة لمختبرات الاختبار المعتمَدة هي نفسها، فإنّ هذا هو المسار المعترف به.

تُشغّل شركة Opsytec Dr. Gröbel مختبر معايرة خاصاً بها لمقاييس الأشعة فوق البنفسجية ومستشعرات الأشعة فوق البنفسجية. وإلى جانب معايرات الشركة المصنِّعة، تتوفّر معايرات معتمَدة وفقاً للمواصفة ISO/IEC 17025 للكميات القياسية والأجهزة المناسبة – سواء لأجهزة Opsytec أو للعديد من مقاييس الأشعة فوق البنفسجية المناسبة من شركات مصنِّعة أخرى.

يقوم مقياس الإشعاع فوق البنفسجي دائماً بتقييم الطيف وفقاً لحساسيته الطيفية الخاصة به. لذلك يمكن أن يعرض مستشعران قراءتين مختلفتين لنفس مصدر الإشعاع رغم أن كليهما يعمل بشكل صحيح.

بالنسبة للمواصفة ISO 3059، تمت مواءمة قياس UV-A عمداً مع الطيف المستخدم في الفحص بالفلورة. ولهذا السبب تشترط المواصفة إشعاعاً ضيّق النطاق عند 365 nm لمعايرة مقياس إشعاع UV-A – وبذلك تتحقق إمكانية الإرجاع المترولوجي مباشرةً عند الطول الموجي الذي يحكم الفحص.

يكتسب هذا الأمر أهمية خاصة عند الانتقال من مصابيح بخار الزئبق التقليدية إلى مصابيح الفحص بثنائيات LED فوق البنفسجية: تؤدي اختلافات أطياف المصادر إلى عدم تطابق طيفي في مقاييس الإشعاع واسعة النطاق. وتقلّل المعايرة الخاصة بالتطبيق من هذا التأثير.

لا يكفي إجراء قياس قبول واحد لضمان ظروف فحص قابلة للتكرار على مدار الزمن. فقد تتغيّر شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية-A نتيجة تقادم مصباح الأشعة فوق البنفسجية أو ثنائي LED الباعث لها، أو تلوّث المرشّحات والشاشات الواقية، أو تغيّرات في العاكسات، أو تعطّل ثنائيات LED منفردة، أو تغيّر في مسافة العمل، أو تغيّرات ميكانيكية في وضع المصباح، وتغيّرات في درجة الحرارة.

ويتأثر جهاز القياس نفسه بالطريقة ذاتها: فتلوّث ناشر المستشعر أو خدشه يؤدي إلى انخفاض القراءة دون أن يُلاحَظ ذلك، مما يجعل محطة فحص سليمة تبدو معطّلة.

لذلك، بالإضافة إلى المعايرة السنوية للجهاز، يُنصح بإجراء مراقبة داخلية منتظمة لظروف الفحص الفعلية. وينبغي دائماً أخذ القياسات وتوثيقها عند نقاط مرجعية محددة. وفي مناطق الفحص الأكبر، يجب تسجيل عدة مواضع لتقييم التجانس المكاني لشدة الإشعاع الساقط أيضاً.

تعمل منظمة ISO حالياً على تنقيح المواصفة ISO 3059، ومن المتوقّع صدورها في عام 2026. والدافع وراء ذلك هو الانتشار الواسع لمصابيح الفحص بتقنية UV LED. وتشمل النقاط المُعلَنة محل التركيز متطلبات أكثر دقة بشأن الطول الموجي الذروي حول 365 nm، وحدوداً محددة بدقة لعرض النطاق الطيفي عند نصف القيمة العظمى (FWHM)، ومتطلبات بشأن ثبات الإشعاع طوال فترة التشغيل، ومتطلبات لمراقبة مصابيح UV LED العاملة بالبطارية، ومسافات عمل دنيا مُحدَّدة، وقواعد تستبعد مصابيح UV LED النبضية وتلك التي تعمل بتموّج ملحوظ.

وبالنسبة لتقنية القياس، يعني هذا أنه إلى جانب شدة الإشعاع الساقط وحدها، تكتسب الخصائص الطيفية لمصدر الإشعاع أهمية متزايدة. وعلى كل من يخطط للاستثمار اليوم أن يتحقق مما إذا كان بالإمكان إثبات الطول الموجي الذروي وعرض النطاق الطيفي للمصابيح المُستخدَمة بشكل موثوق.

ما شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية UV-A التي تتطلبها ISO 3059؟

لإجراء الفحص الفلوري الفعلي، يجب ألا تقل شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية UV-A عند سطح الاختبار عن 10 W/m²، أي ما يعادل 1,000 µW/cm². وفي الوقت نفسه، يجب ألا تتجاوز الإضاءة المرئية 20 lx.

ما الطول الموجي المستخدم في الفحص الفلوري؟

تحدد ISO 3059 مصدر UV-A تكون فيه الشدة القصوى عند 365 ± 5 nm.

هل يستوفي مصباح LED للأشعة فوق البنفسجية بطول موجي 395 nm المواصفة إذا كانت شدة الإشعاع الساقط عالية بما يكفي؟

لا. تتطلب المواصفة أن تكون الشدة القصوى عند 365 ± 5 nm. ارتفاع شدة الإشعاع الساقط لا يعوّض عن الطول الموجي الخاطئ.

كم مرة يجب معايرة مقياس الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية UV-A؟

يخضع فاصل المعايرة بالدرجة الأولى لمواصفات الجهة الصانعة، على ألا يتجاوز اثني عشر شهراً. وتلزم إعادة المعايرة بعد وقوع أي ضرر أو أعمال صيانة ذات صلة.

هل يجب إجراء المعايرة عند 365 nm؟

نعم. بموجب ISO 3059، يجب معايرة مقياس شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية UV-A باستخدام إشعاع ضيق النطاق عند 365 nm.

هل يكفي استخدام مقياس عادي للأشعة فوق البنفسجية UV-A؟

ليس بالضرورة. تضع ISO 3059 متطلبات محددة للاستجابة الطيفية لمقياس الإشعاع UV-A. فقد يكون مستشعر UV-A ذو الاستخدام العام مناسباً لتطبيقات أخرى دون أن يستوفي الترجيح الطيفي المطلوب للفحص الفلوري.

لماذا يجب قياس الإضاءة أيضاً؟

في الطرق الفلورية، يقلّل الضوء المحيط المرئي من التباين بين المؤشر الفلوري والخلفية. لذلك تحدّ المواصفة من الإضاءة أثناء الفحص بحد أقصى قدره 20 lx. أما في طرق التباين اللوني، فيُشترط توفر إضاءة بيضاء كافية.

هل تنطبق ISO 3059 أيضاً على أنظمة الكاميرات الآلية؟

لا. تنطبق المواصفة في الحالات التي تكون فيها العين البشرية هي الوسيلة الأساسية للكشف.

هل معايرة ISO 17025 المعتمَدة إلزامية بموجب ISO 3059؟

لا. المطلوب هو معايرة قابلة للإرجاع المترولوجي؛ وتُعدّ معايرة ISO 17025 المعتمَدة الإثبات المعترف به لذلك، وهي شائعة في مختبرات الاختبار المعتمَدة.

متى سيصدر الإصدار الجديد من المواصفة؟

المراجعة جارية حالياً في منظمة ISO، ومن المتوقع صدورها في عام 2026. وينصبّ التركيز على متطلبات مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية.

• اختبار الاختراق بالصبغة الفلورية والفحص الصناعي – الطريقة ومصادر الأشعة فوق البنفسجية ومعاملات العملية
• عدم التطابق الطيفي لمستشعرات الأشعة فوق البنفسجية
• عدم اليقين في القياس في مترولوجيا الأشعة فوق البنفسجية
• فترة المعايرة لأجهزة قياس الأشعة فوق البنفسجية
• مختبر المعايرة التابع لشركة Opsytec Dr. Gröbel