UV-anturin valinta: spektrialue ja mittausalue
UV-anturia ei valita vain merkintöjen UVA, UVB tai UVC perusteella. Emissiospektri, odotettu irradianssi, etäisyys, kulmajakauma ja vaadittu painotusfunktio määrittävät yhdessä sopivan spektri- ja mittausalueen. Tämä valintaopas etenee lähteestä ja mittaustehtävästä oikeaan anturityyppiin.
Valinta kuudessa vaiheessa
- Määrittäkää lähde ja sen emissiospektri.
- Määritelkää mittasuure ja vaadittu spektrinen painotus.
- Arvioikaa prosessiarvon minimi- ja maksimiarvo.
- Dokumentoikaa mittausgeometria, etäisyys ja kulmajakauma.
- Tarkistakaa ympäristöolosuhteet ja sähköinen liitäntä.
- Määrittäkää kalibrointi ja sallittu mittausepävarmuus.
Mittausalue lähteen mukaan
Spektrialue määräytyy sovelluksen tai fotoinitiaattorin mukaan, mittausalue odotettavissa olevan irradianssin mukaan. Ohjearvoina:
| Lähde tai mittaustehtävä | Suositeltu mittausalue | Huomioitavaa |
|---|---|---|
| UV-pistelähde kuten HP-120i | 0–2000 mW/cm² ja enemmän | Irradianssi laskee jyrkästi pisteen ulkopuolella ja etäisyyden kasvaessa; mittausalueen on katettava huippuarvo polttopisteessä. |
| UV-matalapaine- ja UVC-amalgaamilamppu | 0–200 mW/cm² | Säteilytystasossa arvot ovat tavallisesti alle 100 mW/cm². |
| UV-LED aallonpituudella 275, 365, 385, 395 tai 405 nm | 0–2000 mW/cm² | UVA+-anturi kattaa laajennetun spektrialueen. Mittauksia suodattimen reunalla tulisi välttää: pienimmätkin lämpötila- ja erävaihtelut aiheuttavat siellä suuria virheitä. |
| Työpaikka- ja altistumismittaus | 0–2 mW/cm² | Vaaditaan toimintapainotettu anturi. Raja-arvot, laskuesimerkki ja rakenneohje löytyvät kohdasta UV-eryteema työpaikalla. |
Erityiset valintatapaukset
Työturvallisuus. Riskinarvioinnin ja työpaikkaturvallisuuden osalta DIN EN 14255-1 säätelee henkilökohtaisen altistumisen mittaamista ja arviointia keinotekoiselle optiselle säteilylle; itse raja-arvot on määritelty direktiivissä 2006/25/EY. Anturin valinnan kannalta tämä tarkoittaa pientä mittausaluetta ja toimintapainotettua herkkyyttä – rakenne käsitellään yksityiskohtaisesti kohdassa UV-eryteema työpaikalla, lainsäädännölliset puitteet kohdassa työturvallisuus ja fotobiologinen turvallisuus.
Kiinteä asennus. Kun mittaus on jatkuvaa käsikäyttöisen mittauksen sijaan, saatavilla on linja-antureita; tällöin merkitystä on myös asennuspaikalla, liitännällä ja kestävyydellä prosessiolosuhteissa.
Lääketieteelliset sovellukset. Tässä ratkaisevaa on selkeästi määritelty mittaustehtävä, pitkäaikaisstabiilisuus ja jäljitettävä kalibrointi. Soveltuvuus tietyssä lääketieteellisessä sovelluksessa vaatii tapauskohtaisen teknisen hyväksynnän.
Yhteensopivat laitteet
Vaihdettavien mittapäiden näyttölaitteena RMD Pro -radiometri on osoittautunut toimivaksi. Kun useita spektrialueita on mitattava samanaikaisesti, spektrinen mittaus on oikea ratkaisu – esimerkiksi UVpad:lla. Se, miten anturi on rakennettu sisäisesti ja mitkä virhelähteet ratkaisevat sen tarkkuuden, on selitetty kohdassa UV-antureiden rakenne ja virhelähteet.
Usein kysyttyjä kysymyksiä UV-antureiden valinnasta
Mikä UVC-anturi sopii pienpaine-, suurpaine- tai LED-lähteille?
Anturin on vastattava spektriä, ei vain spektrialuetta. Pienpainelampuille kapeakaistainen herkkyys 254 nm:n kohdalla riittää, sillä käytännössä kaikki UVC-teho keskittyy tälle linjalle. Suurpainelamput säteilevät laajakaistaisesti koko UVC-alueella; tässä tapauksessa tarvitaan anturi, jolla on laaja, tasainen UVC-herkkyys ja joka on kalibroitu juuri tälle lamppytyypille. UVC-LEDit (tyypillisesti 265–280 nm) tarvitsevat kalibroinnin huippuaallonpituuteensa; UV-C LED -standardin osat DIN 19294-5 ja -6 ovat vielä valmisteilla. Ilman lähdekohtaisia kalibrointikertoimia sama anturi ei anna vertailukelpoisia arvoja kaikista kolmesta lähteestä.
Mikä UV-anturi sopii 254 nm:lle?
Pienpaineisten elohopealamppujen 254 nm:n linjalle sopii UVC-anturi, jonka herkkyys on kapeakaistainen 254 nm:n kohdalla, joka on sokea UVA- ja näkyvälle valolle ja joka on kalibroitu pienpainelampulle. Talousveden desinfioinnissa DIN 19294-1 (laiteradiometrit) ja DIN 19294-3 (vertailuradiometrit) määrittävät pienpainejärjestelmien vaatimukset; Itävallassa sovelletaan ÖNORM M 5873-1:tä. Rakenne – inline-anturi, paineenkestävä anturi, UV-mittapää tai radiometri vaihdettavalla anturilla – määräytyy asennuspaikan ja mittaustehtävän mukaan.
Minkä mittausalueen anturi tarvitsee?
Se määräytyy odotettavissa olevan irradianssin, ei laitteen, mukaan. UV-pistelähteet saavuttavat pisteen sisällä useita W/cm² – tähän sopii alue 0–2000 mW/cm² tai enemmän. UV-pienpaine- ja UVC-amalgaamilamput pysyvät säteilytystasossa tavallisesti alle 100 mW/cm²:ssa, jolle sopii alue 0–200 mW/cm². DIN EN 14255-1:n mukaiset työpaikkamittaukset edellyttävät sitä vastoin herkkyyttä: 0–2 mW/cm² siellä. UV-LEDeille kehitettiin UVA+-anturi, jolla on laajennettu spektrialue – tämä välttää mittaamisen suodattimen reunalla, jossa jo pienimmätkin lämpötila- ja eräkohtaiset vaihtelut aiheuttavat suuria mittausvirheitä.
Minkä irradianssin ylittyessä laitteisto on arvioitava?
Nyrkkisääntönä: laitteistot, jotka altistavat käyttäjän jatkuvasti yli 1–2 mW/cm²:n arvoihin, tulisi arvioida. Raja-arvo, laskuesimerkki ja anturin vaatimukset on esitetty kohdassa UV-eryteema työpaikalla.
Löytäkää oikea anturi
Löytäkää oikea anturi: UV-anturihaku ehdottaa kolme parhaiten soveltuvaa UV-anturia ja -mittaria käyttötarkoituksen, aallonpituuden ja rakenteen mukaan – tunnusarvoineen, järjestelmäkumppaneineen ja perusteluineen.
Kirjoittaja: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia on Opsytec Dr. Gröbel GmbH:n toimitusjohtaja Ettlingenissä ja johtaa akkreditoitua kalibrointilaboratoriota. Tutkittuaan pulssitettuja ksenoni-eksimeeripurkauksia KIT:n valaistustekniikan instituutissa hänen nykyinen painopisteensä on optisessa säteilyn mittaustekniikassa. Hän on DIN-standardointikomitean FNL 7 "Optical Radiation" varapuheenjohtaja ja DVGW:n UV-desinfiointia käsittelevän projektiryhmän jäsen.
