UV-annos on irradianssin ja säteilytysajan tulo. Se vastaa kysymykseen, kuinka paljon säteilyenergiaa pinta todellisuudessa vastaanotti prosessin aikana – liimaa kovetettaessa, pintaa desinfioitaessa tai vanhenemistestiä ajettaessa. Tämä laskuri ottaa mitatun irradianssin yksikössä mW/cm² ja ajan sekunteina ja palauttaa annoksen yksiköissä mJ/cm² ja J/cm².
Sen arvo on suunnittelussa: ennen linjan käyttöönottoa voidaan arvioida vaadittuun annokseen tarvittava säteilytysaika ja se, tuottaako käytettävissä oleva lähde sen. Yhtä lailla voidaan tarkistaa, tuottavatko kaksi asennusta, joilla on eri irradianssi, saman annoksen.
Laskelma olettaa, että irradianssi pysyy vakiona koko säteilytyksen ajan ja että se on mitattu työkappaleen kohdalla. Annoksesta tulee sitova vasta kalibroidulla radiometrillä tai dosimetrillä todellisissa prosessiolosuhteissa tehdyn mittauksen kautta – Opsytec valmistaa ja kalibroi näitä laitteita omassa laboratoriossaan.
Jos tarvitsette muita radiometrisiä muunnoksia, ne löytyvät radiometrialaskurista; jos haluatte mitata annoksen sen laskemisen sijaan, katsokaa UV-annoksen ja irradianssin oikea mittaaminen.
Tämä laskelma on tarkoitettu tekniseen suuntaukseen. Se olettaa, että irradianssi pysyy vakiona mittauspaikassa altistusajan kuluessa, eikä ota kantaa saavutettuun vaikutukseen. Prosessin hyväksynnät ja turvallisuuteen liittyvät arvioinnit on varmennettava soveltuvilla, kalibroiduilla mittauksilla todellisissa olosuhteissa.
Perusteet
Säteilyaltistus — yleisesti UV-annos — on irradianssin aikaintegraali. Vakioirradianssilla tämä yksinkertaistuu muotoon H = E · t, jossa irradianssi E, aika t ja annos H. Kun E syötetään yksikössä mW/cm² ja t sekunteina, saadaan H yksikössä mJ/cm². SI-yksiköissä 1 mW/cm² vastaa täsmälleen arvoa 10 W/m² ja 1 mJ/cm² vastaa täsmälleen arvoa 10 J/m². Laskin laskee sisäisesti SI-yksiköissä ja pyöristää vain lopputuloksen.
Liimasauma altistetaan 50 mW/cm² säteilylle kymmenen sekunnin ajan. H = 50 mW/cm² · 10 s = 500 mJ/cm² = 0,5 J/cm² = 5000 J/m². Vastaavasti tavoiteannos 500 mJ/cm² teholla 50 mW/cm² vaatii 10 s:n säteilytysajan.
Jos irradianssi vaihtelee prosessin aikana — esimerkiksi kun työkappale kulkee lähteen ohi tai lamppu lämpenee tai vanhenee — tulo E · t on vain likiarvo; ratkaisevaa on ajan yli laskettu integraali, jonka dosimetri mittaa suoraan. Annos on myös puhtaasti energeettinen suure: se ei kerro, vastaako aallonpituus fotoinitiaattoria, organismia tai testistandardia. Kaksi prosessia, joilla on sama annos mutta eri spektri, voivat antaa täysin erilaiset tulokset.
Usein kysytyt kysymykset
UV-annos on pinta-alayksikköä kohti vastaanotettu säteilyenergia. Käytännössä se ilmoitetaan yleensä yksikössä mJ/cm², SI-yksiköissä J/m². 1 mJ/cm² vastaa 10 J/m². Oikea termi on säteilyaltistus; "annos" on vakiintunut lyhennelmä.
Kertoimella 10: 1 mJ/cm² = 10 J/m². Näin ollen 500 mJ/cm² on 5000 J/m² eli 0,5 J/cm².
Aritmeettisesti se antaa saman annoksen. Se, antaako se myös saman vaikutuksen, on eri asia — se edellyttää, että vastavuoroisuuslaki pätee. UV-kovetuksessa se voi pettää hyvin korkealla irradianssilla, koska fotoinitiaattori kuluu paikallisesti tai happi-inhibitio käyttäytyy eri tavalla. Jos olette epävarma, testatkaa prosessin muunnelma, ei pelkkää annosta.
Tavallisimmat syyt: irradianssi mitattiin eri etäisyydeltä tai eri kohdasta kuin mihin työkappale asetetaan; lamppu oli lämmennyt mittauksen aikana, mutta ei prosessin aikana; tai anturi arvioi eri spektrialuetta kuin mitä lähde säteilee.
Turvallista mitoitusta varten käytetään pienintä työskentelyalueella mitattua arvoa — se määrittää, missä vaadittu annos saavutetaan viimeiseksi. Kuinka voimakkaasti irradianssi vaihtelee alueella, näkyy UV-LED-simulaatiosta tai radiometrimittausten sarjasta.
Kyllä. Annos, jonka mukana ei ilmoiteta arvioitua spektrialuetta, ei ole vertailukelpoinen. Tyypillinen ilmoitus on esimerkiksi "1000 mJ/cm² UV-A (315–400 nm)". Mitattava alue riippuu anturista — katso UV-anturin hakutyökalu.
Kulkevalla dosimetrilla, joka integroi läpiajon aikana, tai kiinteästi asennetulla anturilla, joka valvoo irradianssia jatkuvasti. Molemmat on kuvattu kohdassa UV-annoksen ja irradianssin oikea mittaaminen.
Kirjoittaja: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia on Opsytec Dr. Gröbel GmbH:n toimitusjohtaja Ettlingenissä ja johtaa akkreditoitua kalibrointilaboratoriota. KIT:n valaistustekniikan instituutissa tehdyn, pulssitettuja ksenoni-eksimeeripurkauksia käsitelleen tutkimuksensa jälkeen hänen nykyinen painopisteensä on optisessa säteilyn mittaustekniikassa. Hän on DIN-standardointikomitean FNL 7 "Optinen säteily" varapuheenjohtaja sekä DVGW:n UV-desinfiointia käsittelevän projektiryhmän jäsen.
