Opsytec-säteilytyskammiosimulaatio laskee spatiaalisen irradianssin UV- ja UV-LED-säteilytyskammioissa. Simulaatio näyttää irradianssijakauman, homogeenisuuden ja UV-annoksen kammion, spektrialueen, tehon ja mittaustason sijainnin funktiona. Se kattaa BS-sarjan UV-säteilytyskammiot matalapaine-elohopealampuilla UVA-, UVB- ja UVC-säteilylle sekä BSL-sarjan UV-LED-säteilytyskammiot, joiden aallonpituudet ovat 365–450 nm.
Jokaiselle kammiolle irradianssi lasketaan korkeussäädettävällä mittaustasolla – kammion pohjasta aina lampun tai LED-tason alapuolelle asti. Irradianssijakauma esitetään väripintakarttana ja poikkileikkausprofiileina; keskeiset tunnusluvut, kuten maksimi- ja keskiarvo, tekevät valaistuksen homogeenisuudesta suoraan vertailukelpoisen. Keskimääräisestä irradianssista simulaatio laskee myös UV-annoksen ja tavoiteannoksen saavuttamiseen tarvittavan säteilytysajan – lamppujen ja LEDien kytkeytymiskäyttäytyminen huomioiden. Omat näytteet ja komponentit voidaan ladata STEP- tai STL-tiedostoina; simulaatio ottaa huomioon niiden varjostuksen mittaustasolla. Kaikki tulokset voidaan viedä CSV-tiedostona tai PDF-simulaatioraporttina. Laskenta suoritetaan kokonaan selaimessa.
Näin voidaan arvioida jo ennen hankintaa tai koetta, mikä UV-säteilytyskammio saavuttaa vaaditun irradianssin ja homogeenisuuden, ja mikä säteilytysaika tuottaa halutun UV-annoksen. Simulaatio soveltuu sovelluksiin UV-kovetuksesta ja hajoamis- tai vanhenemistesteistä desinfiointiin ja solukulttuurien säteilytykseen.
Malli: BS-sarjan säteilytyskammiot (T8-lamput isotrooppisina viivalähteinä) ja BSL-sarjan (UV-LED-ruudukko mitatuilla OPSY-emissiomalleilla). Kaikki 4 sivuseinää heijastavat peilikuvamenetelmällä (heijastuskertoimet sovitettu mitattuihin jakaumiin); lähteiden asettelu on yksinkertaistettu. Simulointitulos ilman takuuta.
Säteilytyskammion simulaation perusteet
Simulaatio toistaa kunkin UV-säteilytyskammion todellisilla sisämitoillaan. Lamput ja LEDit mallinnetaan säteilylähteinä; peilaavien sivuseinien heijastukset otetaan laskennassa huomioon peilikuvamenetelmällä. Simulaatio laskee mittaustason joka pisteessä yhteen kaikkien lähteiden ja niiden peilikuvien vaikutukset, jolloin saadaan kammion sisäinen irradianssin spatiaalinen jakauma.
Kammion, spektrialueen (UVA, UVA+, UVB tai UVC BS-kammioille, LED-aallonpituus 365–450 nm BSL-kammioille) ja tehon valinnan jälkeen simulaatio laskee irradianssin yksikössä mW/cm² tai W/m². Valinnaisesti voidaan yhdistää kaksi lamppuryhmää tai LED-aallonpituutta erillisillä tehosäätimillä — esimerkiksi UVA- ja UVB-säteilytyksen sekoittamiseksi.
Irradianssin jakauma mittaustasolla näytetään väripintakarttana, jota täydentävät suhteelliset profiilileikkaukset kammion keskikohdan läpi. Tunnusluvut, kuten E max ja E mean, kuvaavat valaistuksen homogeenisuutta. Mittauspisteitä voidaan asettaa napsauttamalla lämpökarttaa irradianssin lukemiseksi yksittäisissä kohdissa — esimerkiksi näytteen sijainneissa.
Mittaustason korkeus on vapaasti säädettävissä — kammion pohjasta aina lähteiden alapuolelle asti. Kun etäisyys lamppuihin tai LED-valoihin pienenee, irradianssi kasvaa käänteisen neliölain mukaisesti, kun taas homogeenisuus tyypillisesti heikkenee. Simulaatio tekee tämän kompromissin näkyväksi ja auttaa löytämään oikean näytekorkeuden tasaista säteilytystä varten.
Mittaustason keskimääräisestä irradianssista simulaatio laskee UV-annoksen aikaintegraalina. Kun tavoiteannos syötetään yksikössä mJ/cm², se näyttää irradianssin ajan funktiona ja sammutuspisteen – mukaan lukien käynnistyskäyttäytymisen: matalapaine-elohopealamput käynnistyvät hitaasti, UV-LEDit saavuttavat tehonsa muutamassa sekunnissa.
Omat näytteenne ja komponenttinne voidaan latata kammioon STEP- tai STL-tiedostoina. Malli on keskitetty mittaustasolle, sitä pidetään läpinäkymättömänä ja se muodostaa varjon; seiniltä ja katosta heijastuvat osuudet pienenevät vastaavasti. Tiedostot käsitellään yksinomaan paikallisesti selaimessa – niitä ei lähetetä eikä tallenneta.
Säteilytyskammioiden peilaavat sivuseinät lisäävät huomattavasti irradianssia ja homogeenisuutta; simulaatio toistaa ne peilikuvalähdemenetelmällä seinäkohtaisin heijastuvuuksin — ovi ja katto heijastavat heikommin kuin sivuseinät. Lisäksi laskennassa otetaan huomioon tulokulma (cos θ) ja käänteisen neliön laki kaikkien lähteiden osuudelle.
BS-sarjassa käytetään T8-elohopealamppuja pienpaineella, jotka on integroitu analyyttisesti isotrooppisina viivalähteinä — UVA-, UVA+-, UVB- ja UVC-säteilylle. BSL-sarjassa käytetään UV-LED-ryhmiä; niiden emissio-ominaisuudet perustuvat mitattuihin LED-malleihin aallonpituuksilla 365–450 nm. Kaksipuolinen BS-05 simuloidaan erillisillä ylä- ja alalamppuryhmillä.
Sisäinen lähdejärjestely on yksinkertaistettu; diffuusia heijastuskomponentteja, lattiaheijastuksia, kohdepinnan Fresnel-häviöitä, spektrivaikutuksia ja lähteiden vanhenemista ei oteta huomioon. Yksityiskohdat on esitetty edellä olevassa mallin kuvauksessa. Tulokset ovat suuntaa antavia tietoja suunnittelua ja vertailua varten — ne eivät korvaa mittausta ja ne annetaan ilman takuuta.
BS-02:sta BS-05:een BS-sarja kattaa kammiot kompakteista suurikokoisiin; BS-05 säteilyttää molemmilta puolilta. BSL-sarja tarjoaa UV-LED-kammioita useissa koko- ja teholuokissa (HO, ECO, ECO+) mallista BSL-01i mallistoon BSL-04. Simulaatio helpottaa suoraa vertailua; tekniset tiedot ja lisävarusteet löytyvät Opsytec-säteilytyskammiot-tuotesivulta.
Usein kysyttyjä kysymyksiä säteilytyskammion simulaatiosta
BS-sarja, jossa käytetään matalapaineisia elohopealamppuja, kattaa klassiset spektrialueet UVA, UVA+, UVB ja UVC, ja se soveltuu sään kestävyys-, desinfiointi- ja vanhenemistesteihin. BSL-sarja UV-LEDeillä (365–450 nm) kytkeytyy välittömästi, on hienosäädettävästi himmennettävissä ja tuottaa korkean irradianssin — ihanteellinen UV-kovetukseen ja toistettaviin annoskokeisiin. Simulaatio tekee molemmista suoraan vertailukelpoisia.
Simulaatio antaa suuntaa-antavia tietoja: lähteiden asettelu on yksinkertaistettu ja heijastusmalli on sovitettu mitattuihin jakaumiin. Ainoastaan mittaus todellisessa kammiossa on sitova, esimerkiksi Opsytec-radiometrillä.
Syöttäkää tavoiteannos mJ/cm²:na annos- ja aikaohjaukseen. Simulaatio integroi keskimääräisen irradianssin ajan suhteen – ottaen huomioon myös lamppujen tai LEDien käynnistyskäyttäytymisen – ja näyttää sammutuspisteen sekä irradianssin ajan funktiona.
Kyllä — lataa STEP- tai STL-malli; se asettuu keskitetysti mittaustasolle ja muodostaa varjon, ja seinien ja katon heijastamat osuudet pienenevät myös. Tiedosto käsitellään yksinomaan paikallisesti selaimessa, eikä sitä ladata palvelimelle tai tallenneta.
Kirjoittaja: tri Mark Paravia
Tekniikan tohtori Mark Paravia toimii Opsytec Dr. Gröbel GmbH:n toimitusjohtajana Ettlingenissä ja johtaa yrityksen akkreditoitua kalibrointilaboratoriota. Tutkittuaan pulssitettuja ksenoni-eksimeeripurkauksia KIT:n valaistustekniikan instituutissa hänen tämänhetkinen painopisteensä on optisen säteilyn mittaustekniikassa. Hän toimii DIN-standardointikomitean FNL 7 "Optinen säteily" varapuheenjohtajana ja on DVGW:n UV-desinfiointia käsittelevän projektiryhmän jäsen.
Irradianssin laskeminen kammiossa
Kammion irradianssin laskemiseen tarvitaan kolme tietoa: malli, lampputyyppi ja etäisyys näytetasoon. Yllä oleva simulaattori käyttää niitä ja näyttää myös jakauman alustalla.
Laskettu irradianssi ei korvaa mittausta – mutta se kertoo ennen hankintaa, kertyykö vaadittu annos kohtuullisessa ajassa.