סימולציית תא ההקרנה של Opsytec מחשבת את עצמת הקרינה הנופלת המרחבית בתאי הקרנה של UV ו-UV-LED. הסימולציה מציגה את התפלגות עצמת הקרינה, את ההומוגניות ואת מנת קרינת ה-UV כתלות בתא, בטווח הספקטרלי, בהספק ובמיקום מישור המדידה. היא כוללת את תאי ההקרנה בקרינת UV מסדרת BS עם מנורות מרקורי בלחץ נמוך ל-UVA, UVB ו-UVC, וכן את תאי ההקרנה מסוג UV-LED מסדרת BSL עם אורכי גל מ-365 עד 450 nm.
עבור כל תא, עצמת הקרינה מחושבת על מישור מדידה בעל גובה מתכוונן – מרצפת התא ועד ממש מתחת למישור המנורה או ה-LED. התפלגות עצמת הקרינה מוצגת כמפת צבעים מדומים וכפרופילי חתך; נתונים מרכזיים כגון הערך המרבי והערך הממוצע מאפשרים להשוות באופן ישיר את ההומוגניות של ההארה. מתוך עצמת הקרינה הממוצעת מחשבת הסימולציה גם את מנת קרינת ה-UV ואת משך החשיפה הנדרש להשגת מנת מטרה – כולל התנהגות ההדלקה של המנורות וה-LED. ניתן לטעון דגימות ורכיבים משלכם כקבצי STEP או STL; הסימולציה מביאה בחשבון את הצללתם על מישור המדידה. כל התוצאות ניתנות לייצוא כקובץ CSV או כדוח סימולציה בפורמט PDF. החישוב מתבצע לחלוטין בדפדפן.
כך ניתן להעריך – לפני רכישה או ביצוע ניסוי – איזה תא הקרנת UV משיג את עצמת הקרינה וההומוגניות הנדרשות, ואיזה משך חשיפה מניב את מנת קרינת ה-UV הרצויה. הסימולציה מתאימה ליישומים הנעים מהקשיה בקרינת UV ובדיקות התכלות או הזדקנות ועד חיטוי והקרנת תרביות תאים.
עקרונות הבסיס של סימולציית תא ההקרנה
הסימולציה משכפלת כל תא הקרנת UV עם מידותיו הפנימיות האמיתיות. המנורות ונוריות ה-LED מדומות כמקורות קרינה; ההחזרים מקירות הצד המצופים מראה נכנסים לחישוב באמצעות שיטת מקור הדמות (image-source method). לכל נקודה במישור המדידה, הסימולציה מסכמת את התרומות של כל המקורות ותמונות המראה שלהם, ומניבה את התפלגות עצמת הקרינה הנופלת המרחבית בתוך התא.
לאחר בחירת התא, טווח הספקטרלי (UVA, UVA+, UVB או UVC עבור תאי BS, אורך גל LED של 365–450 nm עבור תאי BSL) וההספק, הסימולציה מחשבת את עצמת הקרינה הנופלת ב-mW/cm² או ב-W/m². לבחירתכם, ניתן לשלב שתי קבוצות מנורות או אורכי גל LED עם מחליקי הספק נפרדים — לדוגמה, עבור הקרנה משולבת של UVA ו-UVB.
התפלגות עצמת הקרינה הנופלת על מישור המדידה מוצגת כמפת פסאודו-צבע, ומלווה בפרופילי חתך יחסיים דרך מרכז התא. נתונים מרכזיים כגון E max ו-E mean מכמתים את מידת ההומוגניות של ההקרנה. ניתן להציב נקודות מדידה בלחיצה על מפת החום כדי לקרוא את עצמת הקרינה הנופלת במיקומים בודדים — לדוגמה במיקומי הדגימות.
גובה מישור המדידה ניתן לכיוון חופשי — מרצפת התא ועד ממש מתחת למקורות הקרינה. במרחק קטן יותר מהמנורות או מהנוריות LED, עצמת הקרינה הנופלת עולה בהתאם לחוק היחס ההפוך לריבוע המרחק, בעוד שההומוגניות בדרך כלל פוחתת. הסימולציה מציגה את הפשרה הזו בצורה גלויה ומסייעת במציאת גובה הדגימה המתאים להקרנה אחידה.
מתוך עצמת קרינה נופלת ממוצעת של מישור המדידה, הסימולציה מחשבת את מנת קרינת ה-UV כאינטגרל זמן. לאחר הזנת מנת קרינה מבוקשת ב-mJ/cm², היא מציגה את עצמת הקרינה הנופלת בהתאם לזמן ואת נקודת הכיבוי – כולל התנהגות ההדלקה: מנורות כספית בעלות לחץ נמוך עולות לאיטן, ואילו נוריות UV LED מגיעות להספקן בתוך שניות בודדות.
ניתן לטעון דגימות ורכיבים משלכם לתא כקבצי STEP או STL. הדגם ממוקם במרכז מישור המדידה, נחשב אופָּקי ומטיל צל; התרומות המוחזרות מהקירות ומהתקרה מופחתות בהתאם. הקבצים מעובדים באופן מקומי בלבד בדפדפן — הם אינם מועלים ואינם נשמרים.
הקירות הצדדיים המצופים מראה בתאי ההקרנה מגדילים באופן משמעותי את עצמת הקרינה הנופלת ואת ההומוגניות; הסימולציה משכפלת אותם בשיטת מקור-הדמיה (image-source method) עם מקדמי החזרה ספציפיים לכל קיר — הדלת והתקרה מחזירות אור בעצימות נמוכה יותר מהקירות הצדדיים. בנוסף, החישוב מביא בחשבון את זווית הפגיעה (cos θ) ואת חוק הריבוע ההופכי לכל תרומת מקור בנפרד.
סדרת BS משתמשת במנורות כספית בלחץ נמוך מדגם T8, המשולבות אנליטית כמקורות קו איזוטרופיים — עבור UVA, UVA+, UVB ו-UVC. סדרת BSL משתמשת במערכי UV-LED; מאפייני הפליטה שלהם מבוססים על דגמי LED נמדדים עבור אורכי גל מ-365 עד 450 nm. ה-BS-05 הדו-צדדי מדומה עם קבוצות מנורות עליונות ותחתונות נפרדות.
סידור המקורות הפנימי מפושט; מרכיבי החזרה מפוזרת, החזרות מהרצפה, אובדני פרנל על משטח המטרה, אפקטים ספקטרליים והזדקנות המקורות אינם נלקחים בחשבון. פרטים נוספים מופיעים בתיאור המודל שלעיל. התוצאות הן נתוני התמצאות לתכנון ולהשוואה — הן אינן מחליפות מדידה ומסופקות ללא אחריות.
עם BS-02 עד BS-05, סדרת BS מכסה תאים מקומפקטיים ועד בעלי נפח גדול; BS-05 מקרין משני הצדדים. סדרת BSL מציעה תאי הקרנה עם UV-LED במספר גדלים ומחלקות הספק (HO, ECO, ECO+) עם BSL-01i עד BSL-04. הסימולציה מאפשרת השוואה ישירה ופשוטה; נתונים טכניים ואביזרים נלווים ניתן למצוא בעמוד המוצר תאי הקרנה של Opsytec.
שאלות נפוצות על סימולציית תא ההקרנה
סדרת BS עם מנורות מרקורי בלחץ נמוך מכסה את תחומי הספקטרום הקלאסיים UVA, UVA+, UVB ו-UVC ומתאימה לבדיקות בלייה, חיטוי והזדקנות. סדרת BSL עם נוריות LED בקרינת UV (365–450 nm) נדלקת באופן מיידי, ניתנת לעימום מדויק ומספקת עצמת קרינה נופלת גבוהה — אידיאלית להקשיה בקרינת UV ולניסויי מנת קרינה הניתנים לשכפול. הסימולציה מאפשרת להשוות בין השתיים באופן ישיר.
הסימולציה מספקת נתוני התמצאות: סידור המקורות מפושט ומודל ההחזרה מותאם להתפלגויות שנמדדו. רק מדידה בתא האמיתי היא מחייבת, לדוגמה באמצעות רדיומטר של Opsytec.
הזינו את מנת הקרינה המבוקשת ב-mJ/cm² בבקרת המנה והזמן. הסימולציה משקללת את עצמת הקרינה הממוצעת כתלות בזמן – כולל התנהגות ההדלקה של המנורות או ה-LEDs – ומציגה את נקודת הכיבוי ואת עצמת הקרינה כתלות בזמן.
כן — יש לטעון מודל STEP או STL; הוא ינוח ממורכז על מישור המדידה ויטיל צל, וגם התרומות המוחזרות מהקיר ומהתקרה יופחתו בהתאם. הקובץ מעובד באופן מקומי בלבד בדפדפן, ואינו מועלה או נשמר.
מחבר: ד"ר מארק פרוויה
ד"ר מארק פרוויה הוא המנהל המורשה של חברת Opsytec Dr. Gröbel GmbH באטלינגן ועומד בראש מעבדת הכיול המוכרת. בהמשך למחקרו על פריקות אקסימר קסנון פועמות במכון לטכנולוגיית תאורה של KIT, מיקוד עבודתו הנוכחי הוא בטכנולוגיית מדידת קרינה אופטית. הוא מכהן כסגן יו"ר ועדת התקינה הגרמנית DIN FNL 7 "קרינה אופטית", וכחבר בצוות הפרויקט של DVGW לחיטוי בקרינת UV.
חישוב עצמת קרינה נופלת בתא ההקרנה
כדי לחשב את עצמת הקרינה הנופלת של תא יש צורך בשלושה נתונים: הדגם, התקנת המנורות והמרחק ממישור הדגימה. הסימולטור שלמעלה מקבל אותם וגם מציג את ההתפלגות על פני המגש.
עצמת קרינה מחושבת אינה מחליפה מדידה – אך עוד לפני הרכישה היא מראה האם מנת הקרינה הנדרשת נצברת בפרק זמן סביר.