ספקטרורדיומטר או רדיומטר רחב-פס – כיצד לבחור

למדידת קרינה על-סגולה קיימות שתי משפחות מכשירים, והבחירה ביניהן מסתכמת בשאלה אחת: האם די בקריאה אינטגרלית, או שנדרש הספקטרום עצמו?

רדיומטרים רחבי-פס מבצעים אינטגרציה של הקרינה בתוך תגובה ספקטרלית מובנית ומספקים קריאה אחת. ספקטרורדיומטרים מפזרים את הקרינה ומודדים כל אורך גל בנפרד; כל ערך אינטגרלי או ערך משוקלל לפי פונקציית פעולה מחושב מתוך כך. עמוד זה מציב את שני העקרונות זה לצד זה, קריטריון אחר קריטריון, ומוביל ממשימת המדידה אל מחלקת המכשירים המתאימה.

רדיומטר רחב-סרט מספק את עצמת הקרינה הנופלת בתחום ספקטרלי קבוע, ובאינטגרציה לאורך זמן – את מנת הקרינה של ה-UV. את הקריאה קובעת התגובתיות הספקטרלית של החיישן שלו: היא מכריעה איזה חלק של הקרינה נכנס בכלל אל המדידה.

ספקטרורדיומטר מפזר את הקרינה ומודד כל אורך גל בנפרד. כל ערך אינטגרלי או ערך משוקלל לפי פונקציית פעולה מחושב מתוך כך – ומכיוון שהספקטרום זמין, ניתן להחיל בדיעבד כל פונקציית שקלול.

כיצד מפזר האור, המסנן, הפוטודיודה והכיול פועלים יחד, ואיפה נוצרת אי-ודאות המדידה, מוסבר תחת מבנה ומקורות שגיאה של חיישני UV (על-סגול).

הטבלה אינה דירוג אלא סימטרית: בכל מקום שבו לתכן אחד יש מקור השגיאה העיקרי שלו, האחר אינו בעייתי מעצם תכנונו. הרדיומטר הרחב-סרט מתמודד עם אי-התאמה ספקטרלית – הוא מכויל מול ספקטרום אחד ושוגה בהערכת כל ספקטרום אחר. הספקטרורדיומטר מתמודד עם אור פזור – חלקים מאורכי גל עזים מופיעים במקומות שאינם שייכים אליהם, מה שקריטי במיוחד בתחום ה-UV-C.

בדיוק מסיבה זו רק לעתים רחוקות ניתן לבחור על פי גיליון הנתונים בלבד: הבחירה נגזרת ממשימת המדידה ובעיקר מהשאלה אם הספקטרום של המקור מוכר ונשאר קבוע. כיצד שני האפקטים נוצרים בתוך המכשיר ועד כמה הם עלולים לגדול מוסבר תחת אי-התאמה ספקטרלית ואור פזור בפירוט.

רדיומטר רחב-פס הוא הבחירה הנכונה כאשר:

• סוג המנורה ידוע ונשאר קבוע
• המדידה רציפה או מלווה את התהליך
• נדרש טווח דינמי רחב או זמני תגובה קצרים
• החיישן חשוף לתנאי סביבה קשים
• יש לצייד מספר נקודות מדידה

המאמץ הרב יותר הכרוך במדידה ספקטרלית משתלם בכל מקרה שבו המקור עצמו הוא הנעלם.

ספקטרורדיומטר הוא הבחירה הנכונה כאשר:

• סוג המנורה משתנה או אינו ידוע
• יש להעריך ספקטרי פעולה – למשל לפי DIN EN 62471 או עבור חיטוי ב-UV
• יש לעקוב ספקטרלית אחר הזדקנות המנורה
• יש לכייל או לאמת רדיומטרים
• יש לתעד ראיות ספקטרליות

במתקנים רבים השילוב הוא הפתרון הטוב ביותר: הספקטרורדיומטר מבצע אימות תקופתי ואפיון של ספקטרום המנורה, בעוד שהרדיומטרים רחבי-הפס אחראים לניטור רציף של התהליך. כך משתלבות ראיות ספקטרליות עם החוסן והחיסכון של רדיומטריית מסננים.

לאחר שנקבעה מחלקת המכשיר, קטגוריית המוצר המתאימה מובילה אל המכשיר: מודדי UV ורדיומטרים עבור עצמת קרינה נופלת (W/m²) ומנת קרינה של UV בתחומים ספקטרליים קבועים, ספקטרורדיומטרים ל-UV וספקטרומטרים אופטיים עבור מדידות בהפרדה לפי אורך גל.

מה ההבדל בין רדיומטר רחב-פס לבין ספקטרורדיומטר?
רדיומטר רחב-פס מחזיר קריאה בודדת עבור תחום ספקטרלי קבוע, משוקלל לפי התגובה הספקטרלית של החיישן שלו. ספקטרורדיומטר מודד את הקרינה בהפרדה לפי אורך גל, וממנה גוזר כל ערך אינטגרלי או ערך משוקלל-פעולה שתרצו.

איזה מכשיר מודד בדיוק גבוה יותר?
באופן עקרוני אף אחד מהם. לכל אחד מהם יש בדיוק מקור שגיאה דומיננטי אחד, והשניים משלימים זה את זה: אי-התאמה ספקטרלית ברדיומטר רחב-הפס, ואור פזור בספקטרורדיומטר. אם המקור מוכר וקבוע, רדיומטר רחב-פס המכויל כראוי מספק אי-ודאות מדידה קטנה יותר.

האם ספקטרורדיומטר יכול להחליף לחלוטין רדיומטר רחב-פס?
מבחינה טכנית כן, מבחינה כלכלית ותפעולית בדרך כלל לא. התחום הדינמי, זמן התגובה, החוסן והעלות כולם מטים את הכף לטובת הרדיומטר רחב-הפס לניטור רציף של תהליכים. ההסדר המקובל משלב בדיקה ספקטרלית תקופתית עם מדידה רחבת-פס רציפה.

כיצד אדע שהרדיומטר רחב-הפס שלי מעריך את המקור באופן שגוי?
על ידי השוואתו למדידה ספקטרלית של אותו מקור באותו מקום. אם הקריאה האינטגרלית חורגת באופן שיטתי, הסיבה היא אי-התאמה ספקטרלית – המכשיר מכויל מול ספקטרום אחר מזה שהוא מודד.