מכשיר קרן מקובצת BSH-03 CBD
ה-BSH-03CBD הוא תא הקרנה עם קרן מקובצת המהונדס בדיוק להקרנת UV הניתנת לשכפול ומדויקת במנת קרינה של דגימות נוזליות. עם שלוש מנורות אמלגם UVC בהספק 150 W, הוא מבטיח מקור קרינה הומוגני ובעצימות גבוהה באורך גל 254 nm. המערכת פותחה על בסיס השיטות התקניות לקביעת פלואנס ומנת קרינה המתוארות בספרות הטכנית לפי Bolton & Linden, Standardization of Methods for Fluence "UV Dose Determination in Bench-Scale UV Experiments" (2003) – המתודולוגיה הנחשבת לייחוס במחקר המדעי של חיטוי UV.
ההליך אומץ בתקן DIN 19294-1:2020-08, כך שניתן להשתמש ב-BSH-03CBD לקביעת קצב הפלואנס הממוצע בתרחיף הנבגים.
יש לבצע את ההשבתה (אינאקטיבציה) ב-BSH-03CBD בהתאם לנספח D של DIN 19294-1:2020-08.
מנורות האמלגם נשארות בטמפרטורת ההפעלה במהלך כל הניסוי; משך החשיפה מוגדר על ידי המסגר (shutter) הפנימי בלבד, אותו מכוון ה-UV-MAT למנת הקרינה הרצויה. לכן ניתן לפתוח את התא במהלך הפעולה לטעינת ופריקת דגימות מבלי לגרום לצינון המנורות – ניטור הבטיחות שולל כל פליטת UV בתהליך זה.
לכן, תא ההקרנה BSH-03CBD הוא פתרון אמין ומדויק למחקר מדעי וליישומים תעשייתיים של חיטוי UV. המבנה החזק, הבטיחות והתפעול הנוח שלו הופכים אותו לכלי חיוני בטיפול במים ובניתוח כימי.
תכונות עיקריות של מכשיר הקרן המקובצת UVC:
- ה-BSH-03CBD מצויד בשלוש מנורות אמלגם UVC בהספק 150 W, ללא אוזון. מנורות אלה מבטיחות קרינת UV אחידה ובעצימות גבוהה.
- המארז המגן הסגור מגן באופן מלא מפני קרינת ה-UVC של שלוש מנורות האמלגם.
- שטח ההקרנה בגודל 60 × 40 cm מכיל צלוחיות פטרי המסופקות על ידי הלקוח, יחד עם מערבלים מגנטיים לתרחיפי נבגים בהתאם ל-DIN 19294-1.
- מובנה חיישן ייחוס UV להפעלה בבקרת מנת קרינה.
- חיישן UVC שני מאפשר הקמה נוחה של המערכת.
- ה-UV-MAT Touch שולט בהקרנה באמצעות חיישן הייחוס UVC ומכבה את המערכת כאשר מנת הקרינה הרצויה מושגת.
- דלת מנוטרת ונעולה (interlocking): מנגנוני בטיחות מונעים פליטת קרינת UV כאשר הדלת פתוחה.
- לוח הבסיס עם חוטי הברגה מאפשר מדידת שדה ההקרנה וקביעת מקדם פטרי (Petri factor) לפי Bolton/Linden.
- מסגר לוחי פנאומטי: מנורות האמלגם נשארות בטמפרטורת ההפעלה, ומשך החשיפה מוגדר על ידי המסגר בלבד.
- מד שעות הפעלה – מנורות האמלגם מגיעות לאורך חיים טיפוסי של 3,000 עד 5,000 h.
- נתונים גולמיים ודוחות קצרים (PDF) נשמרים על ידי תוכנת המחשב המצורפת, המוגנת בסיסמה עם חשבון מנהל וחשבון מפעיל.
BSH-03 CBD או BSM-03 CBD?
עם שלוש מנורות אמלגם UVC בהספק 150 W, ה-BSH-03 CBD פולט קרינה כמעט מונוכרומטית באורך גל 254 nm. כך מוסר המשקל הספקטרלי מחישוב הפלואנס לפי Bolton ו-Linden, והתא מתאים לקביעת קצב הפלואנס הממוצע בהתאם ל-DIN 19294-1 וכן לניסויי השבתה במנת UV מוגדרת. בהספק 550 W על 230 VAC ואורך חיי מנורה של 3,000 עד 5,000 h, זהו גם התא החסכוני יותר. במקום שבו נדרשת קרינה פוליכרומטית של מנורת לחץ בינוני – פוטוליזה, ניסויי AOP, פונקציות פעולה ספקטרליות – הגרסה המתאימה היא BSM-03 CBD עם מנורת כספית לחץ בינוני בהספק 1 kW.
ההקרנה מתבצעת באמצעות מנורות UVC באורך גל 254 nm – מונוכרומטי, כך שניתן להמיר את עצמת הקרינה הנמדדת לפלואנס ללא משקל ספקטרלי.
רקע ומידע
המאמר "תקנון שיטות לקביעת מנת קרינה (Fluence, מנת UV) בניסויי UV בקנה מידה מעבדתי" מאת James R. Bolton ו-Karl G. Linden (2003) מציג נוהל תקני בסיסי לקביעת מנת קרינת UV (fluence) בניסויי מעבדה. מטרת המאמר היא לתקנן שיטות ניסוי לחיטוי בקרינת UV ולהבטיח את ההשוואתיות של תוצאות מדעיות בטיפול במים.
קרינת על-סגול (UV) התבססה כשיטה יעילה להשמדת מיקרואורגניזמים פתוגניים במי שתייה ובשפכים.
המנגנון מבוסס על ספיגת קרינת UV בחומצות גרעין, הגורמת לדימריזציה של בסיסים פירימידיניים ובכך מונעת את שכפול ה-DNA או ה-RNA. אורכי גל סביב 254 nm, כפי שנפלטים ממנורות כספית בלחץ נמוך, יעילים במיוחד.
קיימים הבדלים משמעותיים בספרות בנוגע לתכנון, לכיול ולביצוע ניסויי UV. בין היתר, השתנו סוג המנורה, המרחק לדגימה, הומוגניות הקרינה וחישוב המנה. שונות זו הקשתה על השוואת עקומות מנה-תגובה והובילה לחוסר ודאות ביישומים רגולטוריים וביישום הטכני של מערכות חיטוי בקרינת UV.
Bolton ו-Linden פיתחו מתודולוגיה אחידה לקביעת ה-fluence, הישימה הן עבור מקורות אור UV מונוכרומטיים (לחץ נמוך) והן עבור מקורות פוליכרומטיים (לחץ בינוני) (BSM-03CBD), והציעו תא הקרנה. מטרת תא ההקרנה היא להשיג הקרנה הומוגנית וכמעט-מקבילה של משטח המים, כדי להבטיח פילוג אחיד של מנת הקרינה.
הפרוטוקול כולל:
- המבנה המכני של תא ההקרנה,
- כיול מכשירי המדידה,
- התיקון המתמטי של פרמטרי הקרינה,
- וכן הנחיות להיבטים מיקרוביולוגיים ובטיחותיים
תיאור הפרוטוקול התקני:
מנת הקרינה (fluence) מוגדרת כמכפלה של עצמת הקרינה (E) ומשך ההקרנה (t):
המדידה מתבצעת באמצעות רדיומטר שהחיישן שלו ממוקם בגובה משטח המים. לשם הגברת דיוק המדידה, מובאים בחשבון מספר גורמי תיקון:
- מקדם החזרה: אובדן עקב החזרה ממשטח המים (~2.5%)
- מקדם Petri: תיקון לאי-הומוגניות על פני שטח הדגימה (צריך להיות > 0.9)
- מקדם המים: התחשבות בספיגת UV במים לפי חוק Beer–Lambert
- מקדם ההתפזרות: תיקון למסלול הקרן שאינו מקביל לחלוטין
עבור מנורות בלחץ בינוני, מובאים בחשבון גם מקדם החיישן (רגישות ספקטרלית של הגלאי) ומקדם הקוטלני (germicidal) (משקל אורכי הגל).
נוהל בדיקה מיקרוביולוגי
- ערבוב: תערובת הומוגנית של התרחיף ללא יצירת מערבולת.
- הקרנה בערכי מנה שונים
- שכפולים: לפחות שלוש חזרות לכל ערך מנה; יש לבצע עקומות מנה-תגובה לפחות פעמיים.
- אקראיות: סדר אקראי של ההקרנה כדי למזער שגיאות שיטתיות.
- הערכה: חישוב הפחתת log10 של מיקרואורגניזמים כפונקציה של המנה ורגרסיה ליניארית לקביעת רגישות ה-UV.
המאמר מגדיר פרוטוקול שלם ומוכר בינלאומית לתקנון בדיקות חיטוי בקרינת UV בקנה מידה מעבדתי.
באמצעות שיטות תיקון מדויקות, דרישות תכנון מוגדרות והנחיות מיקרוביולוגיות, הוא מספק את הבסיס לתוצאות ניתנות לשחזור ולהשוואה בקביעת יחסי מנה-אפקט של קרינת UV.
שיטת Bolton & Linden (2003) נותרת אבן הבוחן לבדיקות מעבדה עם מערכות קרן מקבילה (collimated beam) והיא מרכזית ליישומים רגולטוריים כגון DIN 19294, בדיקות אימות ופיתוח טכנולוגיות תעשייתיות לחיטוי בקרינת UV.
קביעת עצמת הקרינה: מה מספק ניסוי קרן הקולימציה
ניסוי קרן הקולימציה עונה על שאלה שאין ביכולתה של מדידת מפעל לענות עליה: איזו מנת קרינה קיבלה הדגימה בפועל? עצמת הקרינה על פני הדגימה נמדדת ומתוקנת באמצעות ארבעה גורמים – מקדם פטרי, מקדם ההחזרה, מקדם ההתפזרות ומקדם המים. רק המכפלה של עצמת הקרינה המתוקנת בזמן החשיפה מהווה מנת קרינה שניתן להשוותה לספרות ולמנת הקרינה השוות-מבחינה-חיטוית של כור.
השיטה הבסיסית של Bolton ו-Linden מתוארת בהרחבה להלן בפרק "רקע ומידע", לצד הפרוטוקול התקני. כיצד מנת קרינה שנקבעה בדרך זו משתלבת בתיקוף של כור, מפורט בעמוד טיפול במים בקרינת UV.
ה-BSH-03 CBD בנוי בדיוק לניסוי הזה: הקרנה מונוכרומטית באורך גל 254 nm, שטח מוקרן מוגדר, עצמת קרינה נמדדת וחשיפה מבוקרת-מנה – כך שההרצה מוגדרת כמנת קרינה ולא כקריאת שעון עצר. לניסויים פוליכרומטיים עם מנורת לחץ בינוני, עומד לצידו ה-BSM-03 CBD.
נתונים טכניים - מכשיר קרן UVC מקבילית
| תא פנימי | 60 × 40 × 25 cm |
| מידות | 130 × 62 × 76 cm |
| משקל | ~ 65 kg |
| הספק נצרך | 550 W |
| הזנת רשת החשמל | 230 V, 6 A; 3 × 110/208 V, 8 A אופציונלי |
| טמפרטורת הפעלה | 15 עד 30 °C |
| לחות | < 80% ללא עיבוי |
| אורך חיי המנורות | 3,000 h עד 5,000 h, טיפוסי |
| מספר מנורות | 3 |
| סוג מנורה | מנורות אמלגם UVC בהספק 150 W |
| ללא אוזון | כן |
| טמפרטורת הדגימה | טמפרטורת החדר + ~ 1 עד 2 °C |
| בקרת סוגר | פניאומטי, 4 עד 6 bar |
| קירור | 1 x DN 100 |
ספקטרות של תא ההקרנה BSH-03 CBD
שלוש מנורות האמלגם מסוג UVC פולטות קרינה כמעט מונוכרומטית באורך גל 254 nm. זהו התנאי המוקדם לקביעת המנה (fluence) לפי Bolton & Linden ותקן DIN 19294-1: בקו ספקטרלי בודד אין שקלול ספקטרלי על פני הבליעה של הדגימה, וניתן לחשב את מקדם פטרי (Petri factor), מקדם ההחזרה ומקדם המים עבור אותו אורך גל יחיד. המנורות אינן מייצרות אוזון; רכיב באורך גל 185 nm היה משנה את פאזת הגז מעל הדגימה.
בקרת ההקרנה UV-MAT Touch
UV-MAT Touch מופעל באמצעות מסך מגע קיבולי ברזולוציה גבוהה. מעבד Cortex ARM מספק עמידות ויכולת עדכון - ניתן להתקין פונקציות חדשות במקום. המכשיר ותוכנת המחשב תואמים ל-Windows 10 ו-Windows 11. הקרנות בערוץ יחיד ובריבוי ערוצים מוצגות באופן מספרי וגרפי, יחד עם אוסצילוגרמות וההגדרות. הפרמטרים נקבעים ישירות במכשיר ומוגנים בסיסמה. המכשיר שולט בהקרנה באמצעות חיישן הייחוס UVC וכובה כאשר מנת הקרינה היעד מושגת.
| תצוגה | מסך מגע קיבולי, 5″ WVGA |
| פלט תצוגה | עצמת קרינה ומנת קרינה, תצוגת אוסצילוסקופ |
| תדר רישום נתונים | ניתן להתאמה: 1 s עד 1 h |
| משך רישום | > 24,000 h |
| ממשק אחסון | 1 × התקן USB (עד 32 GB) |
מספרי הזמנה, היקף האספקה, אביזרים וגרסאות
| גרסה | מספר הזמנה |
|---|---|
| Collimated Beam Device BSH-03CBD | 860915 |
מכשיר הקרן המקבילה מייצר שדה UVC מקביל לקביעת מנת קרינה (fluence) בהתאם לשיטת בולטון (Bolton).
| גרסה | מספר הזמנה |
|---|---|
| UV-MAT Touch | 820930CH |
תא ההקרנה נשלט על ידי UV-MAT Touch. הוא מודד את עצמת הקרינה הנופלת באמצעות חיישן ה-UVC הייחוסי, מכבה את ההקרנה כאשר מנת הקרינה המבוקשת מושגת, ומתעד את ההקרנה.
| שם | מספר הזמנה |
|---|---|
| חיישני רדיומטר | 814412 |
התא פועל עם חיישן ייחוס UV מובנה; חיישן UVC שני מקל על הגדרת שדה ההקרנה ומדידתו. טווחים ספקטרליים נוספים מפורטים תחת חיישני רדיומטר.
| שם | מספר הזמנה |
|---|---|
| מנורה חלופית | 860814H |
| שירות | מספר הזמנה |
|---|---|
| כיול | CAL254 |
| כיול לפי 17025 | 17025 |
CAL254 הוא כיול של ערוץ המדידה באורך גל 254 nm; בנוסף אנו מציעים כיול מוכר בהתאם לתקן ISO/IEC 17025.
פרסומים המשתמשים בתאי הקרנת UV
אין ברשותנו רשימה ביבליוגרפית נפרדת למכשיר בודד זה – פרסומים נוהגים לציין את משפחת המוצר ולא את הדגם המדויק. להלן 10 העבודות העדכניות ביותר שבהן נעשה שימוש בתאי הקרנת UV.
Downloads
גיליונות הנתונים זמינים בגרמנית ובאנגלית. הגרסה האנגלית היא המחייבת.
