בחירת חיישן UV: תחום ספקטרלי ותחום מדידה
חיישן UV לא נבחר רק לפי התוויות UVA, UVB או UVC. ספקטרום הפליטה, עצמת הקרינה הנופלת הצפויה, המרחק, התפלגות הזוויות ופונקציית השקלול הנדרשת קובעים יחד את התחום הספקטרלי ותחום המדידה המתאימים. מדריך בחירה זה יוצא ממקור הקרינה ומשימת המדידה ומוביל לסוג החיישן הנכון.
בחירה בשישה שלבים
- קבעו את מקור הקרינה וספקטרום הפליטה שלו.
- הגדירו את גודל המדידה ואת השקלול הספקטרלי הנדרש.
- אמדו את הערך המינימלי והמקסימלי הצפוי בתהליך.
- תעדו את גיאומטריית המדידה, המרחק והתפלגות הזוויות.
- בדקו את תנאי הסביבה ואת המשק החשמלי.
- הגדירו את הכיול ואת אי-הוודאות המותרת במדידה.
תחום מדידה לפי מקור קרינה
התחום הספקטרלי נגזר מהיישום או מהזרז הפוטוני, ותחום המדידה נגזר מעצמת הקרינה הנופלת הצפויה. כערכי הכוונה:
| מקור קרינה או משימת מדידה | תחום מדידה מומלץ | למה לשים לב |
|---|---|---|
| מקור UV נקודתי כגון HP-120i | 0–2000 mW/cm² ומעלה | עצמת הקרינה הנופלת נחלשת בחדות מחוץ לנקודת המוקד ועם המרחק; תחום המדידה צריך לכלול את ערך השיא במוקד. |
| מנורת UV בלחץ נמוך ומנורת אמלגם UVC | 0–200 mW/cm² | במישור ההקרנה הערכים הם בדרך כלל מתחת ל-100 mW/cm². |
| נורת LED בתחום UV באורך גל 275, 365, 385, 395 או 405 nm | 0–2000 mW/cm² | חיישן UVA+ מכסה את התחום הספקטרלי המורחב. יש להימנע ממדידות בקצה המסנן: שינויים קטנים ביותר בטמפרטורה ובאצווה יוצרים שם שגיאות גדולות. |
| מדידת מקום עבודה וחשיפה | 0–2 mW/cm² | נדרש חיישן עם שקלול פעולה (action-weighted). ערכי סף, דוגמה מחושבת והערת תכנון מובאים בעמוד אריתמה מקרינת UV במקום העבודה. |
מקרי בחירה מיוחדים
בטיחות בעבודה. להערכת סיכונים ולבטיחות במקום העבודה, תקן DIN EN 14255-1 מסדיר את המדידה וההערכה של חשיפה אישית לקרינה אופטית מלאכותית; ערכי הסף עצמם מוגדרים בדירקטיבה 2006/25/EC. לבחירת חיישן פירוש הדבר תחום מדידה קטן ורגישות משוקללת-פעולה – התכנון מפורט בעמוד אריתמה מקרינת UV במקום העבודה, והמסגרת החוקית בעמוד בטיחות בעבודה ובטיחות פוטוביולוגית.
התקנה קבועה. כאשר המדידה היא רציפה ולא ידנית, קיימים חיישני Inline; במקרה זה חשוב גם מיקום ההתקנה, הממשק והעמידות בתנאי התהליך.
יישומים רפואיים. כאן קובעים משימת מדידה מוגדרת בבירור, יציבות ארוכת-טווח וכיול בעל עקיבות מטרולוגית. התאמה ליישום רפואי ספציפי מחייבת אישור טכני לכל מקרה בנפרד.
מכשירים מתאימים
כיחידת תצוגה עבור ראשי מדידה מתחלפים, הוכיח את עצמו הרדיומטר RMD Pro. כאשר יש צורך ללכוד כמה תחומים ספקטרליים בבת אחת, מדידה ספקטרלית היא הדרך הנכונה – למשל עם UVpad. כיצד חיישן בנוי מבפנים ואילו מקורות שגיאה קובעים את דיוקו מוסבר בעמוד עקרון הבנייה ומקורות השגיאה בחיישני UV.
שאלות נפוצות בבחירת חיישני UV
אילו חיישני UVC מתאימים למנורות בעלות לחץ נמוך, לחץ בינוני או ל-LED?
החיישן צריך להתאים לספקטרום, לא רק לתחום הספקטרלי. במנורות בלחץ נמוך מספיקה רגישות בפס צר סביב 254 nm, כי כל הספק ה-UVC מרוכז למעשה בקו זה. מנורות בלחץ בינוני פולטות פס רחב על פני כל תחום ה-UVC; כאן דרוש חיישן עם רגישות UVC רחבה ושטוחה, המכויל בדיוק מול סוג מנורה זה. LED מסוג UVC (בדרך כלל 265 עד 280 nm) דורשים כיול לאורך הגל השיא שלהם; תקני DIN 19294-5 ו--6 עבור UV-C LED עדיין בשלב טיוטה. בלי מקדמי כיול ספציפיים למקור, אותו חיישן לא מספק ערכים ניתנים להשוואה בכל שלושת המקורות.
אילו חיישני UV מתאימים לאורך גל של 254 nm?
לקו ה-254 nm של מנורות כספית בלחץ נמוך, מתאים חיישן UVC עם רגישות בפס צר סביב 254 nm, עיוור לקרינת UVA ולאור הנראה, ומכויל מול מנורת לחץ נמוך. בחיטוי מי שתייה, תקן DIN 19294-1 (רדיומטרים למכשור) ותקן DIN 19294-3 (רדיומטרים ייחוס) מגדירים את הדרישות למערכות בלחץ נמוך; באוסטריה חל תקן ÖNORM M 5873-1. העיצוב - חיישן מוטבע בקו (inline), חיישן עמיד לחץ, בדיקת UV (UV probe) או רדיומטר עם חיישן מתחלף - נגזר ממקום ההתקנה ומשימת המדידה.
איזה תחום מדידה נדרש לחיישן?
הבחירה נגזרת מעצמת הקרינה הנופלת (W/m²) הצפויה, לא מהמכשיר עצמו. מקורות נקודתיים של UV מגיעים לכמה W/cm² בתוך הכתם - כאן מתאים תחום של 0-2000 mW/cm² או יותר. מנורות UV בלחץ נמוך ומנורות אמלגם UVC נשארות בדרך כלל מתחת ל-100 mW/cm² במישור ההקרנה, ולכן מתאים תחום של 0-200 mW/cm². מדידות בסביבת עבודה לפי תקן DIN EN 14255-1, לעומת זאת, דורשות רגישות: שם 0-2 mW/cm². עבור LED מסוג UV פותח חיישן UVA+ עם תחום ספקטרלי מורחב - כך נמנעת מדידה בקצה המסנן, שם אפילו סטיות קטנות בטמפרטורה ובאצווה גורמות לשגיאות מדידה גדולות.
מעל איזו עצמת קרינה יש להעריך התקנה?
כלל אצבע: התקנות החושפות את המפעיל באופן רציף ליותר מ-1 עד 2 mW/cm² צריכות להיות מוערכות. ערך הסף, דוגמה מחושבת והדרישות מהחיישן מפורטים בעמוד אריתמה מקרינת UV בסביבת עבודה.
מצאו את החיישן המתאים
מצאו את החיישן המתאים: מאתר חיישני UV מציע את שלושת חיישני ומכשירי מדידת ה-UV המתאימים ביותר לפי יישום, אורך גל וגורם צורה – עם ערכים עיקריים, שותף המערכת והסיבות לכך.
מאת: ד"ר מרק פרוויה
ד"ר-אינג' מרק פרוויה הוא המנהל המנהל של חברת Opsytec Dr. Gröbel GmbH באטלינגן ועומד בראש מעבדת הכיול המוסמכת. בהמשך למחקריו על פריקות אקסימר קסנון פועמות במכון לטכנולוגיית תאורה (Institute of Lighting Technology) ב-KIT, מוקד עסקיו הנוכחי הוא טכנולוגיית מדידת קרינה אופטית. הוא משמש כסגן יו"ר של ועדת התקינה הגרמנית DIN FNL 7 "קרינה אופטית", וחבר בקבוצת הפרויקט של DVGW לחיטוי UV.
