200–280 nm के लिए UVC मीटर और UVC विकिरणमापी (रेडियोमीटर)

UVC विकिरण जल, वायु और सतहों का विसंक्रमण करता है, प्रकाश-रासायनिक प्रक्रियाओं को संचालित करता है और अनुसंधान में विषाणुओं, जीवाणुओं तथा कवकों को निष्क्रिय करने के लिए प्रयुक्त होता है। कोई UVC स्रोत अपेक्षित प्रभाव प्राप्त करता है या नहीं और समीप के लोग सुरक्षित हैं या नहीं, यह केवल विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) के अंशांकित मापन से ही सिद्ध किया जा सकता है। Opsytec के UVC मीटर 200 से 280 nm तक के वर्णक्रमीय परिसर को कवर करते हैं और लैंप, LED, कक्षों तथा प्रणालियों पर विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) और – उपकरण के अनुसार – UVC विकिरण मात्रा मापते हैं।

चार प्रश्न यह निर्धारित करते हैं कि कौन-सा उपकरण उपयुक्त है: स्रोत का स्पेक्ट्रम कैसा है? मापन बिंदु पर कितनी विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) अपेक्षित है? मापन ज्यामिति कैसी है? और क्या तात्क्षणिक मान, विकिरण मात्रा अथवा स्थायी निगरानी आवश्यक है?

UVC विकिरण तीव्रता और UVC विकिरण मात्रा का मापन

विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) किसी सतह पर आपतित विकिरण शक्ति है, जिसे W/m², mW/cm² या µW/cm² में दिया जाता है; 1 mW/cm² 10 W/m² के बराबर होता है। UVC विकिरण मात्रा विकिरण तीव्रता का कालिक समाकल है – स्थिर स्रोत के लिए केवल विकिरण तीव्रता को समय से गुणा करना – जिसे J/m² या mJ/cm² में दिया जाता है। जल विसंक्रमण में माध्यम के संदर्भ में दी गई राशि को फ्लुएंस कहा जाता है। सूक्ष्मजीवों को निष्क्रिय करने के लिए विकिरण मात्रा ही निर्णायक होती है: 1 mW/cm² पर 10 सेकंड के बाद 10 mJ/cm² प्राप्त हो जाते हैं।

हर हस्तचालित मापक स्वयं विकिरण मात्रा निर्धारित नहीं करता। RM-12 तात्क्षणिक विकिरण तीव्रता दर्शाता है। RMD और RMD Pro तथा RMD Touch विकिरण तीव्रता को समय के साथ समाकलित करते हैं और विकिरण मात्रा सीधे प्रदर्शित करते हैं; RMD Pro और RMD Touch माप श्रृंखलाओं को CSV फ़ाइलों के रूप में संग्रहीत भी करते हैं। tinyTracker केवल 10 mm ऊँचे डोसीमीटर के रूप में विकिरण मात्रा मापता है, जो उत्पाद के साथ संयंत्र से होकर गुजरता है।

254 nm पर UVC मापन

निम्न-दाब पारद लैंप अपनी अधिकांश यूवी शक्ति 253.7 nm पर एक ही रेखा में उत्सर्जित करते हैं। इस रेखा का मापन UVC विकिरणमिति का पारंपरिक कार्य है: 200–280 nm के लिए UVC सेंसर को निम्न-दाब लैंप पर अंशांकित किया जाता है और यह इस स्रोत को वर्णक्रमीय संशोधन के बिना मापता है। यहाँ मूल्यांकित सभी अध्ययन – लगभग पूरी तरह ढँकी हुई ट्यूब के पीछे 0.065 mW/cm² से लेकर UVC फ्लैश में 20 mW/cm² तक – RMD पर एक ही UVC सेंसर की माप परास के भीतर आते हैं।

इसके विपरीत, मध्यम-दाब लैंप एक व्यापक वर्णक्रम उत्सर्जित करते हैं जिसमें UVC, UVB और UVA के घटक होते हैं; 254 nm पर अंशांकित सेंसर यहाँ व्यवस्थित रूप से गलत मान दर्शाता है। 254 nm रेखा किस प्रकार उत्पन्न होती है और संयंत्रों में किन माप कार्यों को अलग रखना आवश्यक है, यह 254 nm पर UVC विकिरण का मापन और निगरानी में समझाया गया है।

UVC LED का सही मापन

अर्धचालक पदार्थ के अनुसार, UVC LED सामान्यतः 265 से 280 nm के बीच उत्सर्जन करते हैं, जिनकी बैंडविड्थ लगभग 10 nm होती है। इसलिए उनके उत्सर्जन का एक भाग ठीक 280 nm पर स्थित UVC सेंसर के फ़िल्टर किनारे पर पड़ता है। 275 nm वाले LED के साथ सेंसर दीर्घ-तरंगदैर्घ्य वाले पार्श्व को काट देता है; 280 nm पर उत्सर्जन शिखर ठीक किनारे पर बैठता है। ऐसे में शिखर तरंगदैर्घ्य में छोटे-छोटे विचलन भी – चाहे वे LED के विभिन्न बैचों के बीच हों या प्रचालन के दौरान गर्म होने से – वास्तविक विकिरण शक्ति की तुलना में पठन को अधिक बदल देते हैं।

इसलिए UVC LED के लिए Opsytec एक UVBB सेंसर (230–400 nm) की अनुशंसा करता है, जिसका वर्णक्रमीय परास संपूर्ण LED उत्सर्जन को समाहित करता है और जिसका अंशांकन मेल खाती शिखर तरंगदैर्घ्य वाले LED पर किया गया हो। निम्न-दाब लैंपों के लिए UVC सेंसर ही सही विकल्प बना रहता है। अंशांकन प्रयोगशाला विभिन्न तरंगदैर्घ्यों के यूवी LED अंशांकन स्रोतों के रूप में रखती है। अनुपयुक्त अंशांकन के साथ त्रुटि कितनी बड़ी हो सकती है, यह यूवी सेंसरों के लिए वर्णक्रमीय बेमेल में दिखाया गया है।

222 nm पर Far-UVC और 172 nm पर VUV

क्रिप्टॉन क्लोराइड एक्साइमर लैंप (KrCl*) 200 से 230 nm तक की far-UVC परास में 222 nm पर उत्सर्जन करते हैं। यह तरंगदैर्घ्य कीटाणुनाशक है परंतु त्वचा में मुश्किल से प्रवेश करता है – यही उपयोग में लाए जा रहे (व्याप्त) कमरों में इसके प्रयोग का आधार है, जिसका अध्ययन अन्य लोगों के अतिरिक्त Buonanno et al. [2] और Welch et al. [3] द्वारा किया गया है। बिना फ़िल्टर वाले लैंपों में दीर्घ-तरंगदैर्घ्य UVC में द्वितीयक उत्सर्जन भी होते हैं, जो सुरक्षा मूल्यांकन के लिए निर्णायक हैं; इसीलिए आंतरिक उपयोग हेतु far-UVC ल्यूमिनेयर में एक फ़िल्टर लगा होता है।

एक UVC सेंसर वर्णक्रमीय रूप से 222 nm को आच्छादित करता है, परंतु इस लैंप प्रकार के लिए उसे 222 nm स्रोत पर अंशांकित किया जाना चाहिए; 254 nm पर किया गया अंशांकन KrCl लैंप की विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) को व्यवस्थित रूप से ग़लत दर्शाएगा। इसलिए Opsytec अंशांकन प्रयोगशाला UVC सेंसरों का अंशांकन 222 nm एक्साइमर लैंप पर करती है। केवल एक वर्णक्रमीय मापन ही यह दर्शाता है कि फ़िल्टर वास्तव में द्वितीयक उत्सर्जनों को दबाता है या नहीं। फ़िल्टर युक्त और फ़िल्टर रहित KrCl लैंपों के मापे गए स्पेक्ट्रम यूवी लैंपों के लिए वर्णक्रमीय डेटाबेस में उपलब्ध हैं।

172 nm पर ज़ीनॉन एक्साइमर लैंप (Xe₂*) वैक्यूम UV में विकिरण करते हैं। यह विकिरण कुछ ही मिलीमीटर के भीतर वायु द्वारा अवशोषित हो जाता है; फ़िल्टर और डिफ्यूज़र वाले UVC सेंसर इसका संसूचन नहीं करते। इसके लिए tinyTracker 172 nm उपलब्ध है, जो अक्रिय गैस में सीधे सब्सट्रेट पर विकिरण मात्रा मापता है। विवरण ज़ीनॉन एक्साइमर लैंपों से 172 nm VUV विकिरण का मापन में दिए गए हैं।

यूवी पेयजल विसंक्रमण: DVGW संदर्भ विकिरणमापी (रेडियोमीटर)

DIN 19294-1 और DVGW W 294-1 के अनुसार पेयजल विसंक्रमण हेतु यूवी संयंत्रों में, एक स्थायी रूप से स्थापित सेंसर विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) की निगरानी करता है। एक संदर्भ विकिरणमापी (रेडियोमीटर) नियमित अंतरालों पर इस सिस्टम सेंसर की जाँच करता है। संदर्भ विकिरणमापी (रेडियोमीटर) के लिए अपेक्षाएँ निम्न-दाब संयंत्रों हेतु DIN 19294-3 और मध्यम-दाब संयंत्रों हेतु DIN 19294-4 द्वारा निर्धारित की गई हैं; ऑस्ट्रिया में ÖNORM M 5873-1 लागू होता है।

DVGW सेंसर विकिरण का मूल्यांकन सम्पूर्ण UVC परास में नहीं, बल्कि 253.7 nm पर स्थित रेखा के चारों ओर 240 से 290 nm तक संकीर्ण बैंड में करता है। DIN 19294-3 यह इसलिए निर्धारित करता है ताकि विभिन्न निर्माताओं के सिस्टम विकिरणमापी (रेडियोमीटर) एक ही संस्थापन पर तुलनीय मान प्रदान करें। यह सेंसर 200 W/m² तक मापता है, इसका ग्रहण कोण 160° है और इसे RMD Pro पर प्रचालित किया जाता है। मध्यम-दाब संयंत्रों के लिए DIN 19294-4 के अनुसार एक अलग संदर्भ सेंसर उपलब्ध है। सभी आँकड़े DVGW संदर्भ विकिरणमापी (रेडियोमीटर) पृष्ठ पर दिए गए हैं।

UVC प्रणालियों की स्थायी निगरानी

हैंड-हेल्ड मीटर स्पॉट जाँच प्रदान करता है। जहाँ किसी प्रणाली की निगरानी प्रचालन के दौरान करनी होती है, वहाँ स्थायी रूप से संस्थापित सेंसर निरंतर मापता है और अपना संकेत नियंत्रण प्रणाली को भेजता है:

• UVC-SE – दाब-जल-प्रतिरोधी UVC सेंसर (180–280 nm, 1000 W/m² तक) जिसमें रिएक्टरों और आर्द्र प्रक्रियाओं के लिए एकीकृत प्रवर्धक है; आउटपुट 0–10 V, 4–20 mA या 0–1 V।
• UVx-SE – G 3/4″ संयोजन वाला जलरोधी सेंसर, मध्यम-दाब लैंपों और CIP परिवेशों के लिए भी, 200 mW/cm² तक।
• PLC.D – RS-485, RS-232 या USB वाले डिजिटल यूवी सेंसर, जिनके डेटा प्रोटोकॉल में अंशांकन स्थिति सम्मिलित रहती है।
• नियंत्रण प्रणालियों के लिए 4–20 mA, 0–10 V या 0–2 V वाले PLC सेंसर।

संस्थापित सेंसर की तुलना निश्चित अंतरालों पर उसी स्थिति में एक अंशांकित हैंड-हेल्ड मीटर से की जाती है, उदाहरण के लिए साप्ताहिक रूप से RMD Pro के साथ।

कमरों और सतहों का UVC परिशोधन

जब कमरों और सतहों का विसंक्रमण गतिशील UVC उपकरणों से किया जाता है, तो विकिरण मात्रा दूरी और दिशा पर अत्यधिक निर्भर करती है। छाया में पड़ने वाली या स्रोत से दूर स्थित सतहों को दृष्टि-रेखा में स्थित सतहों की तुलना में कई गुना कम मात्रा मिलती है। एक अस्पताल के कमरे में Lindblad et al. ने RM-22 विकिरणमापी (रेडियोमीटर), जो RMD का पूर्ववर्ती है, का उपयोग किया और स्थिति के अनुसार 15.9 से 1,068 mJ/cm² तक की विकिरण मात्राएँ मापीं, जिनका माध्यिका मान 266 mJ/cm² था [4]। इसलिए माप उन्हीं बिंदुओं पर लिए जाते हैं जिनका विसंक्रमण किया जाना है – केवल स्रोत पर नहीं।

Malayeri et al. ने बैक्टीरिया, वायरस, प्रोटोज़ोआ और शैवाल की किसी निर्धारित लॉग कमी के लिए आवश्यक विकिरण मात्रा का संकलन किया है [1]। आवश्यक उद्भासन समय मापी गई विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) से निकलता है, अर्थात् विकिरण मात्रा को विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) से भाग देकर। यूवी विसंक्रमण के दौरान व्यक्तियों की सुरक्षा के लिए देखें यूवी विसंक्रमण की सुरक्षा।

[1] Malayeri, A. H. एवं अन्य: बैक्टीरिया, प्रोटोज़ोआ, वायरस और शैवाल के वर्धमान लॉग निष्क्रियण हेतु आवश्यक फ्लुएंस (यूवी विकिरण मात्रा), IUVA.
[2] Buonanno, M. एवं अन्य: 222-nm यूवी प्रकाश की रोगाणुनाशी प्रभावकारिता तथा स्तनधारी त्वचा सुरक्षा। Radiat. Res. 187 (2017) 483–491, doi:10.1667/RR0010CC.1
[3] Welch, D. एवं अन्य: फार-UVC प्रकाश: वायुजनित सूक्ष्मजीवी रोगों के प्रसार को नियंत्रित करने का एक नया साधन। Sci. Rep. 8 (2018), doi:10.1038/s41598-018-21058-w
[4] Lindblad, M. एवं अन्य: किसी अस्पताल कक्ष का पराबैंगनी-C विसंदूषण: आवश्यक यूवी प्रकाश की मात्रा। Burns 46 (2020) 842–849, doi:10.1016/j.burns.2019.10.004

जहाँ UVC मापा गया – अध्ययनों से प्राप्त विकिरण तीव्रता के स्तर

जहाँ विसंक्रमण होता है, वहाँ कितना UVC पहुँचता है? जिन अध्ययनों में Opsytec के मापयंत्रों और विकिरणन कक्षों का उपयोग किया गया, उनमें यह परिसर लगभग पूरी तरह ढकी एक ट्यूब के पीछे 0.065 mW/cm² से लेकर एक UVC फ्लैश में 20 mW/cm² तक फैला है – अर्थात तीन सौ गुना से भी अधिक। अधिकांश मापन बिंदु 0.3 से 15 mW/cm² के बीच रहते हैं। दूरी, लैंपों की संख्या तथा यह तथ्य कि विकिरण सीधे पहुँचता है या छाया में, अंतर पैदा करते हैं। इसीलिए मापन वहीं किया जाता है जहाँ प्रभाव अपेक्षित होता है।

निचले सिरे पर, 0.01 mW/cm² के विभेदन वाला यंत्र केवल एक या दो अंक ही दिखाता है; RMD 0.001 µW/cm² तक विभेदन करता है।

प्रत्यायित प्रयोगशाला से अंशांकित UVC सेंसर

UVC मापन की गुणवत्ता सेंसर के अंशांकन पर निर्भर करती है – और इस पर भी कि अंशांकन स्रोत मापे जा रहे स्पेक्ट्रम से मेल खाता है या नहीं। सभी विकिरणमापी (रेडियोमीटर) और सेंसर अंशांकित रूप में आपूर्त किए जाते हैं, जो राष्ट्रीय मानकों तक अनुरेखणीय हैं। Opsytec अंशांकन प्रयोगशाला DIN EN ISO/IEC 17025 के अनुसार DAkkS द्वारा प्रत्यायित है और 200 से 1000 nm तक के सेंसरों का अंशांकन 0.2 µW/cm² से 10 W/cm² से अधिक की विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) पर करती है। UVC सेंसरों की प्रारूपिक अंशांकन अनिश्चितता 4.5–6.0 % (k = 2) है; उपयोग के दौरान इसमें वर्णक्रमीय बेमेल, तापमान, जीर्णन और ज्यामिति और जुड़ जाते हैं (यूवी मापन में मापन अनिश्चितता)।

मानक सेंसरों के अतिरिक्त विशेष माप कार्यों के लिए समाधान भी उपलब्ध हैं: बहुत उच्च विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) के लिए XT सेंसर, कठिनाई से पहुँच योग्य माप बिंदुओं के लिए यूवी प्रोब तथा आपकी अपनी ज्यामिति के लिए कस्टम डिज़ाइन। यूवी सेंसर फाइंडर अनुप्रयोग और तरंगदैर्घ्य के अनुसार उपयुक्त सेंसर सुझाता है।

क्या मैं यूवीसी मीटर से यूवीसी LED भी माप सकता हूँ?
हाँ, परंतु हर सेंसर के साथ समान रूप से अच्छी तरह नहीं। यूवीसी LED का उत्सर्जन 265–280 nm पर 280 nm स्थित यूवीसी सेंसर के फ़िल्टर किनारे तक फैला होता है; तब शिखर तरंगदैर्घ्य में छोटे विचलन भी माप मान को विकृत कर देते हैं। यूवीसी LED के लिए Opsytec एक UVBB सेंसर (230–400 nm) की अनुशंसा करता है, जो उपयुक्त तरंगदैर्घ्य वाली LED पर अंशांकित हो। 254 nm पर निम्न-दाब पारद लैंप के लिए यूवीसी सेंसर ही सही चुनाव है।

कौन-सा यूवीसी मीटर यूवीसी विकिरण मात्रा मापता है?
RMD, RMD Pro और RMD Touch विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) के साथ-साथ विकिरण मात्रा को J/m² में प्रदर्शित करते हैं; RMD Pro और RMD Touch माप शृंखलाओं को CSV फ़ाइलों के रूप में संचित भी करते हैं। tinyTracker एक सपाट डोसीमीटर के रूप में संयंत्र से होकर गुजरते हुए विकिरण मात्रा मापता है। RM-12 केवल तात्क्षणिक विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) दर्शाता है – तब विकिरण मात्रा विकिरण तीव्रता को समय से गुणा करके प्राप्त होती है।

क्या RMD बहुत कम यूवीसी विकिरण तीव्रता, जैसे 0.2 µW/cm², माप सकता है?
हाँ। व्यावसायिक सुरक्षा हेतु यूवीसी सेंसर (माप परास 0–10 mW/cm²) के साथ RMD लगभग 0.05 µW/cm² से ऊपर की विकिरण तीव्रता का विश्वसनीय रूप से पता लगाता है, उदाहरण के लिए कार्यस्थल पर प्रकीर्ण विकिरण। ऐसे मापों के लिए हम 2 s का औसतन समय, ऑफ़सेट समायोजन और एक तिपाई की अनुशंसा करते हैं।

व्यावसायिक सुरक्षा के लिए कौन-सा यूवीसी मान प्रासंगिक है?
कृत्रिम प्रकाशिक विकिरण के लिए उद्भासन सीमा प्रतिदिन 30 J/m² की प्रभावी विकिरण मात्रा है, जो क्रिया वर्णक्रम S(λ) के अनुसार भारित होती है। चूँकि इस परास में यूवीसी को विशेष रूप से अधिक भार दिया जाता है, इसलिए बहुत कम विकिरण तीव्रता भी एक कार्यदिवस के दौरान सीमा के निकट पहुँच जाती है। इसीलिए व्यावसायिक सुरक्षा प्रमाणित करने हेतु RMD के लिए 0–10 mW/cm² वाला एक समर्पित, अत्यधिक संवेदनशील यूवीसी सेंसर उपलब्ध है। मूल्यांकन और उपाय: यूवी विसंक्रमण की सुरक्षा।

क्या RMD विसंक्रमण कन्वेयर और सतत संयंत्रों के लिए उपयुक्त है?
RMD Pro माप मानों को अभिलेखित करता है और इसलिए सैद्धांतिक रूप से कन्वेयर अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। परंतु अपनी कम ऊँचाई के कारण प्रायः tinyTracker, curelog अथवा वर्णक्रमीय माप करने वाला UVpad बेहतर बैठते हैं, क्योंकि वे उत्पाद के साथ संयंत्र से होकर गुजरते हैं।

mW/cm² या W/m² – कौन-सी इकाई सही है?
दोनों। 1 mW/cm² बराबर है 10 W/m², और 1 mJ/cm² बराबर है 10 J/m²। विसंक्रमण पर अध्ययनों में प्रायः mW/cm² और mJ/cm² का प्रयोग होता है, जबकि जल विसंक्रमण के मानकों में W/m² और J/m² का। विकिरणमिति कैलकुलेटर इन इकाइयों का रूपांतरण करता है।

यूवीसी विकिरणमापी (रेडियोमीटर) एक साधारण यूवी मीटर से किस प्रकार भिन्न है?
अनेक साधारण यूवी मीटर UVA अथवा यूवी सूचकांक के लिए बनाए गए हैं और यूवीसी का या तो बिल्कुल पता नहीं लगाते या केवल अशुद्ध रूप से लगाते हैं। एक यूवीसी विकिरणमापी (रेडियोमीटर) के लिए 200–280 nm वर्णक्रमीय परास वाला सेंसर, तिरछे आपतित विकिरण हेतु कोसाइन संशोधन तथा उपयुक्त वर्णक्रम वाले स्रोत पर अंशांकन आवश्यक है – जिसे अंशांकन प्रमाणपत्र द्वारा प्रलेखित किया गया हो।

यूवीसी मीटर का अंशांकन कितनी बार करना आवश्यक है?
कोई सर्वमान्य निर्धारित अंतराल नहीं है। अनेक यूवी मीटरों के लिए 12 माह एक व्यावहारिक प्रारंभिक बिंदु है, जिसकी पुष्टि या समायोजन आपके स्वयं के माप इतिहास के आधार पर किया जाना चाहिए। बारंबार उपयोग, उच्च विकिरण मात्राएँ, ऊष्मा और संदूषण कम अंतराल के पक्ष में हैं। इस पर अधिक जानकारी यूवी माप उपकरणों के लिए अंशांकन अंतराल के अंतर्गत।