प्रतीकों और मात्रकों सहित विकिरणमितीय राशियाँ
विकिरणमितीय राशियाँ विद्युतचुंबकीय विकिरण को ऊर्जात्मक रूप में वर्णित करती हैं, आँख की संवेदनशीलता से स्वतंत्र – तकनीकी उपयोग में मुख्यतः यूवी और आईआर विकिरण। चार मूल राशियाँ हैं विकिरण फ्लक्स Φ वाट में, विकिरण तीव्रता E, W/m² या mW/cm² में, रेडियंस L और विकिरण तीव्रता I। इस क्षेत्र को रेडियोमेट्री कहा जाता है; आँख-भारित समकक्ष प्रकाशमितीय राशियाँ हैं।
विकिरणमितीय राशियाँ मापित राशियाँ हैं जो संपूर्ण विद्युतचुंबकीय विकिरण को संदर्भित करती हैं। तकनीकी अनुप्रयोगों में, इसका उपयोग यूवी विकिरण या आईआर विकिरण के रूप में किया जाता है। इस क्षेत्र को रेडियोमेट्री कहा जाता है। विकिरण को उसकी तरंगदैर्घ्य के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है।
निम्नलिखित आरेख चार विकिरणमितीय राशियों को दर्शाता है। तालिका में प्रत्येक राशि के लिए एक दृश्य निरूपण, गणितीय परिभाषा, मात्रक और संक्षिप्त व्याख्या दी गई है।
- विकिरण फ्लक्स Φ
- विकिरण तीव्रता E
- रेडियंस L
- विकिरण तीव्रता I
डाउनलोड के लिए तालिका: विकिरणमापीय राशियाँ और इकाइयाँ (XLSX) – रूपांतरण गुणकों और DIN/ISO 20473 के अनुसार वर्णक्रमीय परिसरों के साथ। नेत्र-भारित समानांतर राशियाँ प्रकाशमापीय राशियों के अंतर्गत सूचीबद्ध हैं, रंग-संबंधी राशियाँ वर्णमापीय राशियों के अंतर्गत, और बैंड सीमाएँ वर्णक्रमीय परिसर और मानक के अंतर्गत। सभी राशियाँ एक साथ – प्रतीक, इकाई और संबंधित कैलकुलेटर के साथ – प्रकाशिक राशियों की शब्दावली में हैं।
विकिरणमापी राशियों की परिभाषा और व्याख्या
विकिरण फ्लक्स
विकिरण फ्लक्स, जिसे विकिरण शक्ति भी कहा जाता है, किसी विकिरण स्रोत द्वारा सभी दिशाओं में प्रति इकाई समय उत्सर्जित ऊर्जा की कुल मात्रा है। विकिरण फ्लक्स की इकाई वाट (W) है।
- सूत्र चिह्न: Φ
- इकाई: W
- परिभाषा: कुल उत्सर्जित विकिरण शक्ति।
उदाहरण:
60 वाट की विद्युत खपत वाला एक मानक तापदीप्त लैंप लगभग 57 वाट विकिरण फ्लक्स के रूप में उत्सर्जित करता है, जबकि शेष ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है। ये 57 वाट दृश्य और अवरक्त स्पेक्ट्रम में वितरित होते हैं।
विकिरण फ्लक्स को समाकलन गोले में मापा जाता है।
विकिरण तीव्रता (इरेडियंस)
विकिरण तीव्रता (इरेडियंस) एक भौतिक राशि है जो किसी सतह पर पड़ने वाले विकिरण के शक्ति घनत्व का वर्णन करती है। इसे किसी सतह अवयव पर आपतित विकिरण शक्ति प्रति क्षेत्रफल के रूप में परिभाषित किया जाता है। विकिरण तीव्रता की इकाई वाट प्रति वर्ग मीटर (W/m²) या मिलीवाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर (mW/cm²) है। विकिरण तीव्रता को मापने के लिए UV meter उपयुक्त है।
- सूत्र चिह्न: E
- इकाई: W/m², mW/cm²
- परिभाषा: किसी सतह अवयव पर आपतित विकिरण शक्ति, उसके क्षेत्रफल के सापेक्ष।
विकिरण तीव्रता यह दर्शाती है कि प्रति इकाई समय में विकिरण के रूप में कितनी ऊर्जा किसी निश्चित सतह पर पड़ती है। तिरछा आपतित विकिरण आपतन कोण की कोसाइन के साथ गिना जाता है; इसलिए मापन शीर्ष कोसाइन-संशोधित होते हैं।
सुझाव: W/m² को mW/cm² में बदलें
उदाहरण:
एक साफ दिन में पृथ्वी की सतह पर सूर्य की औसत विकिरण तीव्रता लगभग 1000 W/m² होती है। इसका अर्थ है कि पृथ्वी की सतह का प्रत्येक वर्ग मीटर 1000 वाट विकिरण प्राप्त करता है।
विकिरण तीव्रता को विकिरणमापी (रेडियोमीटर) से मापा जाता है।
रेडियंस
रेडियंस एक भौतिक राशि है जो किसी विकिरण स्रोत द्वारा प्रति इकाई क्षेत्रफल और प्रति इकाई ठोस कोण उत्सर्जित विकिरण शक्ति का वर्णन करती है। इसे वाट प्रति वर्ग मीटर प्रति स्टेरेडियन (W/(m²-sr)) में मापा जाता है।
- सूत्र चिह्न: L
- इकाई: W/(sr m²)
- परिभाषा: उत्सर्जित विकिरण फ्लक्स तथा सतह अवयव एवं ठोस कोण के गुणनफल का भागफल।
रेडियंस विकिरण स्रोत के क्षेत्रफल और उस ठोस कोण दोनों को ध्यान में रखता है जिस पर विकिरण उत्सर्जित होता है।
उदाहरण:
सूर्य का रेडियंस उच्च होता है क्योंकि यह अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्रफल से अंतरिक्ष में बड़ी मात्रा में विकिरण ऊर्जा उत्सर्जित करता है।
विकिरण तीव्रता (रेडिएंट इंटेंसिटी)
रेडिएंट इंटेंसिटी एक भौतिक राशि है जो किसी निश्चित दिशा में प्रति इकाई ठोस कोण विकिरण के प्रवाह का वर्णन करती है। इसका उपयोग किसी विशिष्ट दिशा में विकिरण की तीव्रता को दर्शाने के लिए किया जाता है। रेडिएंट इंटेंसिटी की इकाई वाट प्रति स्टेरेडियन (W/sr) है।
- सूत्र चिह्न: I
- इकाई: W/sr
- परिभाषा: किसी निर्धारित दिशा में उत्सर्जित विकिरण फ्लक्स और ठोस कोण अवयव का भागफल।
रेडिएंट इंटेंसिटी किसी विकिरण स्रोत द्वारा किसी विशिष्ट दिशा में, एक ठोस कोण के भीतर, उत्सर्जित ऊर्जा की मात्रा का वर्णन करती है। यह उत्सर्जित शक्ति की दिशात्मक निर्भरता का एक माप है।
उदाहरण:
1 W के विकिरण फ्लक्स वाली एक LED की रेडिएंट इंटेंसिटी 10 W/sr होती है यदि वह 0.1 sr के ठोस कोण पर प्रकाश उत्सर्जित करती है। इसका अर्थ है कि उत्सर्जित ऊर्जा एक छोटे ठोस कोण पर अत्यधिक संकेंद्रित होती है।
विकिरणमापी राशियों को परिवर्तित करें
यूवी और प्रकाश के लिए विकिरणमापी कैलकुलेटर:
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रेडियोमेट्रिक राशियों को ऑनलाइन परिवर्तित करें
इस पेज पर बताई गई राशियों को Radiometry Calculator से सीधे परिवर्तित किया जा सकता है: विकिरण तीव्रता W/m² और mW/cm² के बीच, विकिरण उद्भासन (विकिरण मात्रा) J/m² और mJ/cm² के बीच, तथा विकिरण मात्रा और उद्भासन समय को एक-दूसरे से। उपयोग करना निःशुल्क है और पंजीकरण की आवश्यकता नहीं है।
विकिरणमापीय राशियों पर अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
विकिरण तीव्रता और विकिरण मात्रा में क्या अंतर है?
विकिरण तीव्रता E (W/m² या mW/cm²) प्रति इकाई क्षेत्रफल तात्क्षणिक शक्ति है; विकिरण उद्भासन – सामान्य बोलचाल में विकिरण मात्रा – समय के साथ इसका समाकल है, H (J/m² या mJ/cm²)। स्थिर विकिरण तीव्रता पर, H = E · t। विकिरण तीव्रता यह निर्धारित करती है कि विकिरण मात्रा कितनी शीघ्रता से प्राप्त होती है; इच्छित प्रभाव होगा या नहीं, यह प्रायः विकिरण मात्रा से तय होता है। इसलिए दोनों राशियाँ प्रलेखन में अलग-अलग होनी चाहिए – केवल समय अकेले प्रमाण नहीं है।
फ्लुएंस और विकिरण मात्रा में क्या अंतर है?
विकिरण उद्भासन एक स्थिर, समतल ग्राही सतह को संदर्भित करता है और तिरछी आपतित विकिरण को आपतन कोण के कोसाइन से भारित करता है। इसके विपरीत, फ्लुएंस उस वस्तु को संदर्भित करता है जो सभी दिशाओं से विकिरण ग्रहण कर सकती है – उदाहरण के लिए किसी रिएक्टर या वायु नलिका में सूक्ष्मजीव। दिष्ट विकिरण क्षेत्र में दोनों समान होते हैं; विसरित क्षेत्र में फ्लुएंस किसी समतल पर मापे गए उद्भासन से काफी अधिक हो सकता है। यह अंतर प्रक्रिया को कहाँ निर्धारित करता है, यह यूवी विसंक्रमण में दिखाया गया है।
विद्युत लैंप शक्ति मापी गई राशि क्यों नहीं है?
ग्रहण की गई विद्युत शक्ति और प्रक्रिया स्थल पर प्रभाव के बीच वैद्युत-प्रकाशीय दक्षता, स्रोत का वर्णक्रमीय वितरण, दूरी और आपतन कोण, खिड़कियों और सुरक्षात्मक आवरणों की पारगम्यता, तथा संदूषण और जीर्णन आते हैं। इनमें से कोई भी सेवा-जीवन के दौरान स्थिर नहीं रहता। इसलिए शक्ति रेटिंग स्रोत की प्रचालन अवस्था का वर्णन करती है, न कि कार्यखंड, जीव या नमूने पर परिणाम का। यह किसी संयंत्र में विश्वसनीय प्रक्रिया अनुमोदन कैसे बनता है, इसे स्वचालन एवं प्रक्रिया एकीकरण में शामिल किया गया है।
विकिरण तीव्रता और रेडियंस में क्या अंतर है?
विकिरण तीव्रता एक ग्राही राशि है: यह वर्णन करती है कि किसी सतह पर, दिशा से निरपेक्ष, क्या पहुँचता है। रेडियंस एक स्रोत राशि है: यह वर्णन करती है कि कोई स्रोत प्रति इकाई क्षेत्रफल और घनकोण कितना उत्सर्जित करता है। किसी प्रक्रिया को अनुमोदित करना क्रिया बिंदु पर विकिरण तीव्रता पर निर्भर करता है; इसके विपरीत, IEC 62471 के अंतर्गत विस्तृत स्रोतों का आकलन रेडियंस पर निर्भर करता है – देखें व्यावसायिक सुरक्षा एवं प्रकाश-जैविक सुरक्षा।
ब्रॉडबैंड माप कब पर्याप्त है और वर्णक्रमीय माप कब आवश्यक है?
ब्रॉडबैंड माप पर्याप्त है यदि स्रोत ज्ञात और वर्णक्रमीय रूप से स्थिर हो और सेंसर को उसी स्रोत के विरुद्ध अंशांकित किया गया हो। वर्णक्रमीय माप आवश्यक हो जाता है जैसे ही विभिन्न स्रोत प्रौद्योगिकियों की तुलना की जाती है, जीर्णन या डिमिंग से स्पेक्ट्रम बदलता है, किसी क्रिया स्पेक्ट्रम को लागू करना पड़ता है, या कई वर्णक्रमीय बैंड का अलग-अलग आकलन करना पड़ता है। अंतर्निहित त्रुटि वर्णक्रमीय बेमेल है।
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डेटा शीट जर्मन और अंग्रेज़ी में उपलब्ध हैं। अंग्रेज़ी संस्करण मान्य है।
लेखक: डॉ. मार्क पारावीया
डॉ.-इंग. मार्क पारावीया Ettlingen स्थित Opsytec Dr. Gröbel GmbH के प्रबंध निदेशक हैं और मान्यता प्राप्त अंशांकन प्रयोगशाला के प्रमुख हैं। KIT के Institute of Lighting Technology में स्पंदित क्सीनन एक्साइमर विसर्जन पर अपने शोध के पश्चात, उनका वर्तमान केंद्र बिंदु प्रकाशिक विकिरण मापन तकनीक है। वे DIN Standards Committee FNL 7 "Optical Radiation" के उपाध्यक्ष हैं, तथा DVGW Project Group on UV Disinfection के सदस्य हैं।
