Spettroradiometro o radiometro a banda larga – come scegliere
Per la misura della radiazione ultravioletta sono disponibili due famiglie di strumenti e la scelta si riduce a una sola domanda: è sufficiente un valore integrale oppure serve lo spettro stesso?
I radiometri a banda larga integrano la radiazione all'interno di una responsività spettrale integrata e forniscono un unico valore di misura. Gli spettroradiometri disperdono la radiazione e misurano ogni lunghezza d'onda singolarmente; da ciò viene calcolato ogni valore integrale o ponderato secondo uno spettro d'azione. Questa pagina confronta le due architetture criterio per criterio e, partendo dal compito di misura, conduce alla classe di strumenti corretta.
Cosa misurano le due classi di strumenti
Un radiometro a banda larga restituisce l'irradianza all'interno di una banda spettrale fissa e, integrata nel tempo, la dose UV. Ciò che determina la lettura è la responsività spettrale del suo sensore: essa stabilisce quale parte della radiazione entra effettivamente nella misura.
Uno spettroradiometro disperde la radiazione e misura ogni lunghezza d'onda singolarmente. Ogni valore integrale o ponderato secondo una funzione di azione viene calcolato a partire da questo – e poiché lo spettro è disponibile, qualsiasi funzione di ponderazione può essere applicata successivamente.
Come interagiscono diffusore, filtro, fotodiodo e taratura, e dove nasce l'incertezza di misura, è trattato in progettazione e fonti di errore dei sensori UV.
Radiometro a banda larga e spettroradiometro a confronto
| Criterio | Radiometro a banda larga | Spettroradiometro |
|---|---|---|
| Misurando | lettura per un intervallo spettrale fisso con ponderazione s(λ) | irradianza spettrale E(λ) |
| Versatilità | vincolato a uno o pochi tipi di lampada | qualsiasi sorgente, qualsiasi spettro d'azione |
| Disadattamento spettrale | principale fonte di errore, specifico del produttore | assente per principio |
| Luce diffusa | non critica | principale fonte di errore, soprattutto nell'UV-C |
| Campo dinamico | molto ampio | limitato |
| Riferibilità metrologica | ben consolidata tramite campione di trasferimento | più impegnativa, risolta spettralmente |
| Tempo di risposta | rapido, adatto al monitoraggio di processo | determinato dal tempo di integrazione |
| Robustezza | elevata, idonea al processo | più delicata; effetti di fibra e allineamento |
| Utilizzo | semplice | richiede personale formato |
| Costo | da basso a moderato | elevato |
Due fonti di errore che si escludono a vicenda
La tabella non è una classifica ma è simmetrica: dove un progetto ha la sua principale fonte di errore, l'altro non presenta problemi per costruzione. Il radiometro a banda larga ha difficoltà con il disadattamento spettrale: viene tarato su uno spettro e valuta in modo errato qualsiasi altro. Lo spettroradiometro ha difficoltà con la luce diffusa: parti di lunghezze d'onda intense compaiono dove non dovrebbero, cosa particolarmente critica nell'UV-C.
È proprio per questo che la scelta può raramente essere fatta solo dalla scheda tecnica: deriva dal compito di misura e soprattutto dal fatto che lo spettro della sorgente sia noto e rimanga costante. Come entrambi gli effetti si originano all'interno dello strumento e quanto possono diventare grandi è trattato in disadattamento spettrale e luce diffusa in dettaglio.
Quando un radiometro a banda larga è sufficiente
Un radiometro a banda larga è la scelta giusta quando:
- il tipo di lampada è noto e rimane costante
- la misurazione è continua o accompagna il processo
- sono richiesti un ampio campo dinamico o tempi di risposta brevi
- il sensore è esposto a condizioni ambientali gravose
- devono essere attrezzati più punti di misura
Quando diventa necessario uno spettroradiometro
Il maggiore impegno richiesto da una misura spettrale è ripagato ogni volta che la sorgente stessa diventa l'incognita.
Uno spettroradiometro è la scelta giusta quando:
- il tipo di lampada cambia oppure è sconosciuto
- devono essere valutati spettri d'azione – per esempio secondo la DIN EN 62471 o per la disinfezione UV
- l'invecchiamento di una lampada deve essere seguito spettralmente
- i radiometri devono essere tarati o verificati
- devono essere documentate evidenze spettrali
Selezione in base al compito di misura
| Compito di misura | Classe di strumento | Categoria di prodotto |
|---|---|---|
| Sorgente nota e costante; lettura di processo in UVA, UVB o UVC | Radiometro a banda larga | Misuratori UV e radiometri |
| Dose nel tempo o lungo un nastro trasportatore | Dosimetro | Misuratori UV e radiometri |
| Monitoraggio permanente dell'impianto, più punti di misura | Sensori inline | Misuratori UV e radiometri |
| Sorgente variabile o sconosciuta, posizione del picco richiesta | Spettroradiometro | Spettrometri e spettroradiometri |
| Valutazione di uno spettro d'azione, verifica dei radiometri | Spettroradiometro | Spettrometri e spettroradiometri |
Entrambi insieme: il caso normale in un impianto
In molti impianti la combinazione è la soluzione migliore: lo spettroradiometro si occupa della verifica periodica e della caratterizzazione dello spettro della lampada, mentre i radiometri a banda larga provvedono al monitoraggio continuo del processo. In questo modo l'evidenza spettrale si unisce alla robustezza e all'economicità della radiometria a filtri.
Verso la selezione dei prodotti
Una volta definita la classe di strumento, la corrispondente categoria di prodotto conduce allo strumento: misuratori UV e radiometri per l'irradianza e la dose UV in intervalli spettrali fissi, spettroradiometri UV e spettrometri ottici per misure risolte in lunghezza d'onda.
Domande frequenti sulla scelta dello strumento
Qual è la differenza tra un radiometro a banda larga e uno spettroradiometro?
Un radiometro a banda larga fornisce un unico valore di lettura per un intervallo spettrale fisso, ponderato secondo la responsività spettrale del suo sensore. Uno spettroradiometro misura la radiazione risolta per lunghezza d'onda e da essa ricava qualsiasi valore integrale o ponderato per funzione d'azione desiderato.
Quale strumento misura con maggiore accuratezza?
In linea di principio nessuno dei due. Ciascuno presenta esattamente una sorgente d'errore dominante, e le due sono complementari: il disadattamento spettrale per il radiometro a banda larga, la luce diffusa per lo spettroradiometro. Se la sorgente è nota e costante, un radiometro a banda larga opportunamente tarato offre l'incertezza di misura minore.
Uno spettroradiometro può sostituire completamente un radiometro a banda larga?
Tecnicamente sì, dal punto di vista economico e operativo di norma no. Campo dinamico, tempo di risposta, robustezza e costo giocano tutti a favore del radiometro a banda larga per il monitoraggio continuo di processo. La configurazione più diffusa combina una verifica spettrale periodica con una misura continua a banda larga.
Come posso capire che il mio radiometro a banda larga valuta erroneamente la sorgente?
Confrontandolo con una misura spettrale della stessa sorgente nella stessa posizione. Se il valore integrale devia sistematicamente, la causa è il disadattamento spettrale: lo strumento è tarato su uno spettro diverso da quello che sta misurando.
