La dose UV è il prodotto dell'irradianza e del tempo di esposizione. Risponde alla domanda su quanta energia radiante una superficie abbia effettivamente ricevuto durante un processo – nella polimerizzazione di un adesivo, nella disinfezione di una superficie o durante una prova di invecchiamento. Questo calcolatore prende l'irradianza misurata in mW/cm² e il tempo in secondi e restituisce la dose in mJ/cm² e J/cm².
Il suo valore risiede nella pianificazione: prima di allestire una linea, potete stimare il tempo di esposizione necessario per una dose richiesta e verificare se la sorgente disponibile la fornisce. Potete inoltre verificare se due impianti con irradianza diversa producono la stessa dose.
Il calcolo presuppone che l'irradianza rimanga costante per tutta la durata dell'esposizione e che sia stata misurata nella posizione del pezzo. Una dose diventa vincolante solo tramite una misurazione effettuata con un radiometro o dosimetro tarato in condizioni di processo reali – Opsytec produce e tara questi strumenti nel proprio laboratorio.
Se vi servono le altre conversioni radiometriche, sono raccolte nel calcolatore di radiometria; se invece desiderate misurare la dose anziché calcolarla, consultate come misurare correttamente la dose UV e l'irradianza.
Questo calcolo è a scopo di orientamento tecnico. Presuppone un'irradianza che rimane costante durante il tempo di esposizione nella posizione di misura e non fornisce alcuna indicazione sull'effetto ottenuto. I rilasci di processo e le valutazioni rilevanti per la sicurezza devono essere verificati mediante misurazioni idonee e tarate in condizioni reali.
Fondamenti
L'esposizione radiante — comunemente chiamata dose UV — è l'integrale nel tempo dell'irradianza. Per un'irradianza costante, questo si semplifica in H = E · t, con irradianza E, tempo t e dose H. Inserendo E in mW/cm² e t in secondi si ottiene H in mJ/cm². Nel sistema SI, 1 mW/cm² equivale esattamente a 10 W/m² e 1 mJ/cm² equivale esattamente a 10 J/m². Il calcolatore opera internamente in unità SI e arrotonda solo il risultato.
Un giunto adesivo è esposto a 50 mW/cm² per dieci secondi. H = 50 mW/cm² · 10 s = 500 mJ/cm² = 0,5 J/cm² = 5000 J/m². Al contrario, una dose target di 500 mJ/cm² a 50 mW/cm² richiede 10 s.
Se l'irradianza varia durante il processo — perché il pezzo attraversa la sorgente, la lampada si riscalda o invecchia — il prodotto E · t è solo un'approssimazione; ciò che conta è l'integrale nel tempo, che un dosimetro misura direttamente. La dose è anche una grandezza puramente energetica: non dice nulla sul fatto che la lunghezza d'onda corrisponda al fotoiniziatore, all'organismo o alla norma di prova. Due processi con la stessa dose ma spettri diversi possono dare risultati completamente diversi.
Domande frequenti
La dose UV è l'energia radiante ricevuta per unità di superficie. In pratica viene solitamente indicata in mJ/cm², in unità SI in J/m². 1 mJ/cm² equivale a 10 J/m². Il termine corretto è esposizione radiante; "dose" è l'abbreviazione ormai consolidata.
Con un fattore di 10: 1 mJ/cm² = 10 J/m². Quindi 500 mJ/cm² corrispondono a 5000 J/m² ovvero 0,5 J/cm².
Aritmeticamente si ottiene la stessa dose. Se ciò comporti anche lo stesso effetto è un'altra questione — occorre che valga la legge di reciprocità. Nella polimerizzazione UV essa può non valere ad irradianza molto elevata, poiché il fotoiniziatore viene consumato localmente oppure l'inibizione da ossigeno si comporta in modo diverso. In caso di dubbio, testate la variante del processo, non solo la dose.
Le cause più comuni: l'irradianza è stata misurata a una distanza o posizione diversa da quella in cui si trova il pezzo in lavorazione; la lampada era stata preriscaldata durante la misurazione ma non durante il processo; oppure il sensore valuta un intervallo spettrale diverso da quello emesso dalla sorgente.
Per una progettazione sicura, il valore più basso all'interno dell'area di lavoro — è quello che determina dove la dose richiesta viene raggiunta per ultima. Quanto fortemente l'irradianza vari nell'area è mostrato dalla simulazione UV LED o da una serie di misurazioni con radiometro.
Sì. Una dose senza l'intervallo spettrale valutato non è confrontabile. Indicazioni tipiche sono "1000 mJ/cm² UV-A (315–400 nm)". Quale intervallo viene misurato dipende dal sensore — vedere il cercatore di sensori UV.
Con un dosimetro mobile che integra durante il passaggio, oppure con un sensore installato in modo permanente che monitora l'irradianza in continuo. Entrambi i metodi sono descritti in misurare correttamente la dose UV e l'irradianza.
Autore: Dr. Mark Paravia
Il Dr.-Ing. Mark Paravia è amministratore delegato di Opsytec Dr. Gröbel GmbH a Ettlingen e dirige il laboratorio di taratura accreditato. Dopo le sue ricerche sulle scariche excimer allo xenon pulsate presso l'Institute of Lighting Technology del KIT, il suo attuale focus è la tecnologia di misurazione della radiazione ottica. È vicepresidente della commissione normativa DIN FNL 7 "Optical Radiation" e membro del gruppo di progetto DVGW sulla disinfezione UV.
