UVセンサの選定:分光範囲と測定範囲

UVセンサはUVA、UVB、UVCというラベルだけで選ぶものではありません。発光スペクトル、想定される放射照度、距離、角度分布、そして必要な重み付け関数が組み合わさって、適切な分光範囲と測定範囲が決まります。この選定ガイドは、光源と測定課題から出発して適切なセンサタイプへと導きます。

6つのステップによる選定

1. 光源とその発光スペクトルを特定します。
2. 測定量と必要な分光重み付けを定義します。
3. プロセス値の最小値と最大値を見積もります。
4. 測定ジオメトリ、距離、角度分布を記録します。
5. 周囲条件と電気インターフェースを確認します。
6. 校正と許容される測定不確かさを定義します。

光源別の測定範囲

分光範囲はアプリケーションや光開始剤によって決まり、測定範囲は想定される放射照度によって決まります。目安として次の値が挙げられます。

特別な選定事例

労働安全。リスクアセスメントおよび職場の安全確保については、DIN EN 14255-1が人工光学放射への個人曝露の測定と評価を規定しており、限度値自体は指令2006/25/ECに定められています。センサ選定においては、狭い測定範囲と作用重み付けされた応答度が必要であり、その設計については職場におけるUV紅斑で詳しく解説し、法的枠組みについては労働安全と光生物学的安全性で解説しています。

常設設置。測定が手持ちではなく連続的に行われる場合にはインラインセンサが利用できます。この場合、取付位置、インターフェース、プロセス条件への耐性も重要になります。

医療用途。ここで重要なのは、明確に定義された測定課題、長期安定性、そしてトレーサブルな校正です。特定の医療用途への適合性については、個別に技術的な承認が必要です。

対応する機器

交換可能な測定ヘッド用の表示ユニットとして、RMD Pro放射計が実績を上げています。複数の分光範囲を同時に取得する必要がある場合は、たとえばUVpadのような分光測定が適しています。センサが内部でどのように構成され、どのような誤差要因が精度を左右するかについては、UVセンサの構造と誤差要因で解説しています。

低圧ランプ、高圧ランプ、LED光源にはどのUVCセンサが適していますか？
センサはスペクトル範囲だけでなくスペクトルそのものに一致している必要があります。低圧ランプの場合、UVC出力の実質すべてが254 nmの輝線に集中しているため、254 nm付近の狭帯域応答性で十分です。高圧ランプはUVC全域にわたって広帯域で発光するため、この種類のランプに対して校正された、広くフラットなUVC応答性を持つセンサが必要です。UVC LED（通常265〜280 nm）にはそのピーク波長に対する校正が必要であり、UV-C LED用の規格DIN 19294-5および-6は現在も策定中です。光源ごとの校正係数がなければ、同一のセンサで3種類の光源すべてに対して比較可能な値を得ることはできません。

254 nmにはどのUVセンサが適していますか？
低圧水銀ランプの254 nmの輝線には、254 nm付近に狭帯域応答性を持ち、UVAおよび可視光に対してソーラーブラインドであり、低圧ランプに対して校正されたUVCセンサが適しています。飲料水消毒の分野では、DIN 19294-1（機器用放射計）およびDIN 19294-3（基準放射計）が低圧システムの要件を定めており、オーストリアではÖNORM M 5873-1が適用されます。インラインセンサ、耐圧センサ、UVプローブ、あるいは交換可能センサ付き放射計といった構成は、取り付け位置と測定課題に応じて選択します。

センサにはどの測定範囲が必要ですか？
これは測定器ではなく、想定される放射照度に応じて決まります。UVスポット光源はスポット内で数W/cm²に達するため、0〜2000 mW/cm²以上の範囲が適しています。UV低圧ランプおよびUVCアマルガムランプは通常、照射面で100 mW/cm²を下回るため、0〜200 mW/cm²が適しています。これに対し、DIN EN 14255-1に基づく作業環境測定では感度が求められ、そこでは0〜2 mW/cm²となります。UV LED向けには、拡張されたスペクトル範囲を持つUVA+センサが開発されており、これによりフィルタの端で測定することを回避できます。フィルタの端では、わずかな温度変化やロット差でも大きな測定誤差が生じます。

どの放射照度から設備の評価が必要ですか？
目安として、作業者が継続的に1〜2 mW/cm²を超えて曝露される設備は評価すべきです。限界値、具体的な計算例、およびセンサに求められる要件については、職場におけるUV紅斑をご覧ください。

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