UV-dosis is het product van bestralingssterkte en blootstellingstijd. Ze geeft antwoord op de vraag hoeveel stralingsenergie een oppervlak daadwerkelijk heeft ontvangen tijdens een proces – bij het uitharden van een lijm, het desinfecteren van een oppervlak of het uitvoeren van een verouderingstest. Deze rekentool neemt de gemeten bestralingssterkte in mW/cm² en de tijd in seconden en geeft de dosis in mJ/cm² en J/cm².
De waarde ervan ligt in de planning: voordat een lijn wordt opgebouwd, kunt u de benodigde blootstellingstijd voor een vereiste dosis inschatten en nagaan of de beschikbare bron deze levert. U kunt ook controleren of twee installaties met een verschillende bestralingssterkte dezelfde dosis opleveren.
De berekening gaat ervan uit dat de bestralingssterkte gedurende de gehele blootstelling constant blijft en werd gemeten op de positie van het werkstuk. Een dosis wordt pas bindend door een meting met een gekalibreerde radiometer of dosimeter onder reële procesomstandigheden – Opsytec vervaardigt en kalibreert deze instrumenten in haar eigen laboratorium.
Als u de overige radiometrische omrekeningen nodig heeft, vindt u deze verzameld in de radiometriecalculator; als u de dosis wilt meten in plaats van berekenen, zie UV-dosis en bestralingssterkte correct meten.
Deze berekening is bedoeld voor technische oriëntatie. Er wordt uitgegaan van een bestralingssterkte die over de bestralingstijd op de meetpositie constant blijft, en er wordt geen uitspraak gedaan over het bereikte effect. Procesvrijgaven en veiligheidsgerelateerde beoordelingen moeten worden geverifieerd met geschikte, gekalibreerde metingen onder reële omstandigheden.
Basisprincipes
Stralingsexpositie — algemeen de UV-dosis genoemd — is de tijdsintegraal van de bestralingssterkte. Bij een constante bestralingssterkte wordt dit vereenvoudigd tot H = E · t, met bestralingssterkte E, tijd t en dosis H. Door E in mW/cm² en t in seconden in te voeren, wordt H verkregen in mJ/cm². In SI-eenheden is 1 mW/cm² exact gelijk aan 10 W/m² en 1 mJ/cm² exact gelijk aan 10 J/m². De calculator rekent intern in SI-eenheden en rondt alleen het resultaat af.
Een lijmverbinding wordt tien seconden blootgesteld aan 50 mW/cm². H = 50 mW/cm² · 10 s = 500 mJ/cm² = 0,5 J/cm² = 5000 J/m². Omgekeerd is voor een streefdosis van 500 mJ/cm² bij 50 mW/cm² 10 s nodig.
Als de bestralingssterkte tijdens het proces varieert — omdat het werkstuk de bron passeert, de lamp opwarmt of verouderd — is het product E · t slechts een benadering; wat telt is de integraal over de tijd, die een dosimeter direct meet. Dosis is ook een puur energetische grootheid: ze zegt niets over de vraag of de golflengte overeenkomt met de fotoinitiator, het organisme of de teststandaard. Twee processen met dezelfde dosis maar verschillende spectra kunnen volledig verschillende resultaten opleveren.
Veelgestelde vragen
UV-dosis is de stralingsenergie ontvangen per oppervlakte-eenheid. In de praktijk wordt deze meestal opgegeven in mJ/cm², in SI-eenheden in J/m². 1 mJ/cm² is gelijk aan 10 J/m². De correcte term is stralingsexpositie; "dosis" is de ingeburgerde afkorting.
Met een factor 10: 1 mJ/cm² = 10 J/m². Dus 500 mJ/cm² is 5.000 J/m² of 0,5 J/cm².
Rekenkundig levert dit dezelfde dosis op. Of het ook hetzelfde effect geeft, is een andere zaak — daarvoor moet de reciprociteitswet gelden. Bij UV-uitharding kan dit falen bij een zeer hoge bestralingssterkte omdat de fotoinitiator lokaal wordt verbruikt of omdat zuurstofinhibitie zich anders gedraagt. Test bij twijfel de procesvariant, niet alleen de dosis.
De gebruikelijke oorzaken: de bestralingssterkte is op een andere afstand of positie gemeten dan waar het werkstuk zich bevindt; de lamp was tijdens de meting opgewarmd, maar niet tijdens het proces; of de sensor beoordeelt een ander spectraal bereik dan de bron uitzendt.
Voor een veilig ontwerp de laagste waarde binnen het werkgebied — deze bepaalt waar de vereiste dosis het laatst wordt bereikt. Hoe sterk de bestralingssterkte over het oppervlak varieert, wordt weergegeven door de UV-LED-simulatie of door een reeks radiometermetingen.
Ja. Een dosis zonder het geëvalueerde spectrale bereik is niet vergelijkbaar. Typische vermeldingen luiden „1000 mJ/cm² UV-A (315–400 nm)". Welk bereik wordt gemeten, hangt af van de sensor — zie de UV-sensorzoeker.
Met een meelopende dosimeter die over de doorloop integreert, of met een permanent geïnstalleerde sensor die de bestralingssterkte continu bewaakt. Beide worden beschreven in UV-dosis en bestralingssterkte correct meten.
Auteur: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia is algemeen directeur van Opsytec Dr. Gröbel GmbH in Ettlingen en leidt het geaccrediteerde kalibratielaboratorium. Na zijn onderzoek naar gepulseerde xenon-excimerontladingen aan het Institute of Lighting Technology van het KIT ligt zijn huidige focus op optische stralingsmeettechniek. Hij is vicevoorzitter van het DIN-normcomité FNL 7 "Optical Radiation" en lid van de DVGW-projectgroep UV-desinfectie.
