Spektroradiometer eller bredbåndsradiometer – valget

To instrumentfamilier er tilgjengelige for måling av ultraviolett stråling, og valget koker ned til ett enkelt spørsmål: er en integralverdi nok, eller trengs selve spekteret?

Bredbåndsradiometre integrerer strålingen innenfor en innebygd spektral responsivitet og gir ut én måleverdi. Spektroradiometre spalter strålingen og måler hver bølgelengde enkeltvis; alle integral- eller virkningsvektede verdier beregnes ut fra dette. Denne siden stiller de to konstruksjonene side om side kriterium for kriterium og går fra måleoppgaven til riktig instrumentklasse.

Et bredbåndsradiometer gir irradiansen innenfor et fast spektralbånd og, integrert over tid, UV-dosen. Det som bestemmer avlesningen, er sensorens spektrale responsivitet: den avgjør hvilken del av strålingen som i det hele tatt inngår i målingen.

Et spektroradiometer spalter strålingen og måler hver bølgelengde for seg. Alle integrerte eller virkningsvektede verdier beregnes ut fra dette – og siden spekteret foreligger, kan en hvilken som helst vektingsfunksjon brukes i ettertid.

Hvordan diffusor, filter, fotodiode og kalibrering virker sammen, og hvor måleusikkerheten oppstår, er beskrevet under oppbygning og feilkilder for UV-sensorer.

Tabellen er ingen rangering, men symmetrisk: der den ene konstruksjonen har sin viktigste feilkilde, er den andre upåfallende av konstruksjon. Bredbåndsradiometeret sliter med spektral mismatch – det kalibreres mot ett spektrum og feilvurderer alle andre. Spektroradiometeret sliter med strølys – deler av sterke bølgelengder dukker opp der de ikke hører hjemme, noe som er særlig kritisk i UV-C.

Nettopp derfor kan valget sjelden tas ut fra databladet alene: det følger av måleoppgaven og framfor alt av om spekteret til kilden er kjent og holder seg konstant. Hvordan begge effektene oppstår inne i instrumentet, og hvor store de kan bli, er beskrevet under spektral mismatch og strølys i detalj.

Et bredbåndsradiometer er det riktige valget når:

• lampetypen er kjent og holdes konstant
• målingen er kontinuerlig eller følger prosessen
• det kreves stort dynamisk område eller korte responstider
• sensoren utsettes for tøffe omgivelsesforhold
• flere målepunkter skal utstyres

Den større innsatsen som en spektral måling krever, lønner seg alltid når kilden selv er den ukjente faktoren.

Et spektroradiometer er det riktige valget når:

• lampetypen endres eller er ukjent
• virkningsspektre skal evalueres – for eksempel etter DIN EN 62471 eller for UV-desinfeksjon
• aldringen av en lampe skal følges spektralt
• radiometre skal kalibreres eller verifiseres
• spektral dokumentasjon skal fremlegges

I mange anlegg er kombinasjonen den beste løsningen: spektroradiometeret står for periodisk verifisering og karakterisering av lampespekteret, mens bredbåndsradiometrene tar seg av kontinuerlig prosessovervåking. Slik kombineres spektral dokumentasjon med robustheten og lønnsomheten til filterradiometri.

Når instrumentklassen er avklart, fører den tilsvarende produktkategorien deg til instrumentet: UV-målere og radiometre for irradians og UV-dose i faste spektralområder, UV-spektroradiometre og optiske spektrometre for bølgelengdeoppløste målinger.

Hva er forskjellen mellom et bredbåndsradiometer og et spektroradiometer?
Et bredbåndsradiometer gir én enkelt måleverdi for et fast spektralområde, vektet med den spektrale følsomheten til sensoren. Et spektroradiometer måler strålingen oppløst etter bølgelengde og utleder derav enhver ønsket integral- eller virkningsvektet verdi.

Hvilket instrument måler mest nøyaktig?
Prinsipielt ingen av dem. Hvert av dem har nøyaktig én dominerende feilkilde, og de to er komplementære: spektral misttilpasning for bredbåndsradiometeret, falskt lys for spektroradiometeret. Er kilden kjent og konstant, gir et egnet kalibrert bredbåndsradiometer den minste måleusikkerheten.

Kan et spektroradiometer fullt ut erstatte et bredbåndsradiometer?
Teknisk sett ja, økonomisk og driftsmessig som regel ikke. Dynamisk område, responstid, robusthet og kostnad taler alle for bredbåndsradiometeret ved kontinuerlig prosessovervåking. Den vanlige løsningen kombinerer periodisk spektral verifisering med kontinuerlig bredbåndsmåling.

Hvordan ser jeg at bredbåndsradiometeret mitt feilvurderer kilden?
Ved å sammenligne det med en spektral måling av samme kilde i samme posisjon. Avviker integralverdien systematisk, er spektral misttilpasning årsaken – instrumentet er kalibrert mot et annet spektrum enn det det måler.