Symulacja komory napromieniowania Opsytec oblicza przestrzenne natężenie napromienienia w komorach napromieniowania UV i UV-LED. Symulacja pokazuje rozkład natężenia napromienienia, jednorodność oraz dawkę UV w funkcji komory, zakresu widmowego, mocy i położenia płaszczyzny pomiarowej. Obejmuje ona komory napromieniowania UV serii BS z lampami rtęciowymi niskociśnieniowymi dla UVA, UVB i UVC, jak również komory napromieniowania UV-LED serii BSL o długościach fali od 365 do 450 nm.
Dla każdej komory natężenie napromienienia jest obliczane na regulowanej wysokościowo płaszczyźnie pomiarowej – od dna komory aż do miejsca tuż poniżej płaszczyzny lamp lub diod LED. Rozkład natężenia napromienienia jest przedstawiany w postaci mapy w fałszywych kolorach oraz profili przekrojowych; kluczowe wartości, takie jak wartość maksymalna i średnia, umożliwiają bezpośrednie porównanie jednorodności oświetlenia. Na podstawie średniego natężenia napromienienia symulacja oblicza również dawkę UV oraz czas ekspozycji wymagany do osiągnięcia zadanej dawki – uwzględniając przy tym zachowanie lamp i diod LED podczas włączania. Własne próbki i elementy można wczytać jako pliki STEP lub STL; symulacja uwzględnia ich cień rzucany na płaszczyznę pomiarową. Wszystkie wyniki można eksportować jako plik CSV lub raport symulacji w formacie PDF. Obliczenia wykonywane są w całości w przeglądarce.
Dzięki temu możliwe jest oszacowanie – jeszcze przed zakupem lub eksperymentem – która komora napromieniowania UV zapewnia wymagane natężenie napromienienia i jednorodność oraz jaki czas ekspozycji pozwala uzyskać żądaną dawkę UV. Symulacja nadaje się do zastosowań obejmujących utwardzanie UV, testy degradacji lub starzenia, a także dezynfekcję i napromieniowanie hodowli komórkowych.
Model: komory napromieniowania serii BS (lampy T8 jako izotropowe źródła liniowe) oraz serii BSL (siatka UV-LED z zmierzonymi modelami emisji OPSY). Wszystkie 4 ściany boczne odbijają światło metodą źródeł obrazowych (współczynniki odbicia dopasowane do zmierzonych rozkładów); układ źródeł jest uproszczony. Wynik symulacji bez gwarancji.
Podstawy symulacji komory napromieniowania
Symulacja odwzorowuje każdą komorę napromieniowania UV z jej rzeczywistymi wymiarami wewnętrznymi. Lampy i diody LED są modelowane jako źródła promieniowania; odbicia na pokrytych zwierciadłem ściankach bocznych są uwzględniane w obliczeniach za pomocą metody źródeł obrazowych. Dla każdego punktu płaszczyzny pomiarowej symulacja sumuje wkłady wszystkich źródeł i ich obrazów zwierciadlanych, dając w wyniku przestrzenny rozkład natężenia napromienienia wewnątrz komory.
Po wybraniu komory, zakresu widmowego (UVA, UVA+, UVB lub UVC dla komór BS, długość fali LED od 365 do 450 nm dla komór BSL) oraz mocy, symulacja obliczy natężenie napromienienia w mW/cm² lub W/m². Opcjonalnie można połączyć dwie grupy lamp lub długości fali LED z niezależnymi regulatorami mocy — na przykład w celu uzyskania mieszanego napromieniowania UVA i UVB.
Rozkład natężenia napromienienia na płaszczyźnie pomiarowej jest przedstawiany w postaci mapy w kolorach umownych, uzupełnionej o względne profile przekroju przez środek komory. Kluczowe wartości, takie jak E max i E mean, określają jednorodność oświetlenia. Punkty pomiarowe można umieszczać, klikając na mapie cieplnej, aby odczytać natężenie napromienienia w poszczególnych pozycjach — na przykład w miejscach umieszczenia próbek.
Wysokość płaszczyzny pomiarowej jest swobodnie regulowana — od podłogi komory aż tuż pod źródła. Przy mniejszej odległości od lamp lub diod LED natężenie napromienienia rośnie zgodnie z prawem odwrotności kwadratu odległości, podczas gdy jednorodność zazwyczaj maleje. Symulacja pokazuje ten kompromis i pomaga znaleźć właściwą wysokość próbki dla równomiernego napromieniowania.
Na podstawie średniego natężenia napromienienia płaszczyzny pomiarowej symulacja oblicza dawkę UV jako całkę czasową. Po wprowadzeniu docelowej dawki w mJ/cm² wyświetlane jest natężenie napromienienia w funkcji czasu oraz punkt wyłączenia – w tym charakterystyka rozruchu: lampy rtęciowe niskoprężne rozgrzewają się powoli, natomiast diody UV LED osiągają swoją moc w ciągu kilku sekund.
Państwa własne próbki i komponenty mogą zostać wczytane do komory jako pliki STEP lub STL. Model spoczywa wyśrodkowany na płaszczyźnie pomiarowej, jest traktowany jako nieprzezroczysty i rzuca cień; udziały odbite od ścian i sufitu są odpowiednio pomniejszane. Pliki są przetwarzane wyłącznie lokalnie w przeglądarce — nie są przesyłane ani przechowywane.
Lustrzane ściany boczne komór napromieniowania znacząco zwiększają natężenie napromieniowania i jednorodność; symulacja odwzorowuje je za pomocą metody źródeł obrazowych z uwzględnieniem współczynników odbicia właściwych dla poszczególnych ścian — drzwi i sufit odbijają słabiej niż ściany boczne. Ponadto obliczenia uwzględniają kąt padania (cos θ) oraz prawo odwrotnych kwadratów dla każdego wkładu źródła.
Seria BS wykorzystuje niskoprężne lampy rtęciowe T8, zintegrowane analitycznie jako izotropowe źródła liniowe — dla UVA, UVA+, UVB i UVC. Seria BSL wykorzystuje matryce diod UV-LED; ich charakterystyki emisji pochodzą ze zmierzonych modeli diod LED dla długości fali od 365 do 450 nm. Dwustronny BS-05 jest symulowany z odrębnymi grupami lamp górnych i dolnych.
Wewnętrzny układ źródeł jest uproszczony; składowe odbicia rozproszonego, odbicia od podłogi, straty Fresnela na powierzchni docelowej, efekty widmowe oraz starzenie się źródeł nie są uwzględniane. Szczegóły podano w opisie modelu powyżej. Wyniki stanowią dane orientacyjne do planowania i porównania — nie zastępują pomiaru i są podawane bez gwarancji.
Wraz z modelami od BS-02 do BS-05, seria BS obejmuje komory od kompaktowych do wielkoobjętościowych; BS-05 napromieniowuje z obu stron. Seria BSL oferuje komory UV-LED w kilku rozmiarach i klasach mocy (HO, ECO, ECO+) z modelami od BSL-01i do BSL-04. Symulacja umożliwia łatwe bezpośrednie porównanie; dane techniczne i akcesoria można znaleźć na stronie produktu Komory napromieniowania Opsytec.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące symulacji komory napromieniowania
Seria BS z lampami rtęciowymi niskociśnieniowymi obejmuje klasyczne zakresy widmowe UVA, UVA+, UVB i UVC i jest odpowiednia do testów pogodowych, dezynfekcji oraz testów starzeniowych. Seria BSL z diodami UV LED (365–450 nm) przełącza się natychmiastowo, jest płynnie ściemnialna i zapewnia wysokie natężenie napromienienia — idealna do utwardzania UV i powtarzalnych eksperymentów z dawką. Symulacja umożliwia bezpośrednie porównanie obu rozwiązań.
Symulacja zapewnia dane orientacyjne: układ źródeł jest uproszczony, a model odbicia jest dopasowany do zmierzonych rozkładów. Wiążący jest wyłącznie pomiar w rzeczywistej komorze, na przykład za pomocą radiometru Opsytec.
Proszę wprowadzić docelową dawkę w mJ/cm² w regulatorze dawki i czasu. Symulacja całkuje średnie natężenie napromienienia w czasie – uwzględniając charakterystykę załączania lamp lub diod LED – i pokazuje punkt wyłączenia oraz natężenie napromienienia w funkcji czasu.
Tak — wystarczy wczytać model STEP lub STL; spoczywa on wyśrodkowany na płaszczyźnie pomiarowej i rzuca cień, a udziały odbić od ścian i sufitu są również redukowane. Plik jest przetwarzany wyłącznie lokalnie w przeglądarce i nie jest ani przesyłany, ani zapisywany.
Autor: dr Mark Paravia
Dr inż. Mark Paravia jest dyrektorem zarządzającym firmy Opsytec Dr. Gröbel GmbH w Ettlingen i kieruje akredytowanym laboratorium wzorcującym. Po swoich badaniach nad pulsacyjnymi wyładowaniami ekscymerowymi w ksenonie w Instytucie Techniki Świetlnej na KIT, jego obecnym obszarem zainteresowań jest technika pomiarowa promieniowania optycznego. Jest wiceprzewodniczącym Komitetu Normalizacyjnego DIN FNL 7 „Promieniowanie optyczne" oraz członkiem Grupy Projektowej DVGW ds. Dezynfekcji UV.
Obliczanie natężenia napromienienia w komorze
Aby obliczyć natężenie napromienienia komory, potrzebne są trzy informacje: model, oprawa lamp oraz odległość od płaszczyzny próbki. Powyższy symulator uwzględnia te dane i pokazuje również rozkład na tacy.
Obliczone natężenie napromienienia nie zastępuje pomiaru – ale jeszcze przed zakupem pozwala stwierdzić, czy wymagana dawka zostanie osiągnięta w rozsądnym czasie.