200–280 nm için UVC ölçer ve UVC radyometresi

UVC radyasyonu suyu, havayı ve yüzeyleri dezenfekte eder, fotokimyasal süreçleri yürütür ve araştırmalarda virüsleri, bakterileri ve mantarları inaktive etmek için kullanılır. Bir UVC kaynağının istenen etkiyi sağlayıp sağlamadığı ve yakındaki kişilerin korunup korunmadığı, yalnızca irradyansın (ışınım yoğunluğunun) kalibre edilmiş bir ölçümüyle kanıtlanabilir. Opsytec'in UVC ölçerleri 200 ila 280 nm spektral aralığını kapsar ve lambalarda, LED'lerde, kabinlerde ve sistemlerde irradyansı (ışınım yoğunluğunu) ve – cihaza bağlı olarak – UVC dozunu ölçer.

Hangi cihazın uygun olduğuna dört soru karar verir: Kaynağın spektrumu nedir? Ölçüm noktasında hangi irradyans (ışınım yoğunluğu) bekleniyor? Ölçüm geometrisi nasıldır? Ve anlık bir değer mi, bir doz mu yoksa sürekli izleme mi gerekiyor?

UVC irradyansının ve UVC dozunun ölçülmesi

İrradyans (ışınım yoğunluğu), bir yüzeye düşen ışınım gücüdür ve W/m², mW/cm² veya µW/cm² cinsinden verilir; 1 mW/cm², 10 W/m²'ye eşittir. UVC dozu, irradyansın zamana göre integralidir – sabit bir kaynak için basitçe irradyans ile sürenin çarpımıdır – ve J/m² veya mJ/cm² cinsinden verilir. Su dezenfeksiyonunda ortama atıfta bulunan büyüklük fluens olarak adlandırılır. Mikroorganizmaların inaktivasyonu için belirleyici olan dozdur: 1 mW/cm²'de 10 mJ/cm²'ye 10 saniye sonra ulaşılır.

Her el tipi ölçüm cihazı dozu kendisi belirlemez. RM-12 anlık irradyansı gösterir. RMD ve RMD Pro ile RMD Touch, irradyansı zaman üzerinden integre eder ve dozu doğrudan gösterir; RMD Pro ve RMD Touch ayrıca ölçüm serilerini CSV dosyası olarak kaydeder. tinyTracker ise dozu, ürünle birlikte sistemin içinden geçen yalnızca 10 mm yüksekliğindeki bir dozimetre olarak ölçer.

254 nm'de UVC ölçümü

Alçak basınçlı cıva lambaları UV güçlerinin büyük bölümünü 253,7 nm'deki tek bir hatta yayar. Bu hattın ölçülmesi UVC radyometrisinin klasik görevidir: 200–280 nm için UVC sensörü bir alçak basınçlı lamba üzerinde kalibre edilir ve bu kaynağı spektral düzeltme olmaksızın ölçer. Burada değerlendirilen tüm çalışmalar – neredeyse tamamen kaplanmış bir tüpün arkasındaki 0,065 mW/cm² değerinden bir UVC flaşındaki 20 mW/cm² değerine kadar – RMD üzerindeki tek bir UVC sensörünün ölçüm aralığı içinde yer almaktadır.

Buna karşılık orta basınçlı lambalar UVC, UVB ve UVA bileşenleri içeren geniş bir spektrum yayar; 254 nm'de kalibre edilmiş bir sensör burada sistematik olarak hatalı değer gösterir. 254 nm hattının nasıl oluştuğu ve sistemlerde hangi ölçüm görevlerinin birbirinden ayrı tutulması gerektiği 254 nm'de UVC radyasyonunun ölçülmesi ve izlenmesi başlığı altında açıklanmaktadır.

UVC LED'leri doğru ölçmek

UVC LED'ler, yarı iletken malzemesine bağlı olarak tipik biçimde 265 ila 280 nm arasında, yaklaşık 10 nm bant genişliğiyle ışıma yapar. Bu nedenle emisyonlarının bir kısmı, UVC sensörünün 280 nm'deki filtre kenarına tam denk gelir. 275 nm'deki bir LED'de sensör uzun dalga boylu kenarı keser; 280 nm'de ise emisyon tepesi doğrudan kenarın üzerinde yer alır. Bu durumda tepe dalga boyundaki küçük kaymalar bile – LED partileri arasında ya da çalışma sırasındaki ısınma nedeniyle – ölçüm değerini gerçek ışınım gücünden daha fazla değiştirir.

Bu nedenle Opsytec, UVC LED'ler için spektral aralığı LED emisyonunun tamamını kapsayan ve uygun tepe dalga boyuna sahip bir LED üzerinde kalibre edilmiş bir UVBB sensörü (230–400 nm) önerir. Alçak basınçlı lambalar için UVC sensörü doğru seçim olmaya devam eder. Kalibrasyon laboratuvarı, kalibrasyon kaynağı olarak çeşitli dalga boylarında UV LED'ler bulundurur. Uygun olmayan bir kalibrasyonda hatanın ne kadar büyüyebileceği UV sensörlerinde spektral uyumsuzluk başlığında gösterilmektedir.

222 nm'de Far-UVC ve 172 nm'de VUV

Kripton klorür eksimer lambaları (KrCl*), 200 ila 230 nm arasındaki far-UVC bölgesinde 222 nm'de ışıma yapar. Bu dalga boyu germisidaldir ancak cilde neredeyse hiç nüfuz etmez; bu da, diğerlerinin yanı sıra Buonanno ve ark. [2] ile Welch ve ark. [3] tarafından incelenen, insanların bulunduğu mekânlarda kullanımın temelini oluşturur. Filtresiz lambaların ayrıca daha uzun dalga boylu UVC'de ikincil emisyonları vardır ve bunlar güvenlik değerlendirmesi için belirleyicidir; bu nedenle iç mekân kullanımına yönelik far-UVC armatürleri bir filtre içerir.

Bir UVC sensörü 222 nm'yi spektral olarak kapsar, ancak bu lamba tipi için 222 nm'lik bir kaynakta kalibre edilmelidir; 254 nm'de yapılan bir kalibrasyon, bir KrCl lambasının irradyansını (ışınım yoğunluğunu) sistematik olarak yanlış gösterir. Bu nedenle Opsytec kalibrasyon laboratuvarı, UVC sensörlerini 222 nm'lik bir eksimer lambasında kalibre eder. Filtrenin ikincil emisyonları gerçekten bastırıp bastırmadığını yalnızca spektral bir ölçüm gösterir. Filtreli ve filtresiz KrCl lambalarına ait ölçülmüş spektrumlar UV lambaları için spektrum veritabanında mevcuttur.

172 nm'deki ksenon eksimer lambaları (Xe₂*), vakum UV bölgesinde ışıma yapar. Bu ışınım, hava tarafından birkaç milimetre içinde soğurulur; filtreli ve difüzörlü UVC sensörleri bunu algılamaz. Bunun için, dozu inert gaz içinde doğrudan alttaşta ölçen tinyTracker 172 nm bulunmaktadır. Ayrıntılar Ksenon eksimer lambalarından 172 nm VUV ışınımının ölçülmesi başlığında verilmiştir.

UV ile içme suyu dezenfeksiyonu: DVGW referans radyometresi

DIN 19294-1 ve DVGW W 294-1'e göre içme suyu dezenfeksiyonuna yönelik UV sistemlerinde, sabit olarak monte edilmiş bir sensör irradyansı (ışınım yoğunluğunu) izler. Bir referans radyometre, bu sistem sensörünü düzenli aralıklarla kontrol eder. Referans radyometreye ilişkin gereklilikler, alçak basınçlı sistemler için DIN 19294-3, orta basınçlı sistemler için ise DIN 19294-4 tarafından belirlenir; Avusturya'da ÖNORM M 5873-1 geçerlidir.

DVGW sensörü, ışınımı UVC aralığının tamamında değil, 253,7 nm'deki hat çevresinde 240 ila 290 nm dar bandında değerlendirir. DIN 19294-3, farklı üreticilerin sistem radyometrelerinin aynı tesiste karşılaştırılabilir değerler vermesi için bunu öngörür. Sensör 200 W/m²'ye kadar ölçüm yapar, 160° kabul açısına sahiptir ve RMD Pro üzerinde çalıştırılır. Orta basınçlı sistemler için DIN 19294-4'e göre ayrı bir referans sensörü mevcuttur. Tüm veriler DVGW referans radyometresi sayfasında verilmiştir.

UVC sistemlerinin sürekli izlenmesi

El tipi bir ölçüm cihazı nokta kontrolleri sağlar. Bir sistemin işletme sırasında izlenmesi gerektiğinde, kalıcı olarak monte edilmiş bir sensör sürekli ölçüm yapar ve sinyalini kontrol sistemine aktarır:

• UVC-SE – reaktörler ve ıslak prosesler için entegre yükselticili, basınçlı suya dayanıklı UVC sensörü (180–280 nm, 1.000 W/m²'ye kadar); çıkış 0–10 V, 4–20 mA veya 0–1 V.
• UVx-SE – G 3/4″ bağlantılı su geçirmez sensör, orta basınçlı lambalar ve CIP ortamları için de uygundur, 200 mW/cm²'ye kadar.
• PLC.D – RS-485, RS-232 veya USB arayüzlü ve veri protokolünde kalibrasyon durumu bildiren dijital UV sensörleri.
• Kontrol sistemleri için 4–20 mA, 0–10 V veya 0–2 V çıkışlı PLC sensörleri.

Monte edilmiş sensör, belirli aralıklarla aynı konumda kalibre edilmiş bir el tipi ölçüm cihazıyla karşılaştırılır, örneğin haftalık olarak RMD Pro ile.

Odaların ve yüzeylerin UVC ile dekontaminasyonu

Odalar ve yüzeyler mobil UVC cihazlarıyla dezenfekte edildiğinde doz, büyük ölçüde mesafeye ve yönelime bağlıdır. Gölgede kalan veya kaynaktan uzak yüzeyler, görüş hattındaki yüzeylere kıyasla kat kat daha az doz alır. Lindblad ve arkadaşları bir hastane odasında, RMD'nin öncülü olan RM-22 radyometresini kullanarak konuma bağlı olarak 15,9 ila 1.068 mJ/cm² arasında dozlar ölçmüş, medyan değeri 266 mJ/cm² bulmuştur [4]. Bu nedenle ölçümler yalnızca kaynakta değil, dezenfekte edilecek noktalarda yapılır.

Malayeri ve arkadaşları, bakteri, virüs, protozoa ve alglerde belirli bir log azalması için gereken dozu derlemiştir [1]. Gerekli maruziyet süresi, ölçülen irradyanstan (ışınım yoğunluğundan) dozun irradyansa bölünmesiyle elde edilir. UV dezenfeksiyonu sırasında kişilerin korunması için bkz. UV dezenfeksiyonunun güvenliği.

[1] Malayeri, A. H. ve ark.: Fluence (UV Dose) Required to Achieve Incremental Log Inactivation of Bacteria, Protozoa, Viruses and Algae, IUVA.
[2] Buonanno, M. ve ark.: Germicidal Efficacy and Mammalian Skin Safety of 222-nm UV Light. Radiat. Res. 187 (2017) 483–491, doi:10.1667/RR0010CC.1
[3] Welch, D. ve ark.: Far-UVC light: A new tool to control the spread of airborne-mediated microbial diseases. Sci. Rep. 8 (2018), doi:10.1038/s41598-018-21058-w
[4] Lindblad, M. ve ark.: Ultraviolet-C decontamination of a hospital room: Amount of UV light needed. Burns 46 (2020) 842–849, doi:10.1016/j.burns.2019.10.004

UVC'nin ölçüldüğü yerler – çalışmalardan irradyans seviyeleri

Dezenfeksiyonun gerçekleştiği yere ne kadar UVC ulaşıyor? Opsytec ölçüm cihazları ve ışınlama kabinleri ile yürütülen çalışmalarda aralık, neredeyse tamamen kapatılmış bir tüpün arkasındaki 0,065 mW/cm² değerinden bir UVC flaşındaki 20 mW/cm² değerine kadar uzanmaktadır – yani üç yüz kattan fazla. Ölçüm noktalarının çoğu 0,3 ila 15 mW/cm² arasında yer almaktadır. Mesafe, lamba sayısı ve ışınımın doğrudan mı yoksa gölgede mi ulaştığı farkı yaratmaktadır. Bu nedenle ölçümler, etkinin oluşması beklenen yerde yapılmaktadır.

Alt uçta, çözünürlüğü 0,01 mW/cm² olan bir cihaz yalnızca bir veya iki hane gösterir; RMD ise 0,001 µW/cm² çözünürlük sunar.

Akredite laboratuvardan kalibre edilmiş UVC sensörleri

Bir UVC ölçümünün kalitesi, sensörün kalibrasyonuna ve kalibrasyon kaynağının ölçülen spektrumla uyumlu olup olmadığına bağlıdır. Tüm radyometreler ve sensörler, ulusal standartlara metrolojik izlenebilirliği sağlanmış şekilde kalibre edilmiş olarak teslim edilir. Opsytec kalibrasyon laboratuvarı DIN EN ISO/IEC 17025'e göre DAkkS tarafından akredite edilmiştir ve sensörleri 200 ila 1000 nm aralığında, 0,2 µW/cm²'den 10 W/cm²'nin üzerine kadar irradyans değerlerinde kalibre eder. UVC sensörlerinin tipik kalibrasyon belirsizliği %4,5–6,0'dır (k = 2); kullanımda buna spektral uyumsuzluk, sıcaklık, yaşlanma ve geometri de eklenir (UV ölçümünde ölçüm belirsizliği).

Standart sensörlerin yanı sıra özel ölçüm görevleri için çözümler de mevcuttur: çok yüksek irradyans için XT sensörleri, ulaşılması zor ölçüm noktaları için UV probları ve kendi geometrileriniz için özel tasarımlar. UV sensör bulucu, uygulamaya ve dalga boyuna göre doğru sensörü önerir.

UVC ölçüm cihazıyla UVC LED'leri de ölçebilir miyim?
Evet, ancak her sensörle aynı derecede iyi değil. UVC LED'lerin 265–280 nm'deki emisyonu, UVC sensörünün 280 nm'deki filtre kenarına kadar uzanır; tepe dalga boyundaki küçük kaymalar bu durumda ölçüm değerini bozar. UVC LED'ler için Opsytec, uygun dalga boyuna sahip bir LED üzerinde kalibre edilmiş bir UVBB sensörünü (230–400 nm) önerir. 254 nm'de çalışan alçak basınçlı cıva lambaları için doğru seçim UVC sensörüdür.

Hangi UVC ölçüm cihazı UVC dozunu ölçer?
RMD, RMD Pro ve RMD Touch, irradyansın (ışınım yoğunluğu) yanı sıra dozu da J/m² cinsinden gösterir; RMD Pro ve RMD Touch ayrıca ölçüm serilerini CSV dosyası olarak kaydeder. tinyTracker, sistemin içinden geçen ince bir dozimetre olarak dozu ölçer. RM-12 yalnızca anlık irradyansı gösterir – doz ise irradyans ile sürenin çarpımıdır.

RMD, 0,2 µW/cm² gibi çok düşük UVC irradyansını ölçebilir mi?
Evet. İş güvenliği için UVC sensörüyle (ölçüm aralığı 0–10 mW/cm²) RMD, yaklaşık 0,05 µW/cm²'den itibaren irradyansı güvenilir şekilde algılar, örneğin iş yerindeki saçılan ışınımı. Bu tür ölçümler için 2 s'lik bir ortalama alma süresini, bir ofset ayarını ve bir tripod kullanılmasını öneriyoruz.

İş güvenliği açısından hangi UVC değeri önemlidir?
Yapay optik ışınım için maruziyet sınır değeri, S(λ) etki spektrumuyla ağırlıklandırılmış olarak günde 30 J/m²'lik etkin dozdur. UVC bu aralıkta özellikle güçlü şekilde ağırlıklandırıldığından, çok düşük irradyans seviyeleri bile bir iş günü boyunca sınır değere yaklaşır. Bu nedenle iş güvenliğinin kanıtlanması amacıyla RMD için 0–10 mW/cm² aralığında özel, yüksek hassasiyetli bir UVC sensörü mevcuttur. Değerlendirme ve önlemler: UV dezenfeksiyonunun güvenliği.

RMD, dezenfeksiyon konveyörleri ve sürekli çalışan sistemler için uygun mu?
RMD Pro ölçüm değerlerini kaydeder ve bu nedenle prensip olarak konveyör uygulamaları için uygundur. Ancak düşük yükseklikleri sayesinde çoğunlukla tinyTracker, curelog veya spektral ölçüm yapan UVpad daha uygundur, çünkü bunlar ürünle birlikte sistemin içinden geçer.

mW/cm² mi yoksa W/m² mi – hangi birim doğru?
Her ikisi de. 1 mW/cm², 10 W/m²'ye; 1 mJ/cm², 10 J/m²'ye eşittir. Dezenfeksiyonla ilgili çalışmalarda genellikle mW/cm² ve mJ/cm², su dezenfeksiyonuna ilişkin standartlarda ise W/m² ve J/m² kullanılır. Radyometri hesaplayıcısı birimleri dönüştürür.

Bir UVC radyometresi basit bir UV ölçüm cihazından nasıl ayrılır?
Birçok basit UV ölçüm cihazı UVA veya UV indeksi için tasarlanmıştır ve UVC'yi ya hiç ya da yalnızca hatalı şekilde algılar. Bir UVC radyometresi, 200–280 nm spektral aralığına sahip bir sensöre, eğik gelen ışınım için kosinüs düzeltmesine ve uygun spektruma sahip bir kaynak üzerinde yapılmış bir kalibrasyona ihtiyaç duyar – bu da bir kalibrasyon sertifikasıyla belgelenir.

Bir UVC ölçüm cihazı ne sıklıkta kalibre edilmelidir?
Genel olarak öngörülen bir aralık yoktur. On iki ay, birçok UV ölçüm cihazı için pratik bir başlangıç noktasıdır ve kendi ölçüm geçmişinize dayanarak doğrulanmalı veya uyarlanmalıdır. Sık kullanım, yüksek dozlar, ısı ve kirlenme daha kısa bir aralığı gerektirir. Bu konuda daha fazla bilgi: UV ölçüm cihazları için kalibrasyon aralığı.