Dalga boyu, bir UV uygulaması hakkında sorulan ilk şeydir - ve yanlış anlamaların ortaya çıktığı ilk yerdir. 254 nm ile 265 nm arasında on bir nanometre fark vardır ve tamamen farklı kaynaklardan gelirler; 395 nm ile 405 nm arasındaki fark daha da azdır, ancak biri UVA aralığına, diğeri ise zaten görünür ışığa girer. Bu keşif aracı, 150 ila 800 nm arasındaki herhangi bir dalga boyunu yerleştirir ve veri sayfalarında ve standartlarda görünen büyüklükleri verir.
İkinci bölüm, yaygın dalga boylarını yan yana koyar. Buradaki ilgi çekici sütun joule başına foton sayısıdır: bu, bir süreç sonucunun bir dalga boyundan diğerine basitçe aktarılamayacağını açıklar. Fotokimyasal bir tepki joule'lere değil, absorbe edilen fotonlara tepki verir - ve aynı dozda, 405 nm, 254 nm'den yaklaşık %60 daha fazla foton sağlar.
Hangi dalga boyunun doğru olduğuna nihayetinde maddenin absorpsiyon spektrumu karar verir, sadece foton sayısı değil. Ve gerçekte ne kadar irradyansın ulaştığına ise ölçüm karar verir. Opsytec Dr. Gröbel, gerekli sensörleri, radyometreleri ve spektroradyometreleri kendi akredite laboratuvarında geliştirir, üretir ve kalibre eder.
Dalga boyu, frekans, dalga sayısı ve foton enerjisi arasındaki dönüşümler vakumda geçerlidir; kırılma indisi n olan bir ortamda dalga boyu ve yayılma hızı değişirken frekans ve foton enerjisi değişmez. Spektral aralıklar CIE S 017 (ILV)'ye göre belirlenir; daha önce kullanılan DIN 5031-7 geri çekilmiştir. Adı geçen kaynaklar ve uygulamalar tipik örneklerdir, kapsamlı bir liste değildir; ne bir sistem tasarımının ne de bir risk değerlendirmesinin yerini tutarlar. Önemli olan, kalibre edilmiş cihazlarla yapılan ölçümdür.
Temel Bilgiler
Dalga boyu, frekans, dalga sayısı ve foton enerjisi aynı ışınımı dört farklı bakış açısından tanımlar ve başka hiçbir bilgiye gerek kalmadan birbirine dönüştürülebilir. Bu ilişkiler ν = c / λ, σ = 1 / λ ve E = h · c / λ şeklindedir; dalga boyu nanometre cinsinden alındığında sonuncusu E[eV] = 1239,842 / λ[nm] şekline kısalır. cm⁻¹ cinsinden dalga sayısı, enerjiyle -dalga boyunun aksine- doğrudan orantılı olduğu için spektroskopide yaygın olarak kullanılır. kJ/mol cinsinden molar foton enerjisi ise ışınımı reaksiyon entalpileriyle ilişkilendirir ve verilen bir bağın koparılıp koparılamayacağını söyler.
DIN 5031-7'ye göre, UVC 100 ila 280 nm, UVB 280 ila 315 nm ve UVA 315 ila 400 nm aralığındadır.
| Aralık | Dalga Boyu | Tipik Kaynaklar |
|---|---|---|
| VUV | 100–200 nm | ksenon eksimer 172 nm |
| UVC | 200–280 nm | düşük basınçlı merkür 254 nm, KrCl 222 nm, UVC LED'ler 265 ve 280 nm |
| UVB | 280–315 nm | XeCl eksimer 308 nm, UVB floresan lambalar 311 nm |
| UVA | 315–400 nm | UVA floresan lambalar 340 nm, UVA LED'ler 365 ila 395 nm |
| VIS | 380–780 nm | 405 nm'den başlayan violet ve mavi LED'ler |
380 ila 400 nm arasında UVA ile görünür bölge birbiriyle örtüşür — standart bu aralığı her ikisine de dahil eder. Bu bölgedeki ışınım hafif bir violet renk olarak algılanabilir ve yine de UVA olarak değerlendirilir. Bu nedenle 405 nm'lik bir kaynak, bakış açısına göre UV kaynağı veya ışık kaynağı olarak adlandırılır.
Doz, birim alana isabet eden enerjidir. Bunu tek bir fotonun enerjisine bölerseniz, birim alandaki foton sayısını elde edersiniz — fotokimya ve fotobiyoloji de işte bu foton sayısına tepki verir. Foton enerjisi dalga boyu arttıkça azaldığından, aynı doz daha uzun dalga boylarında daha fazla foton içerir. 254 nm'de jul başına yaklaşık 1,28 · 10¹⁸ foton bulunurken, 405 nm'de bu değer yaklaşık 2,04 · 10¹⁸'dir. Bir sistemi cıva lambasından UVA LED'lere dönüştüren herkes, yalnızca spektrumu değil, enerji/foton oranını da değiştirir.
Sadece dalga boyu, bir uygulamanın işe yarayıp yaramayacağı hakkında hiçbir şey söylemez. Önemli olan, maddenin o dalga boyunda soğurma yapıp yapmadığıdır: UVA'da soğurma yapan bir fotobaşlatıcı 365 nm'ye tepki verir ve oradaki her bir fotonun daha fazla enerji taşımasına rağmen 254 nm'de büyük ölçüde etkilenmeden kalır. Bir dalga boyunu konumlandırmak, güvenlik değerlendirmesinin yerini de tutmaz — tehlike, aralığın adına değil, etki spektrumuna bağlıdır.
Sıkça Sorulan Sorular
DIN 5031-7'ye göre: UVC 100 ila 280 nm, UVB 280 ila 315 nm, UVA 315 ila 400 nm. Görünür bölge zaten 380 nm'de başlar ve bu nedenle üst UVA ile örtüşür. Diğer kural kümeleri UVA ile görünür bölge arasındaki sınırı 400 nm'ye koyar — sınırda kalan durumlarda hangi standardın uygulandığını kontrol etmekte fayda vardır. Daha fazlası için bkz. spektral aralıklar ve standartlar.
E[eV] = 1239,842 / λ[nm] aracılığıyla. 254 nm 4,88 eV verir, 365 nm 3,40 eV, 405 nm 3,06 eV. Bu sayı, Planck sabiti ile ışık hızının çarpımının temel yüke bölünmesiyle elde edilir.
Dalga sayısı σ = 1/λ, cm⁻¹ olarak ifade edilir ve enerji ile doğrudan orantılıdır. Bu nedenle spektroskopide bantlar arasındaki mesafe nanometre yerine dalga sayısı ile belirtilir: 4670 cm⁻¹'lik bir aralık her yerde aynı enerji farkı anlamına gelirken, 75 nm'lik bir aralık bunu ifade etmez.
254 nm, düşük basınçlı cıva lambasının rezonans hattıdır — çok verimli bir kaynaktan gelen çok dar bir hat. 265 nm ise DNA'nın absorpsiyon maksimumuna daha yakındır ve genellikle 10 ila 12 nm bant genişliğine sahip olan UVC LED'ler tarafından üretilir. Bu nedenle aynı germisidal etkiyi sağlamak farklı dozlar gerektirir; ikisi arasında dönüşüm yapmak için aksiyon spektrumu kullanılması gerekir.
Test yapmadan mümkün değildir. Fotobaşlatıcının yeni dalga boyunda absorbe etmesi gerekir ve joule başına foton sayısı da bununla birlikte değişir. Pratikte, iş parçasının bulunduğu konumda bir doz ölçümüyle birlikte süreç onayının tekrarlanması gerekir. Hesaplama UV doz hesaplayıcısında yer almaktadır.
200 nm'nin altında azot temizlemeli bir VUV sensörü; UVC'de dezenfeksiyon sistemleri için DVGW uyumlu spektral ağırlıklandırılmış bir sensör; UVA'da bir UVA sensörü veya uygun başlığa sahip bir radyometre; görünür bölgede ise bir fotometre veya bir spektroradyometre kullanılır. Explorer her dalga boyu için uygun çözümü belirtir; bunun arkasındaki büyüklükler radyometrik büyüklükler altında açıklanmaktadır.
Yazar: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia, Ettlingen'de bulunan Opsytec Dr. Gröbel GmbH'nin genel müdürüdür ve akredite kalibrasyon laboratuvarının başındadır. KIT Aydınlatma Teknolojisi Enstitüsü'nde darbeli ksenon eksimer deşarjları üzerine yaptığı araştırmaların ardından, şu anda odak noktası optik ışınım ölçüm teknolojisidir. DIN Standartlar Komitesi FNL 7 "Optik Radyasyon"un başkan yardımcısı ve DVGW UV Dezenfeksiyonu Proje Grubu'nun üyesidir.
