紫外剂量是辐照度与照射时间的乘积。它回答了在固化粘合剂、消毒表面或进行老化测试等工艺过程中,表面实际接收到多少辐射能量这一问题。本计算器使用以 mW/cm² 为单位测得的辐照度和以 s 为单位的时间,返回以 mJ/cm² 和 J/cm² 表示的剂量。
它的价值在于规划:在搭建产线之前,您可以估算达到所需剂量所需的照射时间,以及现有光源能否满足要求。您同样可以检查两套辐照度不同的装置是否产生相同的剂量。
该计算假设辐照度在整个照射过程中保持恒定,且是在工件所在位置测得的。只有通过在真实工艺条件下使用已校准的辐射计或剂量计进行测量,剂量才具有约束力——Opsytec 在自己的实验室中制造并校准这些仪器。
如果您需要其他辐射度量换算,可在辐射度计算器中查阅;如果您想要测量剂量而非计算剂量,请参见正确测量紫外剂量与辐照度。
基础知识
辐照量——通常称为紫外剂量——是辐照度对时间的积分。对于恒定辐照度,该关系简化为 H = E · t,其中 E 为辐照度,t 为时间,H 为剂量。将 E 以 mW/cm² 输入,t 以 s 输入,即可得到以 mJ/cm² 表示的 H。在 SI 单位制中,1 mW/cm² 精确等于 10 W/m²,1 mJ/cm² 精确等于 10 J/m²。该计算器内部以 SI 单位进行运算,仅对最终结果进行四舍五入。
某粘接接头受到 50 mW/cm² 的辐照,持续十秒。H = 50 mW/cm² · 10 s = 500 mJ/cm² = 0.5 J/cm² = 5000 J/m²。反之,若目标剂量为 500 mJ/cm²,在 50 mW/cm² 辐照度下需要 10 s。
如果辐照度在工艺过程中发生变化——例如工件经过光源、灯管预热或老化——那么 E · t 的乘积只是一个近似值;真正重要的是随时间的积分值,而这可以由剂量计直接测量。剂量同样只是一个纯能量指标:它无法说明波长是否与光引发剂、生物体或测试标准相匹配。两个剂量相同但光谱不同的工艺,可能会产生完全不同的结果。
常见问题
紫外剂量是指单位面积接收到的辐射能量。实际应用中通常以 mJ/cm² 表示,在国际单位制中以 J/m² 表示。1 mJ/cm² 等于 10 J/m²。准确的术语是辐照量;「剂量」是通用的简称。
换算系数为 10:1 mJ/cm² = 10 J/m²。因此,500 mJ/cm² 等于 5000 J/m²,或 0.5 J/cm²。
从算术上看,剂量是相同的。但效果是否相同则是另一回事——这需要倒易律成立。在紫外固化中,当辐照度非常高时,倒易律可能失效,因为光引发剂在局部被消耗,或氧阻聚的表现有所不同。若有疑问,应对工艺变体本身进行测试,而不仅仅是剂量。
常见原因如下:测量辐照度时所处的距离或位置与工件实际所处的位置不同;测量时灯已预热,而在实际工艺过程中灯未预热;或者传感器所评估的光谱范围与光源发出的光谱范围不同。
为确保设计安全,应采用工作区域内的最低值——它决定了所需剂量最后在何处达到。辐照度在该区域内的变化程度可通过紫外LED仿真或一系列辐射计测量结果来体现。
是的。不注明所评估光谱范围的剂量数值是无法比较的。典型的表述方式为"1000 mJ/cm² UV-A(315~400 nm)"。所测量的范围取决于传感器——请参见紫外传感器查找工具。
可使用在整个工艺过程中进行积分测量的移动式剂量计,或使用永久安装、持续监测辐照度的传感器。两种方法均在正确测量紫外剂量与辐照度中有详细说明。