Меню

Укажите единицу измерения интенсивности ультрафиолетового излучения выберите один ответ



Разъяснения по использованию терминов при измерении ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение

Комментарии к приказу Минздравсоцразвития 1034н от 09.09.2011года “Об утверждении Перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и производимых при выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда, в том числе на опасных производственных объектах, и обязательных метрологических требований к ним, в том числе показателей точности” , приложение 2 пункт 16: “Измерение интенсивности источников УФ излучения в диапазонах длин волн: (200 – 400) нм”, а так же к Федеральному закону Российской Федерации от 28 декабря 2013 г. N 426-ФЗ “О СПЕЦИАЛЬНОЙ ОЦЕНКЕ УСЛОВИЙ ТРУДА” Статья 13, пункт 3.10 “Интенсивность источников ультрафиолетового излучения в диапазоне длин волн 200 – 400 нанометров;”

“Ультрафиолетовая энергетическая освещенность (облученность)* и интенсивность излучения (облучения) в ультрафиолетовой области спектра являются синонимами и имеют одинаковое определение:

  • Поверхностная плотность потока энергии, падающая на единицу облучаемой площади.

Измеряется в энергетических единицах – Вт/м 2 , Вт/см 2 .

Использование термина интенсивность излучения (облучения) допускается, однако в нормативных документах Госстандарта (государственная поверочная схема, методика выполнения измерений энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,2—0,4 мкм в соответствии с допустимыми уровнями ультрафиолетового (далее — УФ) излучения в производственных помещениях, указанными в санитарных нормах и правилах СанПиН 4557 и др.) в качестве измеряемого параметра указана энергетическая освещенность. Соответственно в документации на средство измерение, в том числе, при государственных испытаниях в целях утверждения типа СИ и сопроводительной документации используется термин энергетическая освещенность ультрафиолетового излучения.

Таким образом, средства измерения сертифицированные для измерения энергетической освещенности предназначенные для измерения энергетической освещенности являются, в тоже время измерителями интенсивности излучения в той же области спектра.
Кроме того, на практике, в литературе по гигиене и охране труда, в том числе справочной и норма-тивно-методической документации, часто используются два близких по сути, но все-таки разных термина – излучение и облучение. Термин “излучение” чаще используется для характеристики ис-точника УФ-излучения, испускающего поток определенной интенсивности, при этом имеется в виду, что этот поток пока только распространяется в пространстве и конкретной поверхности “как бы” еще не достиг. Иными словами, излучение – это термин, имеющий отношение к характеристикам самого источника, это фактически процесс. А вот результат этого процесса – облучение, и этот термин следует использовать, когда речь идет об интенсивности излучения на конкретной поверхности, площади или участке, куда достиг поток ультрафиолетового излучения.

Литература

© Генеральный директор НТП «ТКА», дтн, профессор К.А. Томский

Заведующий лабораторией светотехники СПбГУКиТ, дтн, профессор К.А. Томский

Источник

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерение интенсивности ультрафиолетовой радиации производится или в энергетических единицах или в биологических редуцированных единицах — биодозах. БИОДОЗА — это величина эритемного потока, вызывающая эритему через 6-10 часов после облучения.

Энергетическая единица выражается в милиграмм-калориях на 1 см в минуту.

Биологически редуцированные единицы (биодозы) выражаются в «Эр» (обуслов­лена эритемным действием на кожу) и «бакт» (бактерицидным действием).

«Эр» — эритемный поток ультрафиолетовых лучей с длиной волны 296,7 нм 1 мощностью 1 ватт на единицу площади. Если поток падает на площадь 1 м 2 , то эритемная доза будет равна 1 эр/м 2 Производные величины мэр/м 2 , мкэр/см 2 и т.д.

Для получения эритемы необходимо от 330 до 1000 мкэр в минуту на см 2

«Бакт» — бактерицидный поток излучения с длиной волны 253,7 нм мощностью 1 ватт. Поток излучения, падающий на 1 м 2 , соответствует 1 бакту на 1 м 2 (1 б/м 2 ), производные 1 мб/м 2 , 1 мкб/см 2 .

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ

Существует два метода измерения интенсивности ультрафиолетового излуче­ния: фотохимический и фотоэлектрический.

Фотохимический метод измерения ультрафиолетового излучения основан на способности УФ-лучей разлагать щавелевую кислоту в присутствии азотнокислого уранила U02(NO3)2 до углекислоты и воды. Количество разложившейся щавелевой кислоты пропорционально интенсивности УФ-радиации и продолжительности облучения. По данному способу величину УФ-радиации выражают в миллиграммах разложившейся щавелевой кислоты за единицу времени (час, сутки) и на единицу площади в 1 см 2 . Для определения УФ-радиации студенты проводя1 облучение раствора щавелевой кислоты с азотнокислым уранилом лампами ЭУВ 15 или получают в кварцевых пробирках уже облученный накануне раствор с указанием времени облучения и источника УФ-радиации.

Для измерения УФ-радиации Солнца применяют кварцевые пробирки стандартного размера высотой 150 мм и шириной 25 мм (наружный диаметр). Эти пробирки предварительно покрывают плотным светонепроницаемым слоем серебра, меди, никеля и эмалевой краски. После такой обработки на поверхности пробирок вырезают путем расчистки этого слоя кольцевое окошко, площадь которого (S) точно измеряют и обозначают на стенке пробирки.

В кварцевую пробирку наливают пипеткой 25 или 50 мл 0,1 н. раствора щавелево кислоты, смешанной предварительно с раствором азотнокислого уранила (5,02г на 1 л). Пробирку закрывают резиновой пробкой и устанавливают на месте исследования накануне вечером перед заходом солнца. На следующий день в это же время пробирку убирают и ее содержимое исследуют в лаборатории. Таким путем определяют суммарное количество УФ-радиации за сутки.

Количество щавелевой кислоты до и после экспозиции определяют титрованием 0,1 н. раствором КМn02 в присутствии H2S04 при нагревании до 90-95 о . Разность при титровании дает возможность рассчитать количество УФ-радиации в миллиграммах щавелевой кислоты на 1 см проницаемой кварцевой поверхности за 1 час или за 1 день.

Читайте также:  Ответы как измерить нить

Для измерения УФ-радиации искусственных источников можно использовать не только кварцевые пробирки, но и чашки Петри. В последние наливают те же самые реактивы и в открытом виде ставят для облучения на 20 — 90 мин. на расстоянии от 20 до 100 см от источника, титрование проводится аналогично.

Определение поправочного коэффициента к раствору марганцовокислого калия по щавелевой кислоте.

Анализ начинается с этого определения. Набирают пипеткой в коническую или плоскодонную колбочку 25 мл 0,1 н. раствора щавелевой кислоты и 25 мл дистиллированной воды (азотнокислый уранил сам по себе не изменяет величины тит­ра). Приливают туда же из небольшого мерного цилиндра 5 мл раствора H2S04 и нагревают колбочку на электроплитке до 90 – 95 о (до появления первых пузырьков, но не доводя до кипения). Затем титруют содержимое колбочки раствором КМn04 до бледно-розовой окраски.

Производят расчет поправочного коэффициента К для 0,1 н. раствора КМn04. Пример. На титрование 25 мл щавелевой кислоты израсходовано 26,5 мл КМn04.

К =25,0 : 26,5 =0,943.

Определение количества щавелевой кислоты, оставшейся после экспозиции. Содержимое кварцевой пробирки, облученной УФ-лучами, переливают в колбочку; стенки пробирки смывают небольшим количеством дистиллированной воды и выливают туда же. Затем прибавляют 5 мл раствора H2S04, нагревают жидкость до 90-95 j и титруют раствором КМn04. На основаниии результатов титрования производят расчет щавелевой кислоты, оставшейся после экспозиции. Пример. На титрование всего содержимого кварцевой пробирки с 25мл щавелевой кислоты израсходовано 18,3 мл КМn04. Следовательно, количество щавелевой кислоты, разложившейся под воздействием УФ-лучей, составит: (26,5 -18,3) х К, т.е. 8,2 х 0,943 = 7,73 мл 0,1н. раствора щавелевой кислоты.

Измерение проницаемой поверхности кварцевых пробирок. Наружный диа­метр пробирок строго определенный — 25 мм. Поэтому для расчета проницаемой части таких пробирок необходимо измерить только высоту кольцевого окошка, которая может быть различной. Это измерение производят либо циркулем с отсчетом его показаний на миллиметровой линейке, либо масштабной линейкой, разделенной на миллиметры.

Расчет проницаемой поверхности пробирок производят по формуле:

где: S — поверхность проницаемой части кварцевых пробирок в см 2 ,

2ПR — длина окружности вмм;

а — высота кольцевого окошка вмм.

Пример. 2R = 25мм; 2ПR = 78,54 мм, или 7,85 см; а = 3 мм = 0,3 см; S= 7,85 х 0,3=2,36 см 2 .

При облучении искусственными источниками УФ-лучей определяется только площадь проекции окошечка путем умножения внутреннего диаметра пробирки нa ширину просвета окошечка. Площадь чашки Петри определяется по формуле:

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ РАСЧЕТ.

Интенсивность УФ-радиации по результатаманализа рассчитывают по формуле:

где: А — искомое количество УФ радиации в миллиграммах щавелевой кислоты в единицу времени на 1 см 2 ,

п — разность в количестве миллилитров КМn04, израсходованных на титрование щавелевой кислоты до и после экспозиции кварцевых пробирок;

0,063 — количество миллиграммпв щавелевой кислоты в 1 мл 0,001 н раствора;

К — поправочный коэффициет для раствора КМn04;

S — проницаемая поверхность кварцевых пробирок в см 2 ;

t — время экспозиции в часах (или в минутах, например, при искусственном облучении).

Пример. Определение величины естественной УФ-радиации. Площадь проницаемой поверхности кварцевой пробирки = 2,36 см 2 ; время экспо­зиции от восхода до захода солнца — 8 ч 30 мин. Расход 0,1н раствора КМn04 до экспозиции 26,5 мл, коэффициент поправки к этому раствору — 0,943; расход раствора КМn04 после экспозиции 18,3 мл, разность (26,5 — 18,3) = 8,2.

Расчет: мг щавелевой кислоты в 1 час.

Перерасчет на биодозы. Для искусственных источников УФ-радиации эритемный эквивалент является постоянной величиной в связи с постоянством спектрального состава излучения. Для эритемных Уф-ламп ЭУВ-15 он равен 0,0275 мг/см 2 Если облучать при одинаковых условиях кожу человека и раствор щавелевой кислоты, то при разложении каждых 0,0275 мг/см 2 щавелевой кислоты человек получит 1 биодозу.

Пример. Если при облучении лампой ЭУВ-15 на расстоянии 1 м в течение 1 часа разложилось 0,055 мг/см 2 щавелевой кислоты, то количество биодоз равно:

Для солнечной УФ-радиации эритемный эквивалент всегда будет переменной величиной, и его можно устанавливать лишь для конкретных условий прозрачности атмосферы и высоты солнца над горизонтом. Если облучать в ясную солнечную погоду кожу и раствор щавелевой кислоты, то при разложении каждых 3,7 — 4,1 мг/см 2 щавелевой кислоты человек примерно получит 1 биодозу при высоте солнца 35 – 40 о и 2 биодозы при 60 – 65 о . Поскольку профилактическая доза равна 0,1 — 0,3 биодозы, то индивидуальная чувствительность не имеет существенного значения.

Пример. В утреннее время при облучении солнцем разложилось 3,3 мг/см 2 щавелевой кислоты, а в полдень — 4,6 мг/см 2 в течение 1 часа. Сколько биодоз при этих условиях получит человек?

В утреннее время: биодозы

В полдень: биодозы

Фотоэлектрический метол измерения ультрафиолетового излучения основаннапреобразовании энергии излучения в электрический ток, сила которого измеряется либо микроамперметром, либо счетчиком импульсов напряжения, создаваемого конденсатором, который накапливает фотоэлектрический ток.

Читайте также:  Тесноту связи между двумя альтернативными признаками невозможно измерить с помощью коэффициента

Приборы, предназначенные для определения интенсивности УФ-излучения называются ультрафиолетметрами (УФМ-5) или уфиметрами (УФИ-65).

УЛЬТРАФИОЛЕТМЕТР (УФМ-51) предназначен для определения интенсивности излучения в микроваттах на см 2 и для определения дозы облучения в микроваттах на см 2 в секунду. По дозе излучения можно судить о ее эритемном и бактерицидном действии. Принцип устройства прибора состоит в том, что в фотоэлементах энергия УФ-излучения преобразуется в фотоэлектрический ток, который регистрируется через конденсатор специальным счетчиком. Сурьмяно-цезиевый фотоэлемент служит для определения интенсивности длинноволнового «эритемного» излучения от 290 до 340 нм. Магниевый фотоэлемент — для измерения излучения коротковолнового спектра (бактерицидного) с длиной волны от 220 до 290 нм. В зависимости от спектра УФ-излучения включается соответству­ющий фотоэлемент.

УФИМЕТР(УФИ-65). Принцип устройства аналогичен ультрафиолетметру, только интенсивность излучения выражается в миллиэрах и миллибактах на 1 м 2 , а также в миллиэрах и миллибактах на 1 см 2 в час по дозе излучения.

Все выполненные исследования оформляются протоколом по приведенной ниже форме с гигиеническим заключением интенсивности УФ-радиации на исследованном участке.

Источник

Ультрафиолетовое излучение

Что такое ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между рентгеновским и видимым излучением.

Открытие УФ-излучения стало следующим этапом после обнаружения инфракрасного. Немецкий ученый Иоганн Риттер продолжил поиски излучения далее конца видимого спектра, с более короткими длинами волн, чем у излучения фиолетового цвета.

В 1801 году ему удалось заметить ускорение разложения хлорида серебра при воздействии света за границами фиолетовой области спектра: в течение нескольких минут вещество темнело на свету.

При этом физик понял, что разные зоны спектра оказывают различное влияние на скорость потемнения, а быстрее всего процесс идет на участках, располагающихся непосредственно перед фиолетовой областью.

Это наблюдение Риттер воспринял как знак того, что свет включает 3 компонента:

  1. Инфракрасный или тепловой.
  2. Осветительный или видимый.
  3. Восстановительный или ультрафиолетовый.

В тот период большинство физиков поддержали коллегу. И лишь в 1842 году появились гипотезы о единстве этих трех частей. Они нашли отражение в научных трудах итальянца Мачедонио Меллони и француза Александра Беккереля.

Длина волны ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение бывает:

  1. Ближним, доходящим до поверхности Земли через слои атмосферы.
  2. Дальним, для изучения которого приходится использовать специальные вакуумные приборы, так как оно не доходит до земли, поглощается атмосферой.

Каждый из видов имеет свои свойства, особенности, области применения, характерную только для него длину волны. Так, для ближнего спектра характерна длина волны 380-200 нм. Для дальнего — от 200 до 2 нм.

Единицей измерения длины волны ультрафиолетового излучения является нанометр — нм.

Источники ультрафиолетового излучения, основные виды

Все источники ультрафиолетового излучения подразделяются на 2 основных вида:

  1. Природные, единственным представителем которых является ближайшая к нам звезда Солнце. Диапазон поступающего на поверхность планеты излучения имеет пределы 200-400 нм. При этом концентрация зависит от плотности озонового слоя, высоты земного участка, свойств атмосферы, состояния облачных паров.
  2. Искусственные, к которым относятся эритемные лампы, аппараты для соляриев, лампы-аттрактанты, эксилампы, люминесцентные и ртутно-кварцевые устройства, ксеноновые лампы, высокотемпературная плазма, газоразрядные аппараты.

К искусственным источникам относят еще одну категорию — лазеры. Их работа основана на генерации газов:

Существует также лазер, функционирующий на свободных электронах, позволяющий получать длину волны равную той, что наблюдается в условиях вакуума.

Биологическое воздействие на организмы

Ультрафиолетовые лучи способны изменять химическую структуру клеток и состоящих из них тканей. При этом большей активностью отличаются лучи с длиной волны 280-200 нм: они способы вызывать гемолиз, влиять на липоиды, тканевые белки.

Чрезмерное нагревание вызывает специфическую реакцию со стороны находящихся в коже сосудов. В медицине она называется ультрафиолетовой эритемой. Ее визуальным проявлением выступает появление бурой пигментации. В плане ощущений человек чувствует жжение и боль.

Стандартным ответом на облучение является синтез в коже красящего пигмента меланина. При этом длинноволновые лучи образуют интенсивный загар. Коротковолновые дают менее значительный эффект.

Частота воздействия обуславливает интенсивность выработки меланина: чем чаще кожа подвергается воздействию, тем меньше пигмента она вырабатывает.

Положительное действие ультрафиолета выражается в стимуляции:

  • фосфорно-кальциевого обмена;
  • поглощения тканями кислорода;
  • образования ферментов;
  • углеводного и белкового обмена;
  • регенеративных процессов;
  • фагоцитоза;
  • общего биотонуса.

Позитивным фактором в биологии признается благоприятное воздействие лучей на иммунную систему организма, выработку антител, сопротивляемость вирусам. Кроме того, без ультрафиолета в организме не вырабатывается витамин D, необходимый для развития костных тканей.

Применение УФ-излучения на практике

На практике используют такие характеристики УФ-излучения, как:

  1. Бактерицидное воздействие.
  2. Высокая химическая активность.
  3. Способность вызывать люминесценцию.

Благодаря им, лучи используют для:

  • уничтожения бактерий, включая уничтожение патогенных для млекопитающих микобактерий;
  • избавление от насекомых;
  • обеззараживания помещений;
  • стерилизации медицинских инструментов.

С их помощью можно воздействовать на неживую природу:

  • ионизировать воздух;
  • проводить спектрометрические анализы;
  • исследовать качественный состав минералов, горных пород.

Применение в медицине

Применение ультрафиолета в медицине обусловлено его способностью наносить вред живым организмам — вирусам и бактериям. Примером такого применения является лечение инфекционных заболеваний кожи, горла, носа, ушей.

Читайте также:  Измерение веса беременной женщины алгоритм

Не менее активно врачи используют УФ-лучи при лечении рахита. В этом случае используют их способность стимулировать образование в организме витамина D.

Также ультрафиолет применяется при:

  • травмах костей;
  • воспалительных процессах;
  • обморожениях;
  • ожогах;
  • невралгиях;
  • трофических язвах желудка.

В некоторых случаях врачи прописывают лучевое лечение пациентам с почечной недостаточностью, атеросклерозом.

Источник

Измерение мощности ультрафиолетового излучения и ламп

Давайте начнем с краткого глоссария — ниже приведен список наиболее распространенных терминов, обычно используемых для описания мощности или интенсивности УФ-ламп. Данная статья поможет разобраться всем, кто планирует использовать ультрафиолетовые лампы или ультрафиолетовые сушки, а так же специалистам, которые хотят иметь более полную картину про маркировки и обозначения ультрафиолетового излучения, мер измерений и других сокращения в области УФ полимеризации.

Watt (Ватты) — это общее количество энергии, которое лампа будет излучать при полной мощности. К сожалению, это не является полезным показателем для УФ излучения, потому что ультрафиолетовые лампы крайне неэффективны. Излучение в общей мощности включают в себя; Белый свет, инфракрасное (IR) тепло и существенно низкая доля ультрафиолетовой (UV) энергии.

Watt/cm (Вт/см) — или удельная мощность, «Вт на сантиметр» это то же самое, что Ватты, но разбито на каждый линейный сантиметр дуги УФ лампы (ARC).
Пример: у вас есть 33-сантиметровая дуговая лампа, которая работает при 160 Вт/см.
33 см ARC x 160 Вт/см = 5 280 Вт =

Watt/cm 2 (Вт/см 2 ) — это значение для энергоемкости и если был использован правильный УФ-радиометр; он точно индицирует пиковую выходную мощность ультрафиолетовой лампы. Интенсивность также может быть выражена в более низких уровнях как мВт/см 2 (милливатт) или даже ниже как мкВт/см 2 (микроватт). Часть на конце (/ см2) обозначает квадратный сантиметр. Он представляет размер детектора, используемого в радиометре.
Все радиометры рассчитывают на основе квадратно-сантиметрового датчика, чтобы обеспечить определенную однородность измерений в данной отрасли.

J/cm 2 (Дж/см 2 ) — это значение для дозы энергии и точно описывает общее накопленное воздействие УФ-излучения. Самый просто способом измерения дозы ультрафиолетового излучения это использовать тестовые полоски для замера УФ (есть в продаже в нашем каталоге). Это Вт/см 2 , умноженное на время. Подобно Вт/см 2 , в более низких дозах он может быть представлен как мДж/см 2 (миллиджоуля) или даже ниже, как мкДж/см 2 (микроджоуля). Примечание: 1 джоуль = 1 Вт/см 2 / секунду

Отлично, теперь, когда мы все ориентируемся в данной терминологии в одной плоскости, давайте поговорим.
Мы получаем много запросов от клиентов, которые хотят знать, какое «количество или мощность» нужно для их УФ-оборудования, когда они планируют «высушить» определенные чернила, лаки или другие УФ-материалы. Большинство разочарованы, когда мы не можем дать им точный ответ сразу.
Как правило, лучшим источником для получения этого «числа» должен быть производитель УФ-краскок, покрытий или лака, клея. Однако некомпетентные поставщики наших клиентов дают очень расплывчатые ответы. Хорошим примером является случай, когда спецификация требует «выдержки при использовании типичной УФ-лампы 1 кВт для отверждения». Просто из глоссария выше вы уже знаете, что это данная информация практически бесполезная. Вот несколько дополнительных пунктов о том, почему это так:

  • Что такое стандартная ультрафиолетовая лампа 1 кВт? Это ртутная лампа или с добавкой как Железо или Галлий? Это спектрально три разные лампы, но все они доступны в 1 кВт.
  • Что такое УФ-лампа? Корпус (кассеты) УФ лампы имеют отражатели, окружающие колбу для перенаправления энергии лампы на материал. Эти отражатели различаются, потому что они предназначены для разных целей. Форма отражателя или эллипса, влияет на количество ультрафиолета в конечном итоге получаемого на точку и интенсивность этого ультрафиолета. Вы можете поместить одну и ту же ртутную лампу 1 кВт в несколько различных корпусов УФ-отражателей и получить столько же разных результатов. Но в практике данный показатель имеет незначительную корреляцию.
  • Насколько чист отражатель и когда менять на новую ультрафиолетовую лампу? Обычная ультрафиолетовая лампа электродного ртутного типа имеет срок полезного использования 1000 часов работы, металлогалогенные присадки снижают срок службы и это всего около 500 часов. Отражатель алюминия становится мутным из-за воздействия ультрафиолета и озона. Это обесцвечивание так же происходит от сильного нагрева и может стать точечным и кривым от грязи, которая припеклась во время работы. Отражатель отвечает за отражение около 50% или более энергии ультрафиолета излучаемого лампой на материал. Таким образом грязный отражатель влияет на интенсивность ультрафиолетового излучения даже если установлена ​​новая лампа.
  • Когда вы в последний раз проверяли состояние корпусов ламп, расстояние до материала или фокусировку ультрафиолетовых ламп в камере отражателя? Некоторые виды корпусов ламп имеют очень точную точку фокусировки и интенсивность ультрафиолетового излучения также экспоненциально уменьшается на расстоянии. В высокопроизводительных системах (от 200 Вт/см) чаще при флексопечати при незначительном изменении одного из параметров (фокусное расстояние, положение лампы, сдвиг геометрии отражателя) может изменить качество полимеризации в худшую сторону. Так же мутное кварцевое стекло так может стать серьезной причиной плохой полимеризации.

Источник