DE2300213B2

DE2300213B2 - Gerät zur Messung der Strahlungsdosis von ultravioletter Strahlung

Info

Publication number: DE2300213B2
Application number: DE2300213A
Authority: DE
Inventors: Karl Grenchen Adler; Georges Feldbrunnen Ducommun
Original assignee: Biviator Sa Genf (schweiz)
Current assignee: Biviator Sa Genf (schweiz)
Priority date: 1972-01-14
Filing date: 1973-01-03
Publication date: 1975-02-13
Also published as: FR2167944B1; CA966329A; FR2167944A1; JPS4882881A; CH546950A; DE2300213A1; IT978028B; US3851970A; GB1388351A

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung der Strahlungsdosis im erythemerzeugenden Bereich, mit einem eine Photozelle umfassenden optischelektrischen Wandler und einer Schaltung zur Integra- tion des vom optisch-elektrischen Wandler abgegebenen Signals, die bei Erreichen einer bestimmten Dosis ein Signal abgibt. Geräte dieser Art werden z. B. benötigt bei der UV-Therapie und beim Sonnenbad, um die zulässige Expositionszeit bzw. Dosis zu ermitteln.

Bekannt sind nach dem sogenannten UV-Resist-Verfahren arbeitende Geräte, bei denen die Verbindung mit besonderen Filtern die wirksame UV-Strahlung auf eine lichtempfindliche Schicht einwirkt, welche durch die photo-chemische Reaktion nach entsprechender Entwicklung eine Dicke erreicht, die als Maß für die UV-Dosis gelten kann. Diese Geräte gestatten zwar eine genaue Ermittlung der Dosis, sind jedoch praktisch nur für Laboratorien geeignet.

Es sind ferner Geräte bekannt, bei denen als Detektor UV-empfindliche Röhren verwendet werden, deren spektrale Empfindlichkeit jedoch sehr breitbandig ist. Diese Geräte sind daher ungeeignet für eine Messung nur der wirksamen UV-Strahlung. Außerdem weisen diese Geräte alle bekannten Nachteile von Röhrenverstärkern hinsichtlich Dimensionen, mechanischer Empfindlichkeit, Energieversorgung usw. auf.

Aus der DL-PS 81 431 ist auch eine Vorrichtung bekannt, die die keimtötende Wirkung im Spektralbereich um 253 nm einer UV-Röhre überprüft. Diese Vorrichtung ist jedoch zur Messung und Anzeige der Strahlungsdosis im wirksamen Bereich nicht brauchbar.

Aus der DT-PS 695 293 ist eine Anordnung zur Anzeige des Erreichens einer Bestrahlungsdosis bekannt, wobei auch die erythemwirksame Strahlung erfaßt wird Diese Anordnung weist einen sehr breitbandigen strahlungsempfindlichen Widerstand auf, mit dem sowohl Lichtstrahlung als auch UV- oder Röntgenstrahlen erfaßt werden können, und eine Schaltung mit unter anderem Glimmlampen zur Integration der Strahlungsinten.'ität, jedoch keine Filter; außerdem ist dieses Gerät nicht für den Batteriebetrieb geeignet. Zur genauen Erfassung des erythemwirksamen Bereichs allein, insbesondere des natürlichen Sonnenlichtes ist es jedoch unerläßlich diesen wirksamen Bereich herauszufiltern, da vor allem der ozon-unabhängige Anteil des UV-ABereiches, also von 335 bis 380 nm, die Messungen sehr stark beeinträchtigen kann.

Es wäre im Prinzip möglich, dazu ein Interferenzfilter der Art zu nehmen, wie er in der US-PS 3 366 789 beschrieben wird. Für die vorliegende spezielle Aufgabe wäre jedoch ein schmalbandiges spezielles Interferenzfilter notwendig, welches zu unverhälntismäßig hohen Kosten führen würde.

Es ist demgegenüber das Ziel der Erfindung, ein Gerät zu schaffen, welches obige Nachteile nicht aufweist und das klein, unempfindlich und billig herstellbar ist und sich sowohl für das Laboratorium als auch für den täglichen Gebrauch, z. B. am Strand, eignet und welches ein selektives Erfassen der wirksamen künstlich erzeugten und natürlichen UV-Strahlung erlaubt. Das erfindungsgemäße Gerät ist gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale:

a) daß vor dem optisch-elektrischen Wandler ein aus zwei Kantenfiltern bestehendes, UV-durchlässiges Filter angeordnet ist,

b) daß der optisch-elektrische Wandler einen optischen Wandler zur Umwandlung der vom Filter durchgelassenen UV-Strahlung in sichtbares, durch die Photozelle in ein elektrisches Signal überführbares Licht aufweist,

c) daß die Charakteristiken der Kantenfilter und des optisch-elektrischen Wandlers derart aufeinander abgestimmt sind, daß nur der UV-Strahlungsbereich von 300 bis 315 nm erfaßt wird,

d) daß an den Ausgang des optisch-elektrischen Wandlers ein Verstärker angeschlossen ist, der derart ausgebildet ist, daß ein an den Verstärker angeschlossenes. Meßinstrument dne der Strahlungsleistung irn Bereich von 100 nW/cm² bis 1 mW/cm² linear proportionale Anzeige liefert.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welcher

F i g. 1 schematisch den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des Gerätes,

F i g. 2 die Empfindlichkeitskurven der Meßzelle mit und ohne Filter zeigt.

Ein Beispiel eines Gerätes weist hinter einer angedeuteten öffnung 1 eir, Filtergehäuse 2 mit mindestens je einem das Infrarot abschneidenden Kantenfilter 9, mit der Dimension: Dicke 6 mm, Fläche 50 χ 50 mm und einem zweiten, das sichtbare Licht abschneidenden Kantenfilter 10, Dicke 2 mm, Fläche 50 χ 50 mm, auf. Dahinter befindet sich eine Meßzelle 3, in der der optische Wandler 4 und der photoelektrische Wandler 5 zusammengefaßt sind, wobei der Wandler 4 die Aufgabe hat, ultraviolette Strahlung in sichtbares Licht umzuwandeln, auf welches die Photozelle 5 empfindlich ist.

Die von der UV-Me:ßzelle 3 abgegebene Spannung wird über eine Verstärkerschaltung 6 an ein direktanzeigendes, in μW/cm² geeichtes Instrument 7 angelegt.

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Die Spannungskurve aus der Meßzelle wird in beispielsweise drei Bereiche aufgeteilt, wobei jeder Bereich durch Impedanzanpassung unter Verwendung von je einem genau abgleichbaren Widerstand, einem genau abgeglichenen stabilisierten Spannungsregler und von einem Operationsverstärker so korrigiert wird, daß eine annähernd über den ganzen Meßbereich von beispielsweise 100 nW/cm² bis 1 mW/cm² lineare Skatenanzeige resultiert. Der Verstärker und/oder das Anzeigegerät 7 müssen dabei natürlich für verschiedene Empfindlichkeitsbereiche umschaltbar sein.

Ferner ist es von Vorteil, den Eingang des Verstärkers 6 so Siochohmig auszubilden, daß die Eingangsimpedanz weit über dem Innenwiderstand der Photozelle 5 für alle vorkommenden Meßbereiche liegt.

Mit dem Ausgang des Verstärkers 6 ist ferner eine Schaltstufe 8 verbunden, die beispielsweise dazu dient, die Strahlungsintensität zu integrieren und beim Erreichen einer besünimten Dosis einen UV-Strahler auszuschalten oder einen Alarm auszulösen.

Bei der in F i g. 1 schematisch dargestellten Anordnung gelingt es, durch die Gesamtheit der Charakteristiken der Filter 2, des Wandlers 4 und der Photozelle 5 eine Empfindlichkeitskurve ;2 gemäß F i g. 2, ausgehend von Kurve 11, die ohne Filter aufgenommen wurde, zu erzielen. Man erkennt, daß der Bereich höchster Empfindlichkeit zwischen den Stellen A und B bei einem Wellenlängenbereich von etwa 305 bis 318 nm liegt. Der Bereich der wirksamen UV-Strahlung liegt

ίο bei Wellenlängen von 300 bis 315 nm. Die dargestellte Anordnung gestattet somit, insbesondere durch die Dicke und Art der Filter, in praktisch idealer Weise außerhalb dieses Bereiches liegende UV-Strahlung auszuscheiden und wirklich nur die wirksame Strahlung zu messen, wobei es von großer Wichtigkeit ist, die gesamte Meßfläche auszunützen, was nur durch eine richtige Dimensionierung der Filter zu erzielen ist, wobei die Bedingung ist, daß der Winkel λ in F i g. 1 mindestens 30° ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gerät zur Messung der Strahlungsdosis von ultravioletter Strahlung im erythemerzeugenden Bereich, mit einem eine Photozelle umfassenden optisch-elektrischen Wandler und einer Schaltung zur Integration des vom optisch-elektrischen Wandler abgegebenen Signals, die bei Erreichen einer bestimmten Dosis ein Signal abgibt, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale:

a) daß vor dem optisch-elektrischen Wandler (4, 5) ein aus zwei Kantenfiltern (S, 10) bestehendes, UV-durchlässiges Filter angeordnet ist,

b) daß der optisch-elektrische Wandler einen optischen Wandler (4) zur Umwandlung der vom Filter (9, !O) durchgelassenen UV-Strahlung in sichtbares, durch die Photozelle (5) in ein elektrisches Signal überführbares Licht aufweist,

c) daß die Charakteristiken der Kantenfilter (9, 10) und des optisch-elektrischen Wandlers derart aufeinander abgestimmt sind, daß nur der UV-Strahlungsbereich von 300 bis 315 mm erfaßt wird,

d) daß an den Ausgang des optisch-elektrischen Wandlers (4, 5) ein Verstärker (6) angeschlossen ist, der derart ausgebildet ist, daß ein an den Verstärker (6) angeschlossenes Meßinstrument (7) eine der Strahlungsleistung im Bereich von lOOnW/cm² bis 1 mW/cm² linear proportionale Anzeige liefert.