DE2810943A1

DE2810943A1 - Measurement of short wavelength UV radiation - using filter with fluorescent wavelength to re-emit radiation in red range which is then monitored

Info

Publication number: DE2810943A1
Application number: DE19782810943
Authority: DE
Inventors: Josef Pirkl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-14
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1979-09-27

Abstract

Short wave length ultra-violet radiation from gas discharges is monitored in system containing filters and radiation sensors. The system contains a radiation screen coated with a fluorescent material which is only sensitive to short wavelength UV radiation (UV-C), esp. in line 253.7 mu m. The re-emitted radiation from this is in the red band. It passes through a red filter to remove visible radiation and the resulting signal measured. Used to measure short wave UV in the radiation from gas discharges. Method avoids the problems associated with filters for transmitting only UV which tend to fatigue. Gives a precise measurement very quickly, with easy manipulation and long life.

Description

"Vorrichtung zur Messung des kurzwelligen, ultravioletten"Device for measuring the short-wave, ultraviolet

Spektrums von Gasentladungen" Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des kurzwelligen, ultravioletten Spektrums von Gasentladungen, unter Verwendung von Filtern und Strahlungsempfängern. Spectrum of gas discharges "The invention relates to a device for measuring the short-wave, ultraviolet spectrum of gas discharges, under Use of filters and radiation receivers.

Zu diesem Zweck ist eine Vorrichtung bekannt geworden, welche einen Ultraviolettfilter der Type UG5 aufweist, welches den größten Teil des sichtbaren Spektrums der Gasentladung,z.B. der Strahlung eines Quecksilberdampf-Niederdruckstrahlers, ausfiltert. Das verbleibende ultraviolette Licht wird einem Leuchtschirm zur Fluoreszenzanregung zugeführt und mit dessen sichtbarem Fluoreszenzlicht einem lichtelektrischen Empfänger, z . B. einem Fotoelement, Fotowiderstand oder einem Fototransistor, zugeleitet, und diesen ansteuert. Diese bekannte Anordnung weist jedoch erhebliche Nachteile auf, da das Ultraviolettfiltermaterial in vergleichsweise kurzer Zeit im Hinblick auf seine Durchlässigkeit für den kurzwelligen ultravioletten Spektralbereich eine starke Abnahme erleidet, welche selbst bei sehr langer Bestrahlung niemals einen Sättigungswert erreicht. Dies hat eine schnelle und intensive Nachdunklungdes UV-Filters zur Folge, so daß große Meßfehler unvermeidbar sind und die bekannte Vorrichtung daher insbesondere für einen Dauerbetrieb ungeeignet ist.For this purpose, a device has become known which one Ultraviolet filter of the type UG5, which has the largest part of the visible Spectrum of the gas discharge, e.g. the radiation of a mercury vapor low pressure lamp, filters out. The remaining ultraviolet light is sent to a fluorescent screen to excite fluorescence fed and with its visible fluorescent light a photoelectric receiver, z. B. a photo element, photo resistor or photo transistor, fed, and controls it. However, this known arrangement has considerable disadvantages on because the ultraviolet filter material in a comparatively short time in view on its permeability for the short-wave ultraviolet spectral range suffers a strong decrease, which never even with very long irradiation Saturation value reached. This results in a quick and intensive darkening of the UV filter result, so that large measurement errors are unavoidable and the known device therefore especially for continuous operation is unsuitable.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche in einfacher und schneller Weise eine exakte Messung des kurzwelligen, ultravioletten Spektrums ermöglicht, wobei überdies eine leichte und schnelle Handhabung sowie eine große Lebensdauer gegeben sind.On the basis of this prior art, the object of the invention is to be found based on, avoiding the aforementioned disadvantages, a device of the initially called type to create an exact measurement in a simple and quick manner of the short-wave, ultraviolet spectrum, with a slight and quick handling as well as a long service life are given.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß diese einen mit einer Leuchtstoffschicht versehenen Leuchtschirm aufweist, dem im Strahlengang ein Filter nachgeordnet ist, welches sich vor dem Strahlungsempfänger befindet.According to the invention this is achieved in that this one with has a luminescent screen provided with a luminescent layer, the one in the beam path Downstream filter, which is located in front of the radiation receiver.

Bekanntlich setzt sich eine Quecksilberdampf-Niederdruckentladung aus den nachstehend angegebenen Spektrallinien mehr oder weniger großer Intensität zusammen: Einer sehr starken, kurzwelligen Linie der Wellenlänge 253,7 nm im W-C-Bereich, den Linien 296,8 nm, 302,3 nm, 312/313 nm und 365/366 nm im W-B- und W-A-Bereich, den Linien 404,7 nm und 435,8 um im sichtbaren, violetten und blauen Spektralbereich, der grünen Linie 546,1 nm und einer sehr schwachen Linie im Gelb-Orange-Bereich mit der Wellenlänge 577/79 um.As is well known, a low-pressure mercury vapor discharge occurs from the spectral lines given below of greater or lesser intensity together: a very strong, short-wave line with a wavelength of 253.7 nm in the W-C range, the lines 296.8 nm, 302.3 nm, 312/313 nm and 365/366 nm in the W-B and W-A range, the lines 404.7 nm and 435.8 µm in the visible, violet and blue spectral range, the green line 546.1 nm and a very faint line in the yellow-orange range with the wavelength 577/79 um.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung fällt das gesamte Spektrum einer Gasentladung, beispielsweise eines Quecksilberdampf-Niederdruckentladungsstrahlers, auf den Leuchtschirm, dessen Leuchtstoffschicht ausschließlich durch die kurzwellige W-Strahlung, insbesondere durch die Spektrallinie 253,7 nm, zur Fluoreszenz angeregt wird. Die Leuchtstoffschicht, deren Emission im roten Spektralbereich liegt, ist auf einen Glasträger, z.B. aus normalem Fensterglas, aufgebracht. Wie gesagt, erregt die Linie 253,7 um im UV-C-Bereich den Leuchtstoff auf dem Leuchtschirm zur Emission im roten Spektralbereich. Die vier ultravioletten Linien im W-B- und UV-A-Bereich, die nicht an der Fluoreszenzerregung beteiligt sind, werden in dem Glasträger des Leuchtschirmes absorbiert. Ein nachgeschaltetes Rotfilter absorbiert die restlichen sichtbaren Linien der Quecksilberdampf-Niederdruckentladung, so daß nur das rote Emissionslicht des Leuchtschirmes über das Rotfilter im lichtelektrischen Empfänger für den Meßvorgang zugeführt wird.In the case of the device according to the invention, the entire spectrum falls into one Gas discharge, for example a mercury vapor low-pressure discharge lamp, on the luminescent screen, the luminescent layer of which is exclusively due to the short-wave UV radiation, in particular by the 253.7 nm spectral line, excited to fluorescence will. The phosphor layer, the emission of which is in the red spectral range, is applied to a glass support, e.g. made of normal window glass. As I said, excited the line 253.7 .mu.m in the UV-C range the phosphor on the luminescent screen for emission in the red spectral range. The four ultraviolet lines in the W-B and UV-A range, which are not involved in the fluorescence excitation are in the glass slide of the Absorbs fluorescent screen. A downstream red filter absorbs the rest visible lines of the mercury vapor low pressure discharge, so only the red Emission light from the fluorescent screen through the red filter in the photoelectric receiver is supplied for the measuring process.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es auch möglich, die rotemittierende Leuchtstoffschicht unter Verzicht auf einen separaten Glasträger unmittelbar auf der Vorderseite des Rotfilters aufzutragen. Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ausschließlich die Intensität der Quecksilberdampflinie 253,7 um gemessen.According to a further proposal of the invention, it is also possible the red-emitting phosphor layer without a separate glass substrate to be applied directly to the front of the red filter. Through this design the The device according to the invention is exclusively the intensity of the mercury vapor line Measured 253.7 µm.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann anstelle eines Rotfilters auch ein Gelb-Grün-Filter dem Leuchtschirm nachgeschaltet werden. Der Leuchtschirm ist in diesem Falle mit einem Leuchtstoff grüner Lumineszenz beschichtet, der ebenfalls nur durch das kurzwellige W-C-der Linie 253,7 nm angeregt wird. Auch bei dieser Ausführung werden die vier Linien im W-B- und W-A-Bereich, die nicht an der Fluoreszenzerregung beteiligt sind, von dem Glasträger des Leuchtschirmes absorbiert. Die beiden violetten und blauen Linien des sichtbaren Quecksilberdampf-Spektrums werden durch das nachgeschaltete Gelb-Grün-Filter ausgeschaltet, so daß lediglich die grüne Spektrallinie 546,1 nm gemeinsam mit dem grünen Fluoreszenzlicht des Leuchtschirmes auf den lichtelektrischen Empfänger gelangen. Diese Ausführung ist besonders geeignet für Messungen, bei denen ein Grundpegel an Lichtintensität über den lichtelektrischen Empfänger, unabhängig von der emittierten UV-Energie der Quecksilberdampf-Entladung die Funktion dieser Lichtquelle anzeigen soll.According to a further proposal of the invention, instead of a red filter a yellow-green filter can also be connected downstream of the fluorescent screen. The luminescent screen is coated in this case with a fluorescent green luminescence, which is also is only excited by the short-wave W-C-line 253.7 nm. Even with this one Execution will be the four lines in the W-B and W-A areas that are not involved in the fluorescence excitation are involved, absorbed by the glass support of the luminescent screen. The two purple ones and blue lines of the visible mercury vapor spectrum are followed by the Yellow-green filter switched off, so that only the green spectral line 546.1 nm together with the green fluorescent light of the fluorescent screen on the photoelectric Recipient. This version is particularly suitable for measurements where a base level of light intensity via the photoelectric receiver, independently the function of the mercury vapor discharge from the emitted UV energy Light source should show.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Ausführungsform, bei welcher auf die Verwendung von Farbfiltern verzichtet und das gesamte sichtbare Spektrum der Gas entladung durch den Leuchtschirm auf den lichtelektrischen Empfänger fällt und gemeinsam mit dem Lumineszenzlicht für den Meßvorgang verwertet wird.The invention also extends to an embodiment in which dispensed with the use of color filters and all of the visible Spectrum of the gas discharge through the fluorescent screen to the photoelectric receiver falls and is used together with the luminescent light for the measuring process.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Abb. 1 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäß Anordnung ohne Gehäuse und elektrisches Zubehör und Abb. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Abb. 1.Embodiments of the invention are detailed with reference to the drawing explained, namely shows: Fig. 1 in a schematic representation of the invention Arrangement without housing and electrical accessories and Fig. 2 a modified embodiment of Fig. 1.

Mit 1 ist ein Gasentladungsstrahler in Form eines Quecksilberdampf-Niederdruckentlalungsstrahlers bezeichnet, dessen kurzwelliges, ultraviolettes Spektrum gemessen werden soll.With 1 is a gas discharge lamp in the form of a mercury vapor low pressure discharge lamp whose short-wave, ultraviolet spectrum is to be measured.

Zu diesem Zwecke ist in den Strahlengang die erfindungsgemäße Vorrichtung eingebracht, welche aus dem Leuchtschirm 2, dem Filter 3 sowie dem Strahlungsempfänger 4 in Form eines lichtelektrischen Empfängers besteht.For this purpose, the device according to the invention is in the beam path introduced, which consists of the luminescent screen 2, the filter 3 and the radiation receiver 4 in the form of a photoelectric receiver.

Bei der Ausführung nach Abb. 1 fällt das gesamte Spektrum des Strahlers 1 auf den Leuchtschirm 2, dessen Leuchtstoff so beschaffen ist, daß dieser ausschließlich durch die kurzwellige UV-Strahlung, insbesondere durch die Linie 253,7 nm, zur Fluoreszenz angeregt wird. Die Leuchtstoffbeschichtung, deren Emission im roten Spektralbereich liegt, ist auf einen Glasträger aus normalen Fensterglas aufgebracht Die Linie 253,7 nm erregt den Leuchtstoff des Schirmes 2 zur Emission im roten Spektralbereich. Die vier ultravioletten Linien des W-B- und UV-A-Bereiches werden in dem Glasträger des Leuchtschirmes 2 absorbiert Das nachgeschaitete Rotfilter 3 absorbiert die restlichen sichtbaren Linien der Quecksilberdampf-Niederdruckentladung, so daß nur das rote Emissionslicht des Leuchtschirmes 2 über das Rotfilter 3 dem Strahlungsempfänger 4 für den Meßvorgang zugeführt wird. Diese Ausführung eignet sich für besonders genaue Messungen.In the design according to Fig. 1, the entire spectrum of the radiator falls 1 on the luminescent screen 2, whose luminescent material is such that it is exclusively by the short-wave UV radiation, in particular by the line 253.7 nm, to the Fluorescence is excited. The fluorescent coating, its emission in the red Spectral range is applied to a glass support made of normal window glass The line 253.7 nm excites the phosphor of the screen 2 to emit in the red spectral range. The four ultraviolet lines of the W-B and UV-A regions are in the glass slide of the luminescent screen 2 absorbed The downstream red filter 3 absorbs the rest visible lines of the mercury vapor low pressure discharge, so only the red Emission light of the luminescent screen 2 through the red filter 3 to the radiation receiver 4 is supplied for the measuring process. This version is particularly suitable for accurate measurements.

Bei der Awführungsform nach Abb. 2 wird die grüne Quecksilberdampflinie der Wellenlänge 546,1 um unbeeinflußt gelassen und anstelle des Rotfilters 3 ein Gelb-Grün-Filter 5 dem Leuchtschirm 2 nachgeschaltet. Der Leuchtschirm 2 ist bei dieser Ausführung mit einem Leuchtstoff grüner Lumineszenz beschichtet, der ebenfalls nur durch das kurzwellige UV, nämlich der Linie 253,7 um, angeregt w Wie bei der Ausführung nach Abb. 1 werden auch hier die vier Linien des UV-B- und IJV-A-Bereiches, die nicht an der Fluoreszenzerregung beteiligt sind, von dem Glasträger des Leuchtschirmes 2 absorbiert. Die beiden violetten und blauen Linien des sichtbaren Quecksilberdampf-Spektrums werden durch das nachgeschaltete Gelb- bzw. Grünfilter 5 ausgeschaltet, so daß ledigl-ich die grüne Spektrallinie 546,1 nm gemeinsam mit dem grünen Fluoreszenzlicht des Leuchtschirmes 2 auf den Strahlungsempfänger 4 gelangen.In the embodiment according to Fig. 2, the green mercury vapor line is of the wavelength 546.1 um left unaffected and instead of the red filter 3 a Yellow-green filter 5 connected downstream of the luminescent screen 2. The screen 2 is at this version coated with a fluorescent green luminescence, which is also only excited by the short-wave UV, namely the line 253.7 μm w As with the According to Fig. 1, the four lines of the UV-B and IJV-A area are also shown here, which are not involved in the fluorescence excitation, from the glass carrier of the luminescent screen 2 absorbed. The two purple and blue lines of the visible Mercury vapor spectrum are switched off by the downstream yellow or green filter 5, so that only I the green spectral line 546.1 nm together with the green fluorescent light of the luminescent screen 2 reach the radiation receiver 4.

Diese Ausführung eignet sich besonders für solche Anwendungen, bei denen ein Grundpegel an Lichtintensität über den lichtelektrischen Empfänger die Funktion dieser Lichtquelle anzeigen soll, ungeachtet der emittierten UV-Energie der Quecksilberdampf-Lampe.This version is particularly suitable for such applications which a basic level of light intensity via the photoelectric receiver the The function of this light source should indicate, regardless of the emitted UV energy the mercury vapor lamp.

Die letztbeschriebene Ausführungsform kann in abgeänderter Form auch so ausgeführt werden, daß vollständig auf die Verwendung von Farbfiltern verzichtet wird und somit das gesamte sichtbare Spektrum der Quecksilberdampf-Niederdruckentladung durch den Leuchtschirm auf den lichtelektrischen Empfänger fällt und gemeinsam mit dem Lumineszenzlicht für den meßvorgang verwertet wird.The last-described embodiment can also be modified in a modified form be designed in such a way that the use of color filters is completely dispensed with and thus the entire visible spectrum of the low-pressure mercury vapor discharge falls through the fluorescent screen onto the photoelectric receiver and together with the luminescent light is used for the measuring process.

Infolge ihrer physikalischen, biologischen und fotochemischen Wirkungen finden UV-Strahlungsellen vielfach Anwendung. So werden Niederdruck-Gasentladungsstrahler, beispielsweise für die Entkeimung von Flüssigkeiten, Gas oder Luft, eingesetzt.As a result of their physical, biological and photochemical effects UV radiation cells are widely used. This is how low-pressure gas discharge lamps, for example for the disinfection of liquids, gas or air.

Zu diesem Zweck ist es von Bedeutung, die ordnungsgemäße Wirkung, d.h. Aussenden von kurzwelliger UV-Strahlung, kontrollieren zu können, damit etwa in ihrer Leistung nachlassende Strahl er auf möglichst einfache und schnelle Weise ermittelt werden können.For this purpose it is important to ensure the proper effect, i.e. emission of short-wave UV radiation, to be able to control it, for example in the easiest and fastest way possible can be determined.

Zu diesem Zwecke kann die erfindungsgemäße Vorrichtung Verwendung finden, weil diese eine schnelle und sichere Kontrolle auf einwandfreie Funktionsfähigkeit ermöglicht.The device according to the invention can be used for this purpose because this is a quick and reliable check for proper functionality enables.

Die Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung können in einem handlichen Gehäuse hintereinander angeordnet an, so daß durch einfaches Überfahren mit der dem Leuchtschirm 2 zugeordneten Öffnung des nicht weiter dargestellten Gehäuses, welches die gezeigten Bauteile umfaßt, der Strahler 1 überprüft werden kann.The components of the device according to the invention can be used in a handy Housing arranged one behind the other, so that by simply driving over with the the luminescent screen 2 associated opening of the housing, not shown, which includes the components shown, the radiator 1 can be checked.

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Claims

1) Josef Pirkl Im Bergersiepen 23 4030 Ratingen 6 - Hösel 2) Otto Meerkamm Dorotheenstraße 21 4300 Essen 1 PATENT CLAIMS: 0 Device for measuring the short-wave, ultraviolet spectrum of gas discharges, using of filters and radiation receivers, characterized in that these have one a luminescent screen (2) provided with a luminescent layer, the one in the beam path a filter (3,5) is arranged downstream, which is located in front of the radiation receiver (4) is located.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the phosphor is designed in such a way that this can only be achieved by the short-wave UV radiation (UV-C) is excited to fluorescence.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the phosphor is excited to fluorescence by the line 253.7 nm.

4. Device according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that the Leuchtsotff is designed so that its emission lies in the red spectral range.

5. Device according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that the phosphor layer is applied to a glass substrate is.

6. Device according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that the filter (3) is designed as a red filter.

7. The device according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that the fertilizer layer is on the front of the Filters (3), (5) is located.

8. The device according to claim 1 and / or one or more of the following, characterized in that a yellow-green filter is used as the filter (5) and a phosphor whose emission maximum is in the green spectral range.

9. Device for measuring the short-wave, ultraviolet spectrum of gas discharges, using radiation receivers, in particular after one or more of the preceding Claims, characterized 9 that this has a luminescent screen (2) provided with a luminescent layer, which is located in front of the radiation receiver (4).