DE526971C

DE526971C - Procedure for measuring and metering radiation intensities

Info

Publication number: DE526971C
Application number: DEI36413D
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Frankenburger; Dr Edith Weyde
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1928-12-08
Filing date: 1928-12-08
Publication date: 1931-06-12

Description

Verfahren zur Messung und Dosierung- von Strahlungsintensitäten Im Hauptpatent 489 47I ist ein Verfahren zur Messung und Dosierung von Strahlungsintensitäten, insbesondere im Gebiet der ultravioletten Strahlen, beschrieben, das auf der Anwendung phototroper, im Ultraviolett sich färbender Substanzen von geeigneter spektraler Empfindlichkeit beruht, denen dosierte Mengen von Stoffen zugesetzt sind, welche der photochemischen Farbänderung entgegenwirken, so daß die Ausbildung reproduzierbarer Färbungsgrade erzielt wird.Method for measuring and metering radiation intensities Im Main patent 489 47I is a method for measuring and metering radiation intensities, particularly in the field of ultraviolet rays, described that on the application photochromic substances which change color in the ultraviolet and have a suitable spectral range Sensitivity is based, to which dosed amounts of substances are added, which counteract the photochemical color change, making the formation more reproducible Degree of coloration is achieved.

Dieses Verfahren hat sich als gut geeignet erwiesen für die Bestimmung der relativen Intensitäten ultravioletter Strahlung von Lichtquellen ein und desselben Typs, z. B. von Quarzquecksilberlampen, bzw. für die Messung von Veränderungen, welche die Emission ein und derselben Lichtquelle mit zunehmender Alterung in einem Spektralbereich aufweist.This method has proven to be well suited for the determination the relative intensities of ultraviolet radiation from light sources of one and the same Type, e.g. B. of quartz mercury lamps, or for measuring changes, which the emission of one and the same light source with increasing aging in one Has spectral range.

Es ist nun aber oft für medizinische, meteorologische, pflanzenphysiologische und ähnliche Zwecke sehr erwünscht, nicht nur Vergleichsmessungen zwischen Lichtquellen des gleichen Typs auszuführen, sondern auch zwischen Strahlungsquellen von sehr verschiedener spektraler Emissionsverteilung, z. B. zwischen Sonnen- bzw. Tageslicht und Quecksilberlampen, und zwar bezüglich ihrer Intensität in scharf begrenzten Spektralbereichen, so z. B. in demjenigen, in welchem der physiologische Effekt der Erythemwirkung sich abspielt. In diesen Fällen genügt die beschriebene Methode noch nicht, um ohne weiteres exakte Vergleichswerte zu geben. Dies beruht darauf, daß die außerordentlich großen Unterschiede in der Spektralverteilung dieser Strahlungsquellen (Sonnenlicht hat viel mehr Intensität im Bereich von etwa 36o bis 31oya als im Bereich von 31o bis 25o,uu, nämlich 3o bis iooo mal mehr, je nach Tages-und Jahreszeit; der Ouecksilberbogen hingegen hat etwa gleiche Intensität in diesen Gebieten) trotz der günstigen Lage des Empfindlichkeitsgebietes der Testsubstanzen nicht genügend kompensiert werden. Z. B. führt die vergleichende Messung für die Erythembildung im Sonnenlicht gegenüber künstlichen Ultraviolettstrahlern bei Verwendung von Lösungen der Leukocyanide oder Leukosulfite von Triphenylmethanfarbstoffen als Testsubstanzen zu Werten, die infolge des gewaltigen Anstieges der Sonnenenergie im längerwelligen Ultraviolett für diese erheblich zu hoch liegen.But now it is often used for medical, meteorological, plant physiological and similar purposes very desirable, not just comparative measurements between light sources of the same type, but also between radiation sources of very different spectral emission distribution, e.g. B. between sunlight and daylight and mercury lamps, sharply limited in terms of their intensity Spectral ranges, so z. B. in the one in which the physiological effect the erythema is taking place. In these cases, the method described is sufficient not yet, in order to give exact comparative values without further ado. This is based on that the extraordinarily large differences in the spectral distribution of these radiation sources (Sunlight has a lot more intensity in the range of around 36o to 31oya than in the range from 31o to 25o, uu, namely 3o to 100o times more, depending on the time of day and time of year; the silver bow, on the other hand, has about the same intensity in these areas) despite the favorable position of the sensitivity area of the test substances is insufficient be compensated. For example, the comparative measurement leads to erythema formation in sunlight versus artificial ultraviolet emitters when using solutions the leukocyanides or leucosulfites of triphenylmethane dyes as test substances to values that result from the tremendous increase in solar energy are considerably too high for this in the longer-wave ultraviolet.

Es hat sich nun gezeigt, daß eine Messung der richtigen Intensitätswerte der Strahlenenergie auch in scharf umgrenzten Spektralbereichen für verschiedenartige Lichtquellen möglich ist, wenn man so verfährt, daß das Empfindlichkeitsgebiet der Testflüssigkeiten durch Vorschalten geeigneter optischer Filter genau auf das zur Messung erwünschte Wellenlängengebiet abgestimmt wird, wobei der durch Anbringung dieser Filter bewirkte Intensitätsverlust durch eine Steigerung der Meßgenauigkeit der Methode, und zwar dadurch kompensiert wird, daß die Testfliissigkeit durch dicke Schichten hindurch beobachtet wird.It has now been shown that a measurement of the correct intensity values the radiation energy also in sharply delimited spectral ranges for different types Light sources is possible if one proceeds in such a way that the sensitivity area of the Test liquids by connecting suitable optical filters precisely to the Measurement desired wavelength range is tuned, whereby the by attachment this filter caused a loss of intensity by increasing the measurement accuracy the method, and is compensated by the fact that the test liquid is thickened Is observed through layers.

So hat sich z. B. durch eingehende Untersuchungen ergeben, daß kombinierte Filter aus Uviolglas und mit Pikrinsäure bestimmter Konzentration angefärbtem Cellophan dazu geeignet sind, den Gehalt von Sonnen-und Tageslicht an erythembildendem Ultraviolett in quantitativer Weise mittels des in dem Hauptpatent 489 471 beschriebenen Verfahrens zu bestimmen im Vergleich zur Intensität desselben Wellenlängenbereichs in nuarzquecksilberlampen, bei deren Messung ein Uviolglasfilter allein vorteilhaft Verwendung findet.So has z. B. through detailed studies show that combined Filters made of uviol glass and cellophane colored with picric acid of a certain concentration are suitable for this, the content of sunlight and daylight of erythema-forming ultraviolet in a quantitative manner by means of the method described in main patent 489,471 to be determined in comparison to the intensity of the same wavelength range in nuclear mercury lamps, in the measurement of which a uviol glass filter alone is advantageously used.

Handelt es sich um die vergleichende Messung eines langwelligen Ultraviolettbereiches, z. B. des Gebietes von 36o bis 3 i o ,uu, so eignen sich Filter mit wäßriger Antipyrinlösung bzw. mit PhtlhaEmidkalium für Vergleichsmessungen. Um den physiologisch wirksamen Spektralbereich von etwa 342 bis 338,uA (mitogenetische Gurwitschstrahlung) auf seine Intensität in verschiedenen Lichtquellen zu prüfen, hat sich das Vorschalten von Filtern aus Chromnitrat bestimmter Konzentration gut bewährt.If it is a comparative measurement of a long-wave ultraviolet range, z. B. the area from 36o to 3 i o, uu, filters with aqueous antipyrine solution are suitable or with PhtlhaEmidkalium for comparison measurements. To the physiologically effective Spectral range from about 342 to 338, uA (mitogenetic Gurwitsch radiation) To check its intensity in different light sources, the upstream has to be Well proven of filters made of chromium nitrate of a certain concentration.

Wie schon erwähnt, ist mit der Verwendung dieser oftmals aus Gründen scharfer spektraler Abtrennung sehr strengen Filter ein erheblicher Verlust an Strahlungsintensität verbunden, so daß bei geringer Intensität der untersuchten Lichtquelle an Energie des gemessenen Wellenlängenbereiches die Empfindlichkeit der Methode erheblich gesteigert werden muß. Die Feststellung der photochemisch bewirkten Verfärbung der Testflüssigkeit wird erfindungsgemäß durch eine dicke Schicht hindurch beobachtet, und zwar vorteilhaft derart, daß sich die Flüssigkeit in lang gedehnten, durch parallele Glasscheiben 3n den Kopfenden geschlossenell Röhrchen befindet und daß die Röhrchen quer zu ihrer Längsrichtung bestrahlt, in ihrer Längsrichtung aber auf die entstandene Färbung hin beobachtet werden. Auf diese Weise gelingt es, noch Färbungsgrade quantitativ zu messen, die bei normaler Betrachtungsweise unter der Grenze exakter Meßbarkeit liegen. Zur feineren Einteilung des Meßbereiches ist es dabei zweckmäßig, nicht nur auf die Erreichung stationärer Färbungswerte hinzuarbeiten, sondern die Zeiten zu messen, welche bis zur Erreichung gewisser, durch Vergleichsfärbungen festgelegter Standardfärbungen verstreichen. Mit Hilfe dieser Methode gelingt es, Intensitäten in eng begrenzten Spektralbereichen an ganz verschiedenartigen Lichtquellen bis zu Relativwerten von i : ioo mit befriedigender Genauigkeit zu bestimmen. Es sei betont, daß die apparative Ausgestaltung des vorliegenden Meßverfahrens auch in anderer Weise zu erfolgen vermag, z. B. derart, daß die Bestrahlung der Testflüssigkeit in dünner Schicht in einem besonderen Gefäß erfolgt, wobei sie nach erreichter Färbung in ein damit verbundenes, langgedehntes Meßgefäß verbracht wird, welches die Messung der Verfärbung durch eine dicke Schicht hindurch ermöglicht. Beispiel i Messung und Vergleich der Intensität der erythemverursachenden Strahlung von Sonnen- und Quecksilberlampenlicht Die Messung geschieht mittels einer der obenbeschriebenen, apparativen Anordnung. Die Testflüssigkeit ist in einem Uviolglasröhrchen enthalten, das gleichzeitig als Filter für die Messungen des Quecksilberlampenlichtes dient. Für die Messung des Sonnenlichtes wird ein mit Pikrinsäure angefärbtes Cellophanfilter vor das Flüssigkeitsröhrchen geschaltet. Als Maß für die Intensität der zu messenden Strahlung dient die Zeit, die zur Erreichung eines bestimmten Vergleichstones nötig ist. Die Werte für Sonnen- und Quecksilberlampenlicht sind in bezug auf erythemverursachende Wirksamkeit direkt vergleichbar. Beispiel e Messung des langwelligen Ultravioletts der Sonnenstrahlung Die Messung des langwelligen Ultravioletts der Sonnenstrahlung (Z, > 32ooyu) erfolgt hinter einem Antipyrinfilter (io % wäßrige Antipyrinlösung in 5 mm Schichtdicke), welches die Strahlen 2,G 3:200 Au absorbiert. Als Maß für die Intensität dient die Stärke des erreichten Farbtones nach 3 oder mehr Minuten Meßzeit.As already mentioned, the use of these filters, which are often very strict for reasons of sharp spectral separation, is associated with a considerable loss of radiation intensity, so that the sensitivity of the method must be increased considerably when the intensity of the examined light source is low in the energy of the measured wavelength range. The detection of the photochemically caused discoloration of the test liquid is observed according to the invention through a thick layer, advantageously in such a way that the liquid is in elongated tubes closed by parallel glass panes 3n the head ends and that the tubes are irradiated transversely to their longitudinal direction, in but their longitudinal direction can be observed for the resulting coloration. In this way it is still possible to quantitatively measure degrees of coloration which, when viewed normally, are below the limit of exact measurability. For a finer division of the measuring range, it is advisable not only to work towards the achievement of stationary color values, but also to measure the times which elapse until certain standard colors determined by comparative colorations are reached. With the help of this method it is possible to determine intensities in narrowly limited spectral ranges on very different types of light sources up to relative values of i: ioo with satisfactory accuracy. It should be emphasized that the apparatus configuration of the present measuring method can also be carried out in other ways, e.g. B. in such a way that the irradiation of the test liquid takes place in a thin layer in a special vessel, after which it is brought into an associated, elongated measuring vessel, which enables the measurement of the discoloration through a thick layer. Example i Measurement and comparison of the intensity of the erythema-causing radiation from sunlight and mercury lamp light. The measurement is carried out by means of one of the apparatus arrangements described above. The test liquid is contained in a uviol glass tube, which also serves as a filter for the measurements of the light from the mercury lamp. To measure the sunlight, a cellophane filter dyed with picric acid is placed in front of the liquid tube. The time required to reach a specific reference tone is used as a measure of the intensity of the radiation to be measured. The values for sunlight and mercury lamp light are directly comparable in terms of erythema-causing effectiveness. Example e Measurement of the long-wave ultraviolet of solar radiation The measurement of the long-wave ultraviolet of solar radiation (Z,> 32ooyu) takes place behind an antipyrine filter (10 % aqueous antipyrine solution in 5 mm layer thickness), which absorbs rays 2, G 3: 200 Au. The strength of the hue achieved after a measurement time of 3 or more minutes is used as a measure of the intensity.

Es ist zwar bekannt, durch Vorschaltung eines bestimmten Filters die Intensität spektral abgegrenzter Wellenbereiche verschiedenartiger Lichtquellen zu messen und die für Lichtquellen der gleichen Art gefundenen Werte untereinander zu vergleichen, jedoch gestatten diese Filter nicht, die gewonnenen Intensitäten verschiedenartiger Lichtquellen direkt miteinander zu vergleichen. Es ist auch bekannt, die Intensitäten bestimmter Spektralbereiche -zweier verschiedenartiger Lichtquellen in der Weise zu vergleichen, daß die Intensitäten der beiden Lichtquellen hinter demselben Filter (nur verschiedene Filter für verschiedene Spektralbereiche) gemessen werden, während im vorliegenden Falle für jede Lichtquellenart ein anderes, der spektralen Eigenart der betreffenden Lichtquelle angepaßtes Filter verwendet wird. Nur bei dieser Anordnung ist es möglich, die Intensitäten in bezug auf eine bestimmte Wirksamkeit zu vergleichen.It is known that the Intensity of spectrally delimited wave ranges of different types of light sources to measure and the values found for light sources of the same type among each other However, these filters do not allow the intensities obtained to be compared to compare different light sources directly with each other. It is also known the intensities of certain spectral ranges - two different types of light sources compare in such a way that the intensities of the two light sources are behind the same filter (only different filters for different spectral ranges) are, while in the present case for each type of light source a different one, the filter adapted to the spectral nature of the light source in question is used. Only with this arrangement is it possible to set the intensities in relation to a certain Compare effectiveness.

Claims

PATENT CLAIM: Further training of the method for measurement and Dosing of ultraviolet radiation intensities according to patent .I89 471 for the exact Measurement of ultraviolet intensities in spectrally sharply defined, e.g. B. physiological effective wavelength ranges at light sources of very different spectral Emission distribution, characterized in that a specific one for each type of light source Optical filter adapted to their spectral characteristics is placed in front of the test liquid and the discolorations achieved in order to increase the sensitivity of the measuring method can be observed through thick layers of the test liquid.