UV ışık karakterizasyonu için spektrometre

[taydin]

Yani "Benim tasarladığım sistemde bu LED için bu değerleri gösterirse doğru çalıştığını anlarım" mı demek istiyorsun ?

Aynen öyle. Mesela Ocean Insight daki sisteme bakalım:

Light Sources

Discover the light sources that will best suit your spectroscopy needs. We have a variety of light sources for UV, Visible, NIR, and Raman spectrometers.

www.oceaninsight.com

Bu ışık kaynağını, fiberoptik kablo ile spektrometreye bağlıyorsun.

Flame UV-VIS Spectrometer | Ocean Insight

Flame series spectrometers integrate performance-enhancing features and industry-leading manufacturing techniques in a compact instrument.

www.oceaninsight.com

Kaynağın, desteklediği spektrum aralığındaki enerji miktarı tam olarak belli. Buna göre bir kere spektrometreyi kalibre ettikten sonra, artık yapılan tüm ölçümler mutlak ölçüm oluyor.

 

[Omega]

Ben Relative Radyant Flux un ne olduğunu anlamadım
" Radyometride radyan akısı veya radyant gücü birim zaman başına yayılan, yansıtılan, iletilen veya alınan radyant enerjidir
ve spektral akı veya spektral güç, spektrumun bir fonksiyon olarak alınmasına bağlı olarak birim frekans veya dalga boyu başına
radyan akıdır. "

Bu ne demek basit bir örnekle izah edebilirmisin? Neyi hesaplamakta /anlamakta fayda sağlayacak


Bu arada bulduğum bir linkleri ekleyeyim
Ölçümünü anlatan link
https://www.ledsmagazine.com/manufa...sure-luminous-flux-and-radiant-power-magazine

LED ler için Handbook
https://www.tlsbv.nl/wp-content/uploads/2017/06/TLS-LED-SSL-Handbook_Excerpt_web.pdf

 

[ckocagil]

Mutlak ışımayı ölçmek zor. Spektrumu ölçüp tepe noktasını bulmaktan daha zor. O sistemdeki fibere nasıl LED ışığı veya ampul ışığı kayıpsız verilecek? Bunun için bir alet daha lazımmış: https://www.oceaninsight.com/produc...ptics/integrating-spheres/irradiance-spheres/ Bu olmazsa mutlak değil rölatif ölçmüş oluyoruz.

Eğer amaç LED veya ampul test etmekse basit spektrometre mantığıyla (diffraction grating + kamera/diyot) ölçmek çok ucuz. Sadece UV bandında kalibrasyonunu yapması zorlayabilir.

 

[Omega]

Bu konu ilgimi çektiğinden biraz daha araştırdım :

Mesela şimdi ben Mouser'de UVC LED'lere bakıyorum. Şu ürün var:

https://www.mouser.com.tr/ProductDetail/Inolux/IN-C39ATKU1?qs=sGAEpiMZZMurHQmwyojo5P%252Bmi6R6mAjprJjtkhA55x3iM5nVWGrNPg%3D%3D

10 mW lık bir UVC led ve fiyat da 36 Avro. Ama datasheet'e bakınca da şunu görüyorsun:



UVC bandının neredeyse üst sınırında ışınım yapıyor. Asıl mikrop öldürücü dalga boyu olan 254 nm de neredeyse hiç ışıma yok. Burada üretici dürüstçe bilgi verdiği için bunun mikrop öldürme etkinliğinin az olduğunu anlıyorsun ve almıyorsun. Ama ya üçkağıtçı bir Çinli firmadan alıyorsan? Adam "UVC LED işte" deyip satacak. Sonra sen Extech SDL470 ile ölçeceksin ve gerçekten de UVC'de ışınım yapıyor. Ama asıl mikrop öldüren 254 nm de hiçbir boka yaramadığını anlayamayacaksın

Öyle olacağını sanmıyorum zira

Burada ilk cümlede UV nin frekansı yükseldikçe Enerji değeri düşer diyor.
Yani gafikteki herbir bölgenin kendi dalga boyunu ele veren bir gücü var.

Ayrıca Extech firması böyle bir ürünü piyasaya çıkartmadan önce "Böyle bir cihaz yapsak bir halta yararmı yaramazmı" yı araştırmış olmalı sanırım.

Diğer yandan cihazın ölçümlerinde referans kaynağı aramana pek gerek yok ,zira bazı kimyasallar zaten belirlenmiş bir frekansta ışıldar .Örneğin civa tam 253,7 nm idi (Sanırım)
Zaten bildiğin gibi yıldızların gezegenlerin kimyasal yapıları da bu ışımaların analizinden anlaşılıyor.

XRF Spectrofotometrelerin temel çalışma prensipleri de sanıyorum orbitallerin farklı enerji seviyelerine sahip olması.Örneğin XRF spectrofotometre gama ışını gönderiyor .Bu işlem ışının maruz kaldığında öğrenilen enerji seviyesi onun hangi madde olduğunun bilgisini veriyor.
Sistem "özellikle" öyle farklı enerji seviyelerinde set edilmişki her bir elementin değeri diğer biri ile aynı değil.Enerji seviyesi ölçümü örneğin 26 çıkınca maddenin Bakır olduğu anlaşılıyor.Yani sanki her bir elementin bir barkodu var.

 

[taydin]

Öyle olacağını sanmıyorum zira

Burada ilk cümlede UV nin frekansı yükseldikçe Enerji değeri düşer diyor.
Yani gafikteki herbir bölgenin kendi dalga boyunu ele veren bir gücü var.

Orada frekans yükseldikçe enerji azalır demiyor. Tam tersi artar.

Extech bir işe yaramaz demedim. Bir ışık kaynağının UVA mı yoksa UVC bandında mı ışık verdiğini kabaca tespit etmede işe yarar. Ayrıca karşılaştırmalı (relatif) ışınım şiddeti ölçmede de işe yarar. Ama bir UV LED'in hangi dalgaboyunda ışıma yaptığını ve o dalga boyundaki ışımanın mutlak şiddetini belirlemede işe yaramaz. Bunun için spektrometre gerekir (ve organlar da lazım olduğu için uygun fiyatlısı gerekiyor bana )

 

[taydin]

Mutlak ışımayı ölçmek zor. Spektrumu ölçüp tepe noktasını bulmaktan daha zor. O sistemdeki fibere nasıl LED ışığı veya ampul ışığı kayıpsız verilecek? Bunun için bir alet daha lazımmış: https://www.oceaninsight.com/produc...ptics/integrating-spheres/irradiance-spheres/ Bu olmazsa mutlak değil rölatif ölçmüş oluyoruz.

Aynı firmanın fiberoptik kablosu kullanıldığında, kalibrasyon sırasında o kablonun kayıpları da hesaba katılıyordur. Yani kalibrasyon ışık kaynağını bağlayıp açıyorsun, bilinen bir spektruma sahip ışık gidiyor spektrometreye. Spektrometre de bu spektrumu "baseline" olarak kaydediyor ve ondan sonra yapılan her ölçüm bu baseline'a göre revise ediliyor ve mutlak bir ölçüm elde edilebiliyor.

Eğer amaç LED veya ampul test etmekse basit spektrometre mantığıyla (diffraction grating + kamera/diyot) ölçmek çok ucuz. Sadece UV bandında kalibrasyonunu yapması zorlayabilir.

İlk aşamada en önemlisi, ışığın spektrumunu görüntülemek. En öldürücü dalgaboyu olan 254 nm de ne kadar ışınım yapıyor ve ne kadar elektrik enerjisi kullanıyor? Buna göre enerji verimliliğini tespit etmek.

Mutlak ölçüm olması o kadar önemli değil. O sonradan dozlama hesapları yaparken önemli.

 

[Omega]

Orada frekans yükseldikçe enerji azalır demiyor. Tam tersi artar.

Ya ben o cümleyi sabah 4 civarında yazdım orada kasdettiğim gücun range i frekansla alakalıdır.Bunun daha detaylı bir açıklamasıda aşağıdaki linkte
https://uvebtech.com/articles/2016/understanding-ultraviolet-led-wavelength/#:~:text=Typical UV light source emission,measured in nanometers (nm).
Buradaki en önemli cümle ise

Yani ölçülen UV A ise, UV C ile bileşeni olamaz .Dalga boyuna bak 10-15 nm artı eksisi diğer banda giriyorsa bileşeni kadardır diyor.

 

[taydin]

Yani ölçülen UV A ise, UV C ile bileşeni olamaz .Dalga boyuna bak 10-15 nm artı eksisi diğer banda giriyorsa bileşeni kadardır diyor.

Bunu "tipik ticari UV LED" ler için söylemiş. Genel olarak bunun böyle olduğunu söyleyemeyiz. Örneğin güneş ışığında A dan C ye bütün UV bileşenleri var. Aynı şekilde kaynak arkında bütün UV bileşenleri var. Civalı lambalarda da spektrum belli bir banda sınırlı kalmıyor.

Zaten bu varsayımları yapmamak için spektrometre lazım. Çalıştır kaynağı ve bak spektruma, sana hangi dalgaboyunda ne kadar "relatif" enerji var söylesin.

 

[taydin]

Diffraction grating denen zımbırtıları 100 avro gibi bir fiyata satın almak mümkün. Ama çok fazla çeşidi var, her çeşidin de kendi arasında değişik parametreleri var. Bu optik işleri biraz daha ayrıntılı öğrenmeden hazır spektrometreye para yatırmak mantıklı değil. Hazır cihazlarda da bir sürü opsiyon ve parametre var. Sensörün önündeki yarığın değişik genişlikleri var. 25, 50, 75, 100 µm gibi belirtebiliyorsun. Sensör piksel sayısı da 2048 ve 3648 olabiliyor. Fiyat hep aynı ama bu farklılıklar neyi etkiliyor bilmiyorum. Türkiye'deki temsilciye bu soruları sordum, ama cevap geleceğinden pek ümidim yok.

 

[Endorfin35+]

Sensorun onunde um seviyesinde yarik var ise bu is biraz daha karisik. Bknz isigin tek yarikta kirinimi...

 

[Omega]

Diflaction Gratingi burada gösteriyor

0:50 de ortaya çıkan en büyük ışık noktasına maximum u diyor.d0 ile adlandırıyor .Onun altında (veya üstündekilere) d1 d2 .. diye adlandırıyor

Nasıl hesaplandığını bu video da izah ediyor

Işın ile kağıt arasındakii yolu ve d0 ın altında (veya üstünde ) oluşan nokta arasındaki mesafede bilindiğinden açı bulunuyor.Buradan da ışının dalga boyu bulunuyor.

Işık hızının dalga boyuna bölünmesinden enerjisi bulunuyor.

*Biraz daha matematik yapılarak incelenecek dalga aralığı için D mesafesi bulunabilir ama bu bölmeli şey için hassas ayarlanabilen bir tool da almakta fayda var.

 

[Endorfin35+]

Ozaman bu is difraction gratings ile arkasinda bir adet sensore mi bakiyor?

 

[ckocagil]

https://publiclab.org/wiki/spectrometry

Bedava diffraction grating: https://publiclab.org/wiki/diffraction-gratings

Webcam sensörleri UV algılıyor ama mercekleri geçirmiyormuş. Ya yeni bir mercek lazım (nereden bulunur bilmem) ya da mercek komple sökülüp diffraction grating bir motorla döndürülüp o şekilde frekans taraması yapılmalı. İkinci seçenekte webcam sensörü yerine fotodiyot vs de kullanılabilir.

 

[Omega]

DVD veya BLUERAY diski muhtemelen bu 100 USD lik kartlar kadar iyi sonuç verebilir sanırım .Zaten sayfanın altında "Mm de çok daha fazla bölme olması herzaman en iyi spectrumu verecek demek değildir "diyor.

Kameralı sistemin tam olarak nasıl çalışacağını anlamadım.
Kağıtta oluşan tüm ışınların dalga boyları ve enerjileride hesaplanıp toplamı mı alınacak?

 

[taydin]

Normal cam ve akrilik/polikarbon cam UVC'yi neredeyse tamamen bloke ediyor. Kuvars'ın bloke etmediği belirtiliyor, ama araya kuvars cam koyunca da ilave bir ışık kırılma ortamı yaratmış oluyorsun. Uygun sensörün hem üzerindeki kaplamanın UVC geçirebiliyor olması lazım, hem de sensörün kendisinin UVC ye dayanıklı olması lazım.

 

[taydin]

Hamamatsu UVC bölgesinde çalışan sensörler üretiyor:

NMOS linear image sensor S3904-2048Q | Hamamatsu Photonics

NMOS linear image sensors are self-scanning photodiode arrays designed specifically as detectors for multichannel spectroscopy. The scanning circuit is made up of N-channel MOS transistors, operates at low power consumption and is easy to handle. Each photodiode has a large active area, high UV...

www.hamamatsu.com

Fiyat belli değil ... Bir de UV bandındaki tepki karakteristiği de düz değil, abzürt bir grafik. Bunun mutlaka kullanılmadan önce normalize edilmesi lazım. Eğer mutlak ölçüm yapılacaksa normalizasyon da yetmez, bilinen bir ışık kaynağı ile kalibre de edilmesi lazım.

 

[taydin]

Hamamatsu'nun sitesinde bu tip sensörler ile ilgili faydalı bilgilerin olduğu belgeleri de ekleyelim buraya, belki şifreli yapabilirler sonradan.

 

[taydin]

Bir şey soracağım. Bu cihazı ne için kullanacaksınız?

Portatif UVC dezenfekte lambası yapmak istiyorum. Piyasada bolca var, ama neredeyse hepsi ya UVC değil, yada güçleri çok düşük.

 

[taydin]

Şimdi Türkiye temsilcisi firmadan cevap geldi. Teknik satıştaki kız son derece ayrıntılı bir cevap atmış. Pazarlıkta da anlaşırsak alıyorum galiba ...

Şu ekipmanlar gerekiyormuş:

Bu ekipmanlarla sadece relatif ölçüm yapma olanağı olacak. Referans ışık kaynağı, bağlantı fiberoptik kablo vs onları almıyorum çünkü mutlak ölçüme şu aşamada ihtiyaç olmayacak. Belki de hiç ihtiyaç olmayacak. Deneysel olarak, mesela bir mikrop kültürünü ne kadar sürede yok ettiğine bakabilirim. İlla mikrobu öldüren ışıma miktarını nicelik olarak tespit etmeme gerek yok diye düşünüyorum.

Bir de bunun yazılımı da var, onu da ayrı olarak parayla satıyor herifler. Çok iyi bir iskonto yapacağını belirtti satıştaki kız, ilk siparişte de %50 yerine çok daha az peşinat ile işleme koyabilirim dedi. Bakalım göreceğiz.

Neyse, eğer aklınıza gelen birşey varsa, su da gerekebilir gibi, belirtin.

 

[taydin]

Adamlar(Marka olanlar osram, philips vs) zaten şartnamede yazdığı değerle aynı olarak üretmiyorlar mı bu ürünleri?

Gene de ölçüm yapmak gerekecektir, yoksa cihazın fiziki yapısından, kullanılan malzemelerden dolayı belki de ışıma aşırı zayıflıyor olabilir. Bir de Çin malı ürünlerde datasheet ve gerçekler her zaman birebir örtüşmez