UVC Collimated Beam Device BSH-03 CBD
Die BSH-03CBD ist eine präzise konstruierte Collimated-Beam-Bestrahlungskammer zur reproduzierbaren und dosisgenauen UV-Bestrahlung flüssiger Proben. Mit drei 150 W UVC-Amalgamlampen stellt sie eine homogene, hochintensive 254-nm-Strahlungsquelle bereit. Die Anlage wurde auf Grundlage der in der Fachliteratur beschriebenen Standardmethoden zur Fluenz- und Dosisbestimmung nach Bolton & Linden, Standardization of Methods for Fluence „UV Dose Determination in Bench-Scale UV Experiments“ (2003) entwickelt – jene Methodik, die in der wissenschaftlichen UV-Desinfektionsforschung als Referenz gilt.
Das Verfahren wurde in DIN 19294-1:2020-08 übernommen, so dass die BSH-03CBD für die Bestimmung der gemittelten Fluenzrate in der Sporensuspension genutzt werden kann. Die Inaktivierung muss in einer BSH-03CBD nach Anhang D durchgeführt werden.
Dasselbe Collimated-Beam-Verfahren nach Bolton legt der Normentwurf DIN EN 18380 der Prüfung von UV-LED-Geräten in der Trinkwasser-Installation zugrunde.
Die Amalgamlampen bleiben während des Versuchs auf Betriebstemperatur; die Bestrahlungszeit definiert allein der interne Shutter, den der UV-MAT auf die Zieldosis regelt. Zum Be- und Entladen lässt sich die Kammer daher auch im laufenden Betrieb öffnen, ohne die Lampen abkühlen zu lassen – die Sicherheitsüberwachung schließt dabei jeden UV-Austritt aus.
Die BSH-03CBD-Bestrahlungskammer ist damit eine zuverlässige und präzise Lösung für wissenschaftliche Untersuchungen und industrielle Anwendungen der UV-Desinfektion. Ihre robuste Bauweise, die Sicherheit und die benutzerfreundliche Bedienung machen sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Wasseraufbereitung und der chemischen Analytik.
Hauptmerkmale des UVC Collimated Beam Devices:
- Die BSH-03CBD ist mit drei ozonfreien 150-W-UVC-Amalgamlampen ausgestattet. Diese Lampen gewährleisten eine gleichmäßige und hohe UV-Bestrahlung.
- Das geschlossene Schutzgehäuse schirmt die UVC-Strahlung der drei Amalgamlampen vollständig ab.
- Der Bestrahlungsbereich von 60 × 40 cm fasst kundenseitige Petrischalen samt Magnetrührer für Sporensuspensionen nach DIN 19294-1.
- Ein UV-Referenzsensor für den dosisgesteuerten Betrieb ist eingebaut.
- Ein 2. UVC-Sensor ermöglicht die einfache Einrichtung des Systems
- Der UV-MAT Touch regelt die Bestrahlung über den UVC-Referenzsensor und schaltet bei Erreichen der Zieldosis ab.
- Überwachte & verriegelnde Tür: Sicherheitsmechanismen verhindern die Emission von UV-Strahlung bei geöffneter Tür.
- Über die Bodenplatte mit Schraubgewinden lässt sich das Bestrahlungsfeld vermessen und der Petri-Faktor nach Bolton/Linden bestimmen.
- Pneumatischer Plattenshutter: Die Amalgamlampen bleiben auf Betriebstemperatur, die Bestrahlungszeit wird allein über den Shutter definiert.
- Betriebsstundenzähler – die Amalgamlampen erreichen typisch 3.000 bis 5.000 h.
- Rohdaten und Kurzreports (PDF) speichert die mitgelieferte PC-Software, passwortgeschützt mit Administrator- und Bedienerkonto.
BSH-03 CBD oder BSM-03 CBD?
Die BSH-03 CBD emittiert mit drei 150-W-UVC-Amalgamlampen praktisch monochromatisch bei 254 nm. Damit entfällt die spektrale Gewichtung in der Fluenzberechnung nach Bolton und Linden, und die Kammer eignet sich für die Bestimmung der gemittelten Fluenzrate nach DIN 19294-1 sowie für Inaktivierungsversuche mit definierter UV-Dosis. Mit 550 W an 230 V und 3.000 bis 5.000 h Lampenlebensdauer ist sie zugleich die sparsamere Kammer. Wo die polychromatische Strahlung eines Mitteldruckstrahlers gebraucht wird – Photolyse, AOP-Versuche, spektrale Wirkungsfunktionen –, ist die BSM-03 CBD mit 1-kW-Hg-Mitteldruckstrahler die passende Variante.
Die Bestrahlung erfolgt mit UVC-Lampen bei 254 nm – monochromatisch, damit die gemessene Bestrahlungsstärke ohne spektrale Gewichtung in eine Fluenz umgerechnet werden kann.
Hintergrund & Informationen
Das Paper “Standardization of Methods for Fluence (UV Dose) Determination in Bench-Scale UV Experiments” von James R. Bolton und Karl G. Linden (2003) stellt ein grundlegendes Standardverfahren zur Bestimmung der UV-Fluenz (UV-Dosis) in Laborversuchen vor. Ziel der Arbeit ist die Vereinheitlichung der experimentellen Methoden zur UV-Desinfektion und die Sicherstellung der Vergleichbarkeit wissenschaftlicher Ergebnisse in der Wasseraufbereitung.
Ultraviolettes Licht hat sich als effiziente Methode zur Inaktivierung pathogener Mikroorganismen in Trink- und Abwässern etabliert. Der Mechanismus beruht auf der Absorption von UV-Strahlung durch Nukleinsäuren, was zu Dimerisierungen von Pyrimidinbasen führt und damit die Replikation der DNA oder RNA verhindert. Besonders effektiv sind Wellenlängen um 254 nm, wie sie von Niederdruck-Quecksilberlampen emittiert werden.
In der Literatur bestehen große Unterschiede in der Konstruktion, Kalibrierung und Durchführung von UV-Versuchen. So variierten u. a. Lampentyp, Abstand zur Probe, Homogenität der Strahlung und Berechnung der Dosis. Diese Variabilität erschwerte die Vergleichbarkeit von Dosis-Wirkungs-Kurven und führte zu Unsicherheiten in regulatorischen Anwendungen und der technischen Umsetzung von UV-Desinfektionssystemen.
Bolton und Linden entwickelten eine einheitliche Methodik zur Fluenzbestimmung, die sowohl für monochromatische (Niederdruck-) als auch polychromatische (Mitteldruck-) UV-Lichtquellen (BSM-03CBD) anwendbar ist und eine Bestrahlungskammer vorschlägt. Ziel der Bestrahlungskammer ist eine homogene, quasi-parallele Bestrahlung der Wasseroberfläche, um eine gleichmäßige Fluenzverteilung zu gewährleisten.
Das Protokoll umfasst:
- den mechanischen Aufbau der Bestrahlungskammer,
- die Kalibrierung der Messinstrumente,
- die mathematische Korrektur der Strahlungsparameter,
- sowie Richtlinien für mikrobiologische und sicherheitstechnische Aspekte
Ablaufbeschreibung des Standardprotokolls
Die Fluenz wird definiert als Produkt aus der Fluenzrate (E) und der Bestrahlungszeit (t):
Die Messung erfolgt mit einem Radiometer, dessen Sensor in der Höhe der Wasseroberfläche positioniert wird. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit werden mehrere Korrekturfaktoren berücksichtigt:
- Reflexionsfaktor: Verlust durch Reflexion an der Wasseroberfläche (ca. 2,5 %)
- Petri-Faktor: Korrektur der Inhomogenität über die Probenfläche (sollte > 0,9 sein)
- Wasserfaktor: Berücksichtigung der UV-Absorption im Wasser nach dem Beer–Lambert-Gesetz
- Divergenzfaktor: Korrektur für den nicht vollständig parallelen Strahlengang
Bei Mitteldrucklampen kommen zusätzlich der Sensorfaktor (spektrale Empfindlichkeit des Detektors) und der Germizid-Faktor (Wirkungsgewichtung der Wellenlängen) hinzu.
Mikrobiologische Testdurchführung
- Rühren: Homogene Durchmischung der Suspension ohne Wirbelbildung.
- Bestrahlen mit unterschiedlichen Dosiswerten
- Replikate: Mindestens drei Wiederholungen pro Dosiswert; Dosis-Wirkungs-Kurven mindestens doppelt ausführen.
- Randomisierung: Zufällige Reihenfolge der Bestrahlungen zur Minimierung systematischer Fehler.
- Auswertung: Berechnung der log10-Reduktion der Mikroorganismen in Abhängigkeit von der Dosis und lineare Regression zur Bestimmung der UV-Empfindlichkeit
Das Paper definiert ein vollständiges, international anerkanntes Protokoll zur Standardisierung von UV-Desinfektionsversuchen im Labormaßstab.
Durch präzise Korrekturmethoden, definierte Konstruktionsanforderungen und mikrobiologische Richtlinien liefert es die Grundlage für reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse bei der Bestimmung von UV-Fluenz-Wirkungsbeziehungen.
Das Verfahren von Bolton & Linden (2003) stellt bis heute den Referenzstandard für Laborversuche mit Collimated-Beam-Systemen dar und ist zentral für regulatorische Anwendungen, wie die DIN 19294, Validierungsprüfungen und die Entwicklung industrieller UV-Desinfektionstechnologien.
Fluenzrate bestimmen: was der Kollimatorversuch liefert
Der Kollimatorversuch beantwortet eine Frage, die keine Anlagenmessung beantworten kann: Welche Fluenz hat die Probe tatsächlich aufgenommen? Dazu wird die Bestrahlungsstärke an der Probenoberfläche gemessen und um vier Faktoren korrigiert – Petrifaktor, Reflexionsfaktor, Divergenzfaktor und Wasserfaktor. Erst das Produkt aus der korrigierten Fluenzrate und der Bestrahlungszeit ist eine Fluenz, die sich mit der Literatur und mit der reduktionsäquivalenten Fluenz eines Reaktors vergleichen lässt.
Das zugrunde liegende Verfahren nach Bolton und Linden ist weiter unten unter „Hintergrund & Informationen" im Einzelnen beschrieben, samt Ablaufbeschreibung des Standardprotokolls. Wie die so bestimmte Fluenz in die Validierung eines Reaktors eingeht, steht unter UV-Wasseraufbereitung.
Die BSH-03 CBD ist für diesen Versuch gebaut: monochromatische Bestrahlung bei 254 nm, definierte Bestrahlungsfläche, gemessene Bestrahlungsstärke und dosisgeführte Steuerung – damit ein Versuch als Fluenz eingestellt wird und nicht als Stoppuhrwert. Für polychromatische Versuche mit Mitteldruckstrahler steht die BSM-03 CBD daneben.
Collimated-Beam-Prüfung nach DIN EN 18380 (UV-LED-Geräte)
Mit dem Normentwurf DIN EN 18380 (prEN 18380, Ausgabe 2026-11; in Österreich und der Schweiz ÖNORM EN 18380 bzw. SN EN 18380) erhalten UV-LED-Geräte zur Trinkwasserbehandlung in Gebäuden ein eigenes europäisches Prüfverfahren – für Nennwellenlängen von 240 nm bis 290 nm, eingebaut am Hauseingang, im Verteilungsnetz oder an der Entnahmestelle. Die Desinfektionsleistung wird biodosimetrisch nachgewiesen: Die UV-Empfindlichkeit des Biodosimeters wird mit einer Collimated-Beam-Bestrahlung nach Bolton bei 254 nm bestimmt, und auf diese Referenz bezieht sich die reduktionsäquivalente Fluenz (REF) des geprüften Geräts.
Nach genau diesem Verfahren ist die BSH-03 CBD gebaut: quasi-parallele, praktisch monochromatische 254-nm-Strahlung, gemessene Bestrahlungsstärke an der Probe und dosisgeführter Shutter. Die Kammer eignet sich damit für Prüflabore und Hersteller, die UV-LED-Geräte nach DIN EN 18380 prüfen, ebenso wie für UV-Geräte mit Niederdrucklampen nach DIN 19294-1. Wie die Fluenz in die Validierung eingeht, steht unter UV-Reaktorvalidierung.
Technische Daten Collimated Beam Device
| Innenmaße | 60 × 40 × 25 cm |
| Abmessungen | 130 × 62 × 76 cm |
| Gewicht | ca. 65 kg |
| Leistungsaufnahme | 550 W |
| Stromversorgung | 230 V, 6 A; 3 × 110/208 V, 8 A optional |
| Betriebstemperatur | 15 bis 30 °C |
| Luftfeuchtigkeit | < 80 %, nicht kondensierend |
| Lampenlebensdauer | 3.000 h bis 5.000 h, typisch |
| Lampenanzahl | 3 Stück |
| Lampentyp | 150 W UVC-Amalgamlampen |
| ozonfrei | ja |
| Probentemperatur | Raumtemperatur + ca. 1–2 °C |
| Shuttersteuerung | Pneumatisch, 4–6 bar |
| Kühlung | 1 x DN 100 |
Spektren der Bestrahlungskammer BSH-03 CBD
Die drei UVC-Amalgamlampen emittieren praktisch monochromatisch bei 254 nm. Das ist die Voraussetzung für die Fluenzbestimmung nach Bolton & Linden und DIN 19294-1: Bei einer einzigen Linie entfällt die spektrale Wichtung über den Absorptionsverlauf der Probe, und Petri-Faktor, Reflexions- und Wasserfaktor lassen sich für diese eine Wellenlänge berechnen. Die Lampen sind ozonfrei; ein 185-nm-Anteil würde die Gasphase über der Probe verändern.
Ausstattung im Detail
Neben dem eingebauten UV-Referenzsensor und dem zweiten UVC-Sensor gilt für die Sensorik der Kammer:
 | Sensoren Durch den Einsatz geeigneter Materialien erreichen die Sensoren eine hervorragende Langzeitstabilität. Sie sind rückführbar kalibriert, nachkalibrierbar und werden mit Werks- oder DAkkS-Kalibrierzertifikat ausgeliefert. |
Die Bestrahlungssteuerung UV-MAT Touch
Der UV-MAT Touch wird über einen hochauflösenden kapazitiven Touchscreen bedient. Ein Cortex-ARM-Prozessor sorgt für Langlebigkeit und Updatefähigkeit – neue Funktionen lassen sich direkt vor Ort aufspielen. Gerät und PC-Software sind mit Windows 10 und 11 verträglich. Dargestellt werden Ein- und Mehrkanalbestrahlungen numerisch und grafisch, dazu Oszillogramme und die Einstellungen. Die Parametrisierung erfolgt direkt am Gerät und ist passwortgeschützt. Er regelt die Bestrahlung über den UVC-Referenzsensor und schaltet bei Erreichen der Zieldosis ab.
| Display | kapazitives Touchdisplay, 5″ WVGA |
| Displayausgabe | Bestrahlungsstärke und Dosis, Oszilloskopansicht |
| Datenaufzeichnungsrate | einstellbar: 1 s bis 1 h |
| Aufzeichnungsdauer | > 24.000 h |
| Speicherschnittstelle | 1 × USB-Stick (bis 32 GB) |
Bestellnummern, Lieferumfang, Zubehör und Versionen
| Ausführung | Bestellnummer |
|---|---|
| Collimated Beam Device BSH-03CBD | 860915 |
Das Collimated Beam Device erzeugt ein paralleles UVC-Feld für Fluenz-Bestimmungen nach Bolton.
| Ausführung | Bestellnummer |
|---|---|
| UV-MAT Touch | 820930CH |
Die Kammer wird über den UV-MAT Touch gesteuert. Er misst die Bestrahlungsstärke über den UVC-Referenzsensor, schaltet bei Erreichen der Zieldosis ab und dokumentiert die Bestrahlung.
| Bezeichnung | Bestellnummer |
|---|---|
| Radiometersensoren | 814412 |
Die Kammer arbeitet mit einem eingebauten UV-Referenzsensor; ein zweiter UVC-Sensor erleichtert das Einrichten und das Vermessen des Bestrahlungsfeldes. Weitere Spektralbereiche unter Radiometer-Sensoren.
| Bezeichnung | Bestellnummer |
|---|---|
| Ersatzlampe | 860814H |
| Leistung | Bestellnummer |
|---|---|
| Kalibrierung | CAL254 |
| 17025-Kalibrierung | 17025 |
CAL254 ist die Kalibrierung des Messkanals auf 254 nm; zusätzlich bieten wir die akkreditierte Kalibrierung nach ISO/IEC 17025 an.
