Collimated Beam Device BSM-03 CBD
Das Collimated Beam Device BSM-03 CBD ist eine Bestrahlungskammer für die reproduzierbare, dosisgenaue UV-Bestrahlung flüssiger Proben im kollimierten Strahl. Ein ozonfreier Hg-Mitteldruckstrahler mit pneumatisch gesteuertem Shutter bestrahlt einen Probenraum von 60 × 40 × 25 cm bei Raumtemperatur plus 2 bis 5 °C. Eingesetzt wird sie für die UV-Bestrahlung nach Kapitel 4.2.4.6 der ECHA/EFSA-Leitlinie zur Trinkwasseraufbereitung.
Die Leitlinie „Guidance document on the impact of water treatment processes on residues of active substances or their metabolites in water abstracted for the production of drinking water“ der European Chemicals Agency (ECHA) und der European Food Safety Authority (EFSA) bietet einen Rahmen für die Risikobewertung hinsichtlich der Zulassung von Wirkstoffen, die in Pflanzenschutzmitteln (PSM) und Biozidprodukten enthalten sind, sowie bei der Genehmigung dieser Produkte.
Die Leitlinie ermöglicht die Identifizierung tatsächlicher gesundheitlicher Bedenken, die durch die Exposition gegenüber schädlichen Verbindungen entstehen können, die während der Wasseraufbereitung zur Trinkwassergewinnung gebildet werden könnten. Der Fokus liegt dabei auf gängigen Wasseraufbereitungsmethoden innerhalb der Europäischen Union (EU). Die UV-Bestrahlung nach Kapitel 4.2.4.6 kann durch die BSM-03CBD reproduzierbar realisiert werden.
Die BSM-03CBD ist eine hochentwickelte und robuste Bestrahlungskammer, die speziell für die zeit- oder dosisgesteuerte UV-Bestrahlung von flüssigen Proben nach dem Collimated-Beam-Prinzip entwickelt wurde. Sie eignet sich besonders für Anwendungen im Bereich der UV-Desinfektion und für die Durchführung wissenschaftlicher Experimente zur Untersuchung der Auswirkungen von Wasseraufbereitungsprozessen auf Rückstände von Wirkstoffen oder deren Metaboliten.
Auf Basis der UV-Bestrahlung im Collimated-Beam-Prinzip können Rückschlüsse auf die Auswirkungen von Wasseraufbereitungsprozessen auf Wirkstoffrückstände und deren Metaboliten gezogen werden. Dies umfasst insbesondere die Bildung von Transformationsprodukten (TPs).
Die BSM-03CBD eignet sich ideal für die Durchführung von UV-Desinfektionsversuchen und die Bestrahlung von Proben unter kontrollierten Bedingungen. Die Strahlung tritt vertikal nach unten aus und leuchtet mit Hilfe von Blenden die Suspension gleichmäßig aus.
In einem kontinuierlich gerührten Volumen von z. B. 150 ml und einer Wassertiefe von 1,6 cm können Proben mit einer exakten UV-Dosis von 100 mJ/cm² behandelt werden. Mit ihrer hohen Bestrahlungsstärke von einigen mW/cm² erreicht die BSM-03CBD die benötigte UV-Dosis typischerweise in wenigen Sekunden bis zu zwei Minuten, was eine schnelle und effiziente Behandlung der Proben ermöglicht.
Die Kammer kann auch bei aktivem Betrieb sicher geöffnet werden, um Proben zu be- und entladen. Der interne Shutter wird durch den UV-MAT gesteuert, um eine exakte Dosierung sicherzustellen. Dank der Sicherheitsüberwachung wird gewährleistet, dass keine UV-Strahlung außerhalb der Kammer austritt.
Die BSM-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 Collimated Beam Device:
- Die BSM-03CBD ist mit einem ozonfreien Mitteldruckstrahler mit einer Leistung von 1 kW ausgestattet. Diese Lampe gewährleistet eine gleichmäßige und hohe UV-Bestrahlung.
- Das geschlossene Schutzgehäuse schirmt die Strahlung des 1-kW-Mitteldruckstrahlers vollständig ab.
- Der Bestrahlungsbereich von 60 × 40 cm fasst kundenseitige Petrischalen samt Magnetrührer – etwa 150 ml bei 1,6 cm Wassertiefe für eine Dosis von 100 mJ/cm².
- UV-Referenzsensor für den dosisgesteuerten Betrieb.
- Ein 2. UV-Sensor ermöglicht die einfache Einrichtung des Systems
- Der UV-MAT Touch steuert den Shutter, überwacht die Bestrahlung über den UV-Referenzsensor und protokolliert jeden Lauf.
- Überwachte und verriegelte Tür: Sicherheitsmechanismen verhindern die Emission von UV-Strahlung bei geöffneter Tür.
- Die Bodenplatte mit Schraubgewinden erlaubt die Vermessung des Bestrahlungsfeldes und die reproduzierbare Positionierung der Probe.
- Stellfüße zum Niveauausgleich für eine präzise, waagerechte Ausrichtung der Kammer
- Pneumatischer Plattenshutter: Der Mitteldruckstrahler bleibt in Betrieb, die Bestrahlungszeit wird allein über den Shutter definiert.
- Betriebsstundenzähler – der Mitteldruckstrahler erreicht typisch 1.000 bis 3.000 h.
- Die PC-Software speichert Rohdaten und erzeugt Kurzreports als PDF; die Benutzerverwaltung kennt zwei Berechtigungsstufen.
BSM-03 CBD oder BSH-03 CBD?
Beide Kammern arbeiten nach dem Collimated-Beam-Prinzip auf derselben Plattform und unterscheiden sich in der Strahlungsquelle. Die BSM-03 CBD nutzt einen 1-kW-Hg-Mitteldruckstrahler und emittiert damit polychromatisch von 200 bis 400 nm. Das ist die Wahl, wenn die spektrale Breite gebraucht wird: Photolyse organischer Mikroschadstoffe, AOP-Versuche in Kombination mit Ozon, Wasserstoffperoxid oder Chlor sowie die Bewertung von Wirkstoffrückständen in der Wasseraufbereitung. Für monochromatische Versuche bei 254 nm – etwa die Bestimmung der gemittelten Fluenzrate nach DIN 19294-1 – ist die BSH-03 CBD mit drei UVC-Amalgamlampen die passende Variante.
Spektrum UV Collimated Beam Device BSM-03CBD
Technische Daten Collimated Beam Device
| Innenmaße | 60 × 40 × 25 cm |
| Abmessungen | 130 × 62 × 76 cm |
| Gewicht | ca. 80 kg |
| Leistungsaufnahme | 1200 W |
| Stromversorgung | 3 × 230/400 VAC, 16 A, CEE 400V 16A |
| Leistungsfaktor | 0,9 |
| Betriebstemperatur | 15 bis 30 °C |
| Luftfeuchtigkeit | < 80 %, nicht kondensierend |
| Lampenlebensdauer | 1.000 h bis 3.000 h, typisch |
| Lampenanzahl | 1 Stück |
| Lampentyp | Hg-Mitteldruckstrahler |
| ozonfrei | ja |
| Probentemperatur | Raumtemperatur + ca. 2–5 °C |
| Shuttersteuerung | Pneumatisch, 4–6 bar |
| Kühlung | 1 x DN 100 |
Ausstattung im Detail
Über die im Abschnitt oben genannten Hauptmerkmale hinaus gehören diese Funktionen immer zum Lieferumfang:
 | 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. |
 | Timer Alternativ zur Dosissteuerung bietet der UV-MAT Touch einen einstellbaren Timer für zeitgesteuerte Bestrahlungen zwischen 1 s und 999 Tagen. |
 | Bestrahlungsprotokolle Die Bestrahlungen lassen sich mit einem PC aufzeichnen. Der UV-MAT Touch zeichnet sie auch ohne PC auf einen USB-Stick auf. |
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.
| 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) |
Optionen
Über die Grundausstattung hinaus ist diese Option erhältlich:
 | Remote-Steuerungsoption Komplexe, mehrstufige Bestrahlungen – etwa eine Vorbestrahlung bei geringer Bestrahlungsstärke und anschließend eine hochintensive Bestrahlung – lassen sich mit der Remote-Steuerungsoption parametrisieren. Möglich sind bis zu 30 dosis- oder zeitgesteuerte Schritte und Pausen. Gleichzeitig wird die Bestrahlung am PC protokolliert und gespeichert. |
Bestellnummern, Lieferumfang, Zubehör und Versionen
| Ausführung | Bestellnummer |
|---|---|
| Collimated Beam Device BSM-03CBD | 860914 |
Das Collimated Beam Device mit Mitteldruckstrahler erzeugt ein paralleles, breitbandiges UV-Feld für Fluenz-Bestimmungen.
| Ausführung | Bestellnummer |
|---|---|
| UV-MAT Touch | 820930C |
Die Kammer wird über den UV-MAT Touch gesteuert. Er misst die Bestrahlungsstärke, steuert den pneumatischen Shutter und schaltet bei Erreichen der Zieldosis ab.
| Bezeichnung | Bestellnummer |
|---|---|
| Radiometersensoren | 814412 |
Die Kammer arbeitet mit einem UV-Referenzsensor für den dosisgesteuerten Betrieb; ein zweiter UV-Sensor erleichtert das Einrichten. Weitere Spektralbereiche unter Radiometer-Sensoren.
| Bezeichnung | Bestellnummer |
|---|---|
| Ersatzlampe | 860814H |
| Leistung | Bestellnummer |
|---|---|
| Kalibrierung 200–300 nm | CALBSM300 |
| 17025-Kalibrierung | 17025 |
CALBSM300 ist die Kalibrierung des Messkanals über 200 bis 300 nm; zusätzlich bieten wir die akkreditierte Kalibrierung nach ISO/IEC 17025 an. Die Kalibrierungen sind als Werks- und als DAkkS-Kalibrierung erhältlich und auf Normale der PTB rückgeführt. Weitere Mess- und Spektralbereiche sind auf Anfrage erhältlich.
Hintergrund zu einem Collimated Beam Device
Ein Collimated Beam Device wird für präzise und kontrollierte Experimente im Bereich der UV-Desinfektion und der UV-Bestrahlung von Flüssigkeiten verwendet. Jim Bolton, ein renommierter Experte auf diesem Gebiet, hat wesentliche Beiträge zur Entwicklung und Verbreitung solcher Geräte geleistet.
Ein Collimated Beam Device erzeugt einen parallelen UV-Lichtstrahl, der eine gleichmäßige Intensität über die gesamte Strahlfläche gewährleistet. Vorteile des parallelen UV-Lichtstrahls sind:
- eine gleichmäßige Bestrahlung
- keine unterschiedlichen Einfallswinkel
- eine geringe Reflexion an der Flüssigkeitsoberfläche
- eine konstante Schichtdicke und Eindringtiefe
- die einfache radiometrische Messung
- die Bestimmung der Dosis und Fluenz (sphärische Dosis) aus der Bestrahlungsstärke
Die Dosis beschreibt die Strahlungsenergie, welche von einer Seite auf ein Element einer Oberfläche einfällt. Sie unterscheidet sich maßgeblich von der Fluenz, die definitionsgemäß einem sphärischen Einfall auf ein kugelförmiges Flächenelement (aus allen Richtungen) entspricht.
In einem UV-Reaktor erhält ein Partikel aus allen Raumrichtungen beim Passieren des UV-Reaktors eine Bestrahlung. Diese ist experimentell sehr schwer zu bestimmen. Daher erfolgt der Abgleich unter den optimalen Bedingungen in einem Collimated Beam Device. In diesem entspricht die Dosis genau der Fluenz, da die Geometrie dies so zulässt. Die Einheit der Dosis und Fluenz ist J/m².
Ein CBD wird vor allem in Forschungslaboren eingesetzt, um die Effizienz der UV-Desinfektion unter kontrollierten Bedingungen zu testen.
Hier sind die grundlegenden Schritte der Funktionsweise:
- Vorbereitung: Die zu testenden Proben (z. B. Wasser, Oberflächen oder Luftproben) werden in geeigneten Halterungen platziert.
- Bestrahlung: Der kollimierte UV-Strahl wird auf die Proben gerichtet. Die Bestrahlungszeit und die UV-Dosis werden anhand der experimentellen Anforderungen festgelegt.
- Überwachung: Sensoren messen die UV-Intensität kontinuierlich, um sicherzustellen, dass die Proben eine konsistente und präzise UV-Dosis erhalten.
- Analyse: Nach der Bestrahlung werden die Proben analysiert, um die Wirksamkeit der UV-Desinfektion zu bestimmen. Dies kann durch mikrobiologische Tests oder chemische Analysen erfolgen.
Die UV-Bestrahlung wird häufig zu Desinfektionszwecken eingesetzt. UV-C-Strahlung hat eine Wellenlänge von 100–280 nm und ist dafür bekannt, DNA zu schädigen, indem sie eine Reaktion zwischen zwei Thymidmolekülen (Dimerbildung) auslöst. Diese Methode ist sehr effektiv zur Inaktivierung von Bakterien und Viren, abhängig von der UV-Durchlässigkeit des Wassers. Zur UV-Desinfektion werden allgemein entweder Mittel- oder Niederdruck-UV-Lampen verwendet.
Mitteldruck-UV-Lampen emittieren Strahlung im Bereich von 200 bis 400 nm, während Niederdruck-UV-Lampen hauptsächlich Strahlung bei 253,7 nm erzeugen. Um die Bildung unerwünschter Nebenprodukte bei niedrigeren Wellenlängen zu verhindern, sind MP-Lampen mit Quarzröhren ausgestattet, die Wellenlängen unter 240 nm herausfiltern.
Durch die Verwendung von DVGW-Sensoren und DVGW-Referenzradiometern wird die Intensität des UV-Strahls kontinuierlich gemessen und überwacht. Dies ermöglicht die genaue Bestimmung der Dosis, die auf die Proben aufgebracht wird.
Für Desinfektionszwecke wird in der Regel eine UV-Dosis von etwa 20–70 mJ/cm² angewendet. Diese Dosen sind relativ gering und daher sind Photolyse-Reaktionen von organischen Mikroschadstoffen (OMPs) unter diesen Bedingungen im Allgemeinen nicht sehr effektiv.
UV-Strahlung wird jedoch auch in Kombination mit Ozon, Wasserstoffperoxid oder Chlor eingesetzt, was zur Bildung von Hydroxylradikalen führt. Solche Prozesse sind sehr effektiv zur Entfernung von Verunreinigungen.
