UV-Sensor auswählen: Spektralbereich und Messbereich

Ein UV-Sensor wird nicht allein nach der Bezeichnung UVA, UVB oder UVC ausgewählt. Emissionsspektrum, erwartete Bestrahlungsstärke, Abstand, Winkelverteilung und gewünschte Bewertungsfunktion bestimmen gemeinsam den geeigneten Spektral- und Messbereich. Diese Auswahlhilfe führt von der Quelle und Messaufgabe zum passenden Sensortyp.

Die Auswahl in sechs Schritten

1. Quelle und Emissionsspektrum bestimmen.
2. Messgröße und gewünschte spektrale Bewertung festlegen.
3. Minimalen und maximalen Prozesswert abschätzen.
4. Messgeometrie, Abstand und Winkelverteilung dokumentieren.
5. Umgebungsbedingungen und Schnittstelle prüfen.
6. Kalibrierung und zulässige Messunsicherheit festlegen.

Messbereich nach Quelle

Der Spektralbereich richtet sich nach der Anwendung beziehungsweise nach dem Photoinitiator, der Messbereich nach der zu erwartenden Bestrahlungsstärke. Als Anhaltswerte:

Besondere Auswahlfälle

Arbeitsschutz. Für Risikobewertung und Arbeitsplatzsicherheit regelt die DIN EN 14255-1 die Messung und Beurteilung personenbezogener Expositionen gegenüber künstlicher optischer Strahlung; die Grenzwerte selbst stehen in der Richtlinie 2006/25/EG. Für die Sensorauswahl folgt daraus ein kleiner Messbereich und eine wirkungsgewichtete Empfindlichkeit – die Auslegung im Einzelnen behandelt UV-Erythem am Arbeitsplatz, den rechtlichen Rahmen Arbeitsschutz und photobiologische Sicherheit.

Dauerhafter Einbau. Wo nicht von Hand gemessen, sondern laufend überwacht wird, stehen Inline-Sensoren zur Verfügung; hier entscheiden zusätzlich Einbauort, Schnittstelle und Beständigkeit gegen Prozessbedingungen.

Medizinische Anwendungen. Maßgeblich sind hier eine klar definierte Messaufgabe, Langzeitstabilität und eine rückführbare Kalibrierung. Die konkrete Eignung für eine medizinische Anwendung ist im Einzelfall fachlich freizugeben.

Passende Geräte

Als Anzeigegerät für wechselbare Messköpfe bewährt sich das Radiometer RMD Pro. Sollen mehrere Spektralbereiche gleichzeitig erfasst werden, führt der Weg über eine spektrale Messung, etwa mit dem UVpad. Wie ein Sensor im Inneren aufgebaut ist und welche Fehlerquellen über die Messgenauigkeit entscheiden, erklärt Aufbau und Fehlerquellen von UV-Sensoren.

Welcher UVC-Sensor eignet sich für Niederdruck-, Mitteldruck- oder LED-Strahler?
Der Sensor muss zum Spektrum passen, nicht nur zum Spektralbereich. Für Niederdruckstrahler genügt eine schmalbandige Bewertung um 254 nm, weil dort praktisch die gesamte UVC-Leistung in dieser Linie liegt. Mitteldruckstrahler emittieren breitbandig über den ganzen UVC-Bereich; hier ist ein Sensor mit breiter, flacher UVC-Bewertung nötig, der auf genau diesen Lampentyp kalibriert wurde. UVC-LEDs (typisch 265 bis 280 nm) verlangen eine Kalibrierung auf ihre Peakwellenlänge; die Normteile DIN 19294-5 und -6 für UV-C-LED sind noch in Erarbeitung. Derselbe Sensor liefert an allen drei Quellen ohne quellenspezifische Kalibrierfaktoren keine vergleichbaren Werte.

Welcher UV-Sensor eignet sich für 254 nm?
Für die 254-nm-Linie von Quecksilber-Niederdruckstrahlern eignet sich ein UVC-Sensor mit schmalbandiger Bewertung um 254 nm, solarblind gegenüber UVA und sichtbarem Licht und auf einen Niederdruckstrahler kalibriert. In der Trinkwasserdesinfektion legen DIN 19294-1 (Geräteradiometer) und DIN 19294-3 (Referenzradiometer) die Anforderungen für Niederdruckanlagen fest; in Österreich gilt ÖNORM M 5873-1. Die Bauform – Inline-Sensor, druckwasserfester Sensor, UV-Sonde oder Radiometer mit Wechselsensor – richtet sich nach Einbauort und Messaufgabe.

Welchen Messbereich braucht der Sensor?
Er richtet sich nach der zu erwartenden Bestrahlungsstärke, nicht nach dem Gerät. UV-Punktlichtquellen erreichen einige W/cm² im Spot – hier ist ein Bereich von 0–2000 mW/cm² oder mehr angebracht. UV-Niederdruck- und UVC-Amalgamlampen bleiben in der Bestrahlungsebene meist unter 100 mW/cm², wofür 0–200 mW/cm² passt. Für Arbeitsplatzmessungen nach DIN EN 14255-1 ist dagegen Empfindlichkeit gefragt: dort 0–2 mW/cm². Für UV-LEDs wurde der UVA+-Sensor mit erweitertem Spektralbereich entwickelt – so wird eine Messung an der Filterkante vermieden, wo schon kleinste Temperatur- und Chargenschwankungen große Messfehler verursachen.

Ab welcher Bestrahlungsstärke muss eine Anlage geprüft werden?
Als Faustregel gilt: Anlagen, die den Bediener dauerhaft mit mehr als 1 bis 2 mW/cm² bestrahlen, sollten geprüft werden. Grenzwert, Rechenbeispiel und die Anforderungen an den Sensor stehen unter UV-Erythem am Arbeitsplatz.

Passenden Sensor finden: Der UV-Sensor-Finder schlägt nach Anwendung, Wellenlänge und Bauform die drei passendsten UV-Sensoren und Messgeräte vor – mit Kennwerten, Systempartner und Begründung.