UV-Kalibrierung

Was bedeutet Kalibrierung?
Kalibrierung ist die reproduzierbare Feststellung und Dokumentation der Messwertabweichung eines Messgerätes zu einem Normal. Durch die Bestimmung eines Kalibrierfaktors kann das Messsignal, welches im Falle von UV-Detektoren meist Ströme sind, in eine auf SI Einheiten basierende Messgröße umgerechnet werden. Kann dies direkt im Messgerät geschehen, folgt dem Kalibrierprozess ein Abgleich des Messgeräts durch Eingabe eines Kalibrierfaktors oder Einstellen eines Reglers (z.B. Potenziometers).
Wird für den Kalibrierprozess ein rückführbares Normal (Sekundärnormal) eingesetzt und neben der Abweichung die Unsicherheit der Messung bestimmt (nach Vorgabe GUM = Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (http://www.bipm.org/en/publications/guides/gum.html)), handelt es sich um eine rückführbare Kalibrierung. Das rückführbare Normal ist dabei durch eine ununterbrochene Kalibrierkette mit dem nationalen Primärnormal verbunden, welches von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) oder einem anderen akkreditierten Labor bereitgestellt wird und mit der Definition der SI Einheit verknüpft ist.

Wie arbeitet ein Kalibrierlabor?
Ein Kalibrierlabor gewährleistet unter kontrollierten Bedingungen die Durchführung von Kalibrierungen nach guter fachlicher Praxis. Dies erfordert die Bereitstellung von geschultem Personal sowie der benötigten Messtechnik und der zugehörigen Infrastruktur.
Die Kalibrierung eines Wellenlängen-integrierenden UV-Radiometers gilt jeweils nur für eine Kombination aus UV-Sonde und UV-Strahlungsquelle, da das Signal des Radiometers proportional zu der Faltung der spektralen Empfindlichkeit der Sonde mit der spektralen Emission der Quelle ist. Deshalb wird bei einer Kalibrierung die Bestrahlungsstärke des UV-Strahlers mittels eines rückführbar-kalibrierten Spektroradiometers (W/m²/nm) oder UV-Radiometers (W/m²) vermessen. Dabei sollte die Eingangsoptik der Sonde und des Referenzsystems annähernd-gleich sein, um Fehler durch unterschiedliche Öffnungswinkel (FOV) zu minimieren. Im Falle der Kalibrierung einer Sonde gegen ein kalibriertes Radiometer, muss das Radiometer die gleiche spektrale Empfindlichkeit wie die zu kalibrierende Sonde aufweisen. Etwaige Wirkfunktionen, wie zum Beispiel die erythemale Wirkfunktion zur Bestimmung des UV-Index oder die mikrobizide Wirkfunktion im Falle der DVGW/ÖNORM Sonden, müssen über entsprechende optische Filter in der Sonde realisiert sein. Bei der Verwendung eines Spektralradiometers erfolgt die Messung der Bestrahlungsstärke durch Integration über den gewünschten Wellenlängenbereich und wird gegebenenfalls mit einer Wirkfunktion (Erythem, mikrobizid, TROS IOS) gewichtet.
sglux verwendet rückführbare Referenzradiometer, kalibrierte Spektralradiometer und Strahlernormale zur Kalibrierung. Dabei sind die verwendeten Normale rückführbar auf die nationalen Primärnormale der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). Für die täglichen Kalibrieraufgaben werden Arbeitsnormale (Silber-Referenzen) verwendet, die regelmäßig mit den bei der PTB oder einem anderen akkreditierten Labor kalibrierten Sekundärnormalen (Gold-Referenzen) abgeglichen werden.

Unsere Leistungen
Folgende Messgrößen werden bei sglux kalibriert:
– Empfindlichkeit bezüglich der Bestrahlungsstärke (s_E in [W/m²])
– Spektrale Empfindlichkeit von UV-Detektoren (s_E(λ) in [A/W/nm])
– Spektrale Bestrahlungsstärke (E(λ) in [W/m²/nm]) von UV-Strahlern
– Bestimmung winkelabhängiger Empfindlichkeit s_E(θ) von UV-Sensoren

Zur Kalibrierung werden folgende Messgeräte verwendet:
– Kalibriertes Spektralradiometer Gigahertz BTS2048-UV-S-F. Kalibrierter Messbereich 200-430 nm
– Kalibrierte Referenzradiometer (DVGW, ÖNORM)
– Kalibrierte Stromsonden (sglux UV-Surface etc.). Strommessung erfolgt mit einem kalibriertem Keithley 6514 Electrometer.

Es stehen folgende UV-Strahlungsquellen zur Verfügung:
– Quecksilberdampf-Niederdrucklampe:
➢ UVA: PL-L 36W-09 (Emission Peak 365nm), PL-S 9W BLB, 40W Q-LAB UVA340 (Emission Peak 340nm)
➢ UVB: PL-L 36W-01 (Narrowband, Emission Peak 311nm), PL-S-9W-12 (Broadband)
➢ UVC: PL-L 36W (Emission Peak 254nm)
– Quecksilberdampf-Mitteldruckstrahler 1 kW undotiert (ca. 1000mW/cm² Bestrahlungsstärke)
– Quecksilberdampf-Mitteldruck-Strahlernormal (Entwicklung in Zusammenarbeit mit der PTB) zur Kalibrierung von DVGW/ÖNORM Sensoren
– Mikrowellenangeregter Quecksilberdampf-Mitteldruckstrahler UV Fusion I300 mit undotierten Ga- oder Fe-dotiertem Leuchtmittel

– TEC-UV-LED Arrays (TEC thermo-electric-cooled):
➢ UVA:
7 x 405nm (Nichia), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 10W
7 x 395nm (Nichia), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 10W
7 x 385nm (Nichia), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 10W
7 x 365nm (Nichia), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 10W
➢ UVC/UVB:
5 x 285nm (Nikkiso), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 200mW
5 x 280nm (Nichia), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 200mW
5 x 280nm (Nikkiso), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 200mW
5 x 275nm (Vishay), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 100mW
5 x 265nm (Stanley), max. Strahlungsfluss (radiant power) ca. 100mW

– USHIO 12W KrCl-Excimer 222nm UV-Strahler
– 30 W Deuterium UV-Strahler, PTB-kalibriert
– FEL 150W Wolfram-Halogen-Strahler, PTB-kalibriert
– 75W Xenon-Strahler
– Sonne: Berlin, Adlershof 52° 26′ 16″ N , 13° 32′ 51″ O. Bei klarem Himmel in der Zeit von Mai bis September (UVI>4). In den Wintermonaten kann die Kalibrierung von uns gegen Mehraufwand in einer Messstation in Malaga, Spanien durchgeführt werden.

Die sglux GmbH ist ISO 9001 zertifiziert. Eine Akkreditierung nach ISO 17025 ist in Vorbereitung. Dabei wurden wir von der PTB (Abt. Spektroradiometrie – Arbeitsgruppe 4.11) im Rahmen des Projekts „Schaffung neuer industrienaher Kalibrierdienstleistungen für radiometrische Messgrößen im Bereich hoher UV-Bestrahlungsstärken“ (BMWi: MNPQ 04/13) unterstützt.

Ablauf einer Kalibrierung
Kalibrierungen erfolgen nach vorhergehender Ermittlung der Kundenanforderungen sowie den Anwendungsgebieten und Umgebungsbedingungen beim Einsatz der Messtechnik, wie in dem Flussdiagramm gezeigt.

Anfrage
Eine Kalibrierung kann dann erfolgen, wenn geklärt ist, ob sglux:
Den UV-Sensor vermessen kann, d.h. entsprechende Messgeräte oder Anzeigegeräte vorhanden sind bzw. mitgeliefert werden. Im Fall von sglux Sonden ist dies immer der Fall.
Die UV-Strahlungsquelle mit gewünschter Bestrahlungsstärke bei sglux vorhanden ist bzw. vom Kunden beigestellt wird. sglux kann bei Bedarf auch UV-Strahlungsquellen z.B. UV-LEDs beschaffen. Insbesondere bei hohen Bestrahlungsstärken ist gegebenenfalls eine Vorort-Kalibrierung beim Kunden notwendig.
Im Falle von UV-Index-Sonden ist eine Kalibrierung wetter- und jahreszeitabhängig. Zurzeit können diese Sonden nur von Mai bis September in Berlin kalibriert werden.
Für eine schnelle Bearbeitung bitten wir Sie unseren Kalibrieranfragebogen auszufüllen. Gern können Sie auch unsere Experten telefonisch kontaktieren, um Ihre spezielle Kalibrierung zu besprechen.

Messung
Nach Auftrags- und gegebenenfalls Materialeingang erfolgt die Messung unter den geforderten Bedingungen. Zunächst wird das Kalibrierobjekt akklimatisiert und die zur Kalibrierung verwendeten Strahler stabilisiert. Dann erfolgt die Messung der Bestrahlungsstärke mittels eines Normals, danach die Bestimmung des Messwertes des Kalibrierobjekts. Anschließend wird, wenn möglich, das Kalibrierobjekt abgeglichen und der kalibrierte Messwert mit dem des Normals verglichen. Zur Verbesserung der Messunsicherheit werden Mittelwerte aus mehreren Messungen gebildet.

Dokumentation
Die Dokumentation erfolgt nach Vorgabe DAkkS 71 SD 0 025. Sie enthält die Beschreibung des Kalibrierobjekts, inkl. Seriennummer und Hersteller, eine Beschreibung der Messmethode sowie der Umgebungsbedingungen, die gemessenen Messwerte und eine Angabe zur Messunsicherheit.

Die typische Lieferzeit für eine Kalibrierung sind zwei Wochen nach Klärung der technischen Details und gegebenenfalls der Bereitstellung von UV-Detektoren oder UV-Strahlern.

Nachfolgend sind beispielhaft einige Kalibrierangebote dargestellt: