摘 要 目前，隨著紫外輻射能量計(jì)在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，紫外輻射能量計(jì)的量值統(tǒng)一尤為重要。但是由于市面上紫外輻射能量計(jì)來(lái)源各異，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各種計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)溯源混亂，量值無(wú)法統(tǒng)一。本文分析了紫外輻射能量計(jì)的計(jì)量現(xiàn)狀以及各種類型紫外輻射能量計(jì)產(chǎn)生差異的具體原因，并給出了統(tǒng)一量值的具體方案。

　　關(guān)鍵詞 紫外輻射能量 校準(zhǔn)方法

　　一.計(jì)量現(xiàn)狀分析

　　紫外輻射能量計(jì)是檢測(cè)紫外線能量的一種儀器, 廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、制造、電子行業(yè).材料老化和光電化學(xué)反應(yīng)等領(lǐng)域，其數(shù)值的準(zhǔn)確與否直接影響到制造業(yè)的固化和老化控制精度，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，市面上使用比較多的紫外輻射能量計(jì)有日本ORC和USHIO，德國(guó)UV-DESIGN、美國(guó)EIT和Solar Light，以及我國(guó)深圳林上科技的產(chǎn)品。

　　由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的缺失，不但不同國(guó)家之間的紫外輻射能量計(jì)差異大，同一個(gè)國(guó)家制造生產(chǎn)的紫外輻射能量計(jì)(如日本的ORC與USHIO的產(chǎn)品之間，美國(guó)EIT和Solar Light的產(chǎn)品之間)，在數(shù)據(jù)上都存在較大差異。再加上國(guó)內(nèi)很多計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)對(duì)于紫外輻射能量計(jì)缺乏深入的研究，導(dǎo)致溯源的混亂。經(jīng)過(guò)我們對(duì)大量不同廠家不同型號(hào)的紫外輻射能量計(jì)的研究分析，我們認(rèn)為造成數(shù)據(jù)差異的具體原因主要有以下三點(diǎn)：

　　校準(zhǔn)光源的差異。

　　根據(jù)我們的研究統(tǒng)計(jì)，目前應(yīng)用于工業(yè)上的紫外輻射光源主要有高壓汞燈、黑光高壓汞燈，氙燈以及紫外LED光源。不同光源的相對(duì)光譜功率分布差異很大。經(jīng)過(guò)我們的調(diào)查，日本的ORC，德國(guó)的UV-DESIGN、美國(guó)的EIT以及我國(guó)的深圳林上科技都是采用高壓汞燈作為校準(zhǔn)光源，日本的USHIO則使用黑光高壓汞燈作為校準(zhǔn)光源，而美國(guó)Solar Light則是用氙燈作為校準(zhǔn)光源。如果采用高壓汞燈作為紫外光源，在同等條件下，將ORC的紫外輻射能量計(jì)與USHIO的紫外輻射能量計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，兩者會(huì)有百分十幾的誤差。

　　光譜響應(yīng)范圍的差異。

　　由于在紫外輻射能量計(jì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的缺失，各制造商所生產(chǎn)的紫外能量計(jì)在光譜響應(yīng)范圍上存在很大差異。表1列出了不同制造商(UVA波段)的紫外輻射能量計(jì)的光譜響應(yīng)范圍。由上表可以看出，各國(guó)制造商所生產(chǎn)的紫外輻射能量計(jì)的光譜響應(yīng)范圍并不一致，個(gè)別差別很大。不同光譜范圍對(duì)應(yīng)的紫外輻射能量值自然差異較大。

　　光譜響應(yīng)曲線的差異。

　　紫外輻射能量計(jì)的光譜響應(yīng)曲線如圖1所示。不同制造商所使用的傳感器材料不同，導(dǎo)致了光譜響應(yīng)曲線的差異。由于在光譜響應(yīng)范圍以及光譜響應(yīng)曲線并非理想的矩形，使得不同廠商的紫外輻射能量計(jì)在測(cè)量不同的光源時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

　　二.校準(zhǔn)方法研究

　　為了統(tǒng)一各個(gè)廠商的紫外輻射能量計(jì)的量值。我們針對(duì)其根源提出解決的辦法：

　　校準(zhǔn)光源的選擇。

　　理想情況下，是統(tǒng)一校準(zhǔn)光源，但是由于工業(yè)上已經(jīng)形成多樣化的需求。不同產(chǎn)業(yè)不同用途使用的光源無(wú)法統(tǒng)一。因此，在計(jì)量時(shí)，必須采用與客戶實(shí)際使用的光源作為標(biāo)準(zhǔn)光源。這樣就可以避免光源不一致產(chǎn)生的誤差。

　　測(cè)量紫外輻射能量的標(biāo)準(zhǔn)器。

　　從上面的分析可以知道，由于光譜響應(yīng)范圍以及光譜響應(yīng)曲線的差異，使得不同廠商的紫外輻射能量計(jì)在測(cè)量不同的光源時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。因此紫外輻射能量計(jì)不能直接用作為標(biāo)準(zhǔn)器。在此，我們選擇高精度的光譜輻射照度輻射計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器。

　　高精度光譜輻射照度輻射計(jì)計(jì)量性能要求：其光譜范圍覆蓋(200nm~500nm)。光譜儀需用光譜輻射照度標(biāo)準(zhǔn)燈(量值溯源到中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)定標(biāo)，定標(biāo)后，在其光譜范圍內(nèi)，最大誤差不超過(guò)不超過(guò)±4.0%;波長(zhǎng)誤差：不大于±1nm;波長(zhǎng)重復(fù)性：不大于0.5nm;采樣間隔：不大于1nm;光譜輻射照度的測(cè)量重復(fù)性：優(yōu)于1.0%;光譜輻射照度測(cè)量的長(zhǎng)期不穩(wěn)定性：優(yōu)于±5.0%/年。

　　在標(biāo)定后，光譜輻照度輻射計(jì)的光譜響應(yīng)曲線可以看作是一條理想的與橫坐標(biāo)平行的直線。這樣就可以消除不同光源由于光譜相對(duì)功率分布的不同產(chǎn)生的差異。同時(shí)，光譜輻射照度輻射計(jì)還可以根據(jù)UV能量計(jì)的光譜響應(yīng)范圍進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的掃描，從而使得測(cè)出來(lái)的紫外能量在光譜響應(yīng)范圍內(nèi)與被測(cè)紫外輻射能量計(jì)一致。

　　計(jì)量論文投稿刊物：《中國(guó)計(jì)量》創(chuàng)刊于1996年1月10日，由國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局主管，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院主辦，計(jì)量司進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)的國(guó)家級(jí)綜合性專業(yè)期刊。是一本針對(duì)從事計(jì)量管理與科研工作、計(jì)量檢定校準(zhǔn)與實(shí)驗(yàn)室工作、質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、工礦企事業(yè)單位計(jì)量工作者的國(guó)家級(jí)綜合性科技期刊。

　　三.總結(jié)

　　通過(guò)對(duì)紫外輻射能量計(jì)的現(xiàn)狀分析，總結(jié)了紫外輻射能量計(jì)量值產(chǎn)生差異的原因。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)配備一系列紫外校準(zhǔn)光源，以及高精度的光譜輻射照度輻射計(jì)來(lái)建立一套紫外輻射能量校準(zhǔn)裝置。在儀器校準(zhǔn)時(shí)，需注明所使用的光源，紫外輻射能量的光譜范圍。只有在校準(zhǔn)光源以及光譜范圍都確定的前提下，才能保證紫外輻射能量的復(fù)現(xiàn)性以及量值的統(tǒng)一。

　　參考文獻(xiàn)：

　　材料老化領(lǐng)域中的光輻射度計(jì)量與量值溯源[J]. 代彩紅,黃勃,于家琳. 中國(guó)計(jì)量. 2010(08)

　　作者：朱啟樂(lè)