摘 要 目前，隨著紫外輻射能量計在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，紫外輻射能量計的量值統(tǒng)一尤為重要。但是由于市面上紫外輻射能量計來源各異，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各種計量檢定機(jī)構(gòu)溯源混亂，量值無法統(tǒng)一。本文分析了紫外輻射能量計的計量現(xiàn)狀以及各種類型紫外輻射能量計產(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.計量現(xiàn)狀分析

　　紫外輻射能量計是檢測紫外線能量的一種儀器, 廣泛應(yīng)用于計算機(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有日本ORC和USHIO，德國UV-DESIGN、美國EIT和Solar Light，以及我國深圳林上科技的產(chǎn)品。

　　由于國際標(biāo)準(zhǔn)的缺失，不但不同國家之間的紫外輻射能量計差異大，同一個國家制造生產(chǎn)的紫外輻射能量計(如日本的ORC與USHIO的產(chǎn)品之間，美國EIT和Solar Light的產(chǎn)品之間)，在數(shù)據(jù)上都存在較大差異。再加上國內(nèi)很多計量檢定機(jī)構(gòu)對于紫外輻射能量計缺乏深入的研究，導(dǎo)致溯源的混亂。經(jīng)過我們對大量不同廠家不同型號的紫外輻射能量計的研究分析，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：

　　校準(zhǔn)光源的差異。

　　根據(jù)我們的研究統(tǒng)計，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。不同光源的相對光譜功率分布差異很大。經(jīng)過我們的調(diào)查，日本的ORC，德國的UV-DESIGN、美國的EIT以及我國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的紫外輻射能量計與USHIO的紫外輻射能量計的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，兩者會有百分十幾的誤差。

　　光譜響應(yīng)范圍的差異。

　　由于在紫外輻射能量計國際標(biāo)準(zhǔn)的缺失，各制造商所生產(chǎn)的紫外能量計在光譜響應(yīng)范圍上存在很大差異。表1列出了不同制造商(UVA波段)的紫外輻射能量計的光譜響應(yīng)范圍。由上表可以看出，各國制造商所生產(chǎn)的紫外輻射能量計的光譜響應(yīng)范圍并不一致，個別差別很大。不同光譜范圍對應(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在測量不同的光源時會產(chǎn)生較大的誤差。

　　二.校準(zhǔn)方法研究

　　為了統(tǒng)一各個廠商的紫外輻射能量計的量值。我們針對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法統(tǒng)一。因此，在計量時，必須采用與客戶實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在測量不同的光源時會產(chǎn)生較大的誤差。因此紫外輻射能量計不能直接用作為標(biāo)準(zhǔn)器。在此，我們選擇高精度的光譜輻射照度輻射計作為標(biāo)準(zhǔn)器。

　　高精度光譜輻射照度輻射計計量性能要求：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(量值溯源到中國計量科學(xué)研究院)定標(biāo)，定標(biāo)后，在其光譜范圍內(nèi)，最大誤差不超過不超過±4.0%;波長誤差：不大于±1nm;波長重復(fù)性：不大于0.5nm;采樣間隔：不大于1nm;光譜輻射照度的測量重復(fù)性：優(yōu)于1.0%;光譜輻射照度測量的長期不穩(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功率分布的不同產(chǎn)生的差異。同時，光譜輻射照度輻射計還可以根據(jù)UV能量計的光譜響應(yīng)范圍進(jìn)行相對應(yīng)的掃描，從而使得測出來的紫外能量在光譜響應(yīng)范圍內(nèi)與被測紫外輻射能量計一致。

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

　　三.總結(jié)

　　通過對紫外輻射能量計的現(xiàn)狀分析，總結(jié)了紫外輻射能量計量值產(chǎn)生差異的原因。在此基礎(chǔ)上，通過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來建立一套紫外輻射能量校準(zhǔn)裝置。在儀器校準(zhǔn)時，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)域中的光輻射度計量與量值溯源[J]. 代彩紅,黃勃,于家琳. 中國計量. 2010(08)

　　作者：朱啟樂