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Neue optische Diffusoren zur Verwendung in UV-Radiometern für hohe Bestrahlungsstärken

02.01.2013

Diffusoren sind ein wesentlicher Bestandteil von UV-Radiometern. Sie verbessern die Unempfindlichkeit eines Radiometers gegenüber unterschiedlichen Bestrahlungsbedingungen. In Verbindung mit einer Strahl-begrenzenden Blende definiert ein Diffusor die bestrahlte Fläche [1]. Vergleichende Untersuchungen zwischen herkömmlichen und neuen Primusil®-Diffusoren wurden durchgeführt. Ein geeigneter Diffusor sollte die folgenden Eigenschaften erfüllen: Die Transmission muss möglichst spektral unabhängig sein. Die Transmission sollte zeitlich stabil und unabhängig von den Umgebungsbedingungen sein. Außerdem sollte die Transmission unter hohen UV-Bestrahlungen nicht degradieren. Die Diffusoren sollten homogen sein, d.h. die Transmission muss nahezu konstant über die gesamte Oberfläche sein. Desweiteren wird gefordert, dass eine Cosinusabhängigkeit der Transmission vom Einfallswinkel besteht.

Abb. 1: Verteilung der Transmission eines Primusil® OQ 30-06 2 mm Diffusors in einem Abstand von 3 mm hinter dem Diffusor

Es konnte gezeigt werden, dass die Transmission von Primusil®-Diffusoren im Zentrum hinreichend homogen ist und zu den Rändern abnimmt. Dieses Verhalten ist typisch für einen Volumendiffusor.

Die Cosinusabhängigkeit der Transmission vom Einfallswinkel ist bei den Primusil®-Diffusoren sehr viel besser als bei herkömmlichen Diffusoren.

Die Transmission der Primusil®-Diffusoren ist im sichtbaren Spektralbereich spektral unabhängig, während sie im UV-Bereich etwas abnimmt. Im UV-Bereich hängt die Abnahme der Transmission von der Dicke und der Trübung der Primusil®-Diffusoren ab.

Um die UV-Beständigkeit zu untersuchen, wurden verschiedene Diffusoren in einer Entfernung von 20 cm von einem Mitteldruck-Quecksilberstrahler bestrahlt. Ihre Transmission wurde jeweils vor und nach mehreren Bestrahlungen und Ruhephasen gemessen. Sämtliche Diffusoren zeigten eine anfängliche Zunahme ihrer Transmission im Spektralbereich unterhalb von 450 nm. Nach der ersten 14-stündigen Bestrahlung wurde keine weitere Änderung der Transmission festgestellt.

Die neuen Primusil®-Diffusoren sind aus hoch reinem opaken synthetischen Quarzglas hergestellt. Extrem kleine, homogen im Material verteilte, Glasbläschen wirken als Streuzentren. Das synthetische Quarzglas besitzt eine gute Transmission bis in den UV-Bereich. Durch die genaue Einstellung von Anzahl und Größe der Streuzentren im Herstellungsprozess lassen sich Diffusoren mit individuell angepasstem Streuverhalten produzieren. Aufgrund des sehr guten Preis-Leistungs-Verhältnisses und ihrer hervorragenden optischen Eigenschaften sind Primusil®-Diffusoren eine empfehlenswerte Alternative zu herkömmlichen Quarzglas- oder PTFE-Diffusoren. [2].


Literatur:

[1]        Technische Regel Arbeitsblatt W 294-3 Juni 2006, UV-Geräte zur Desinfektion in der Wasserversorgung; Teil 3: Messfenster und Sensoren zur radiometrischen Überwachung von UV-Desinfektionsgeräten; Anforderungen, Prüfung und Kalibrierung

[2]        www.silicaglas.com/de/streuscheiben.html