UV-A辐照强度5,000μW有何特别之处

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市面上大多数黑光(UV-A)灯在距离38cm处的辐照强度都被设定在5,000 µW/cm2。这个数字为何如此特别?

David Geis, 产品经理

光的物理特性

光的强度遵循平方反比定律。就是说,距离你一米远的位置有一盏亮着的灯,如果你移动至距离它两米的位置,这盏灯的亮度不会变成原来的一半,而是原来的四分之一。当你移动至距离它3米的位置时,亮度会减小至原来的九分之一。当你向灯靠近时,亮度也会以同样的方式增加,在距离灯50cm的位置上,亮度会是原来的4倍,25cm的位置上,亮度会是原来的16倍。对我们来说,这意味着到灯具的距离和光源的数量一样重要。

为了对比在荧光无损探伤中黑光灯的紫外线(UV-A)辐照强度,行业内选取了15英寸/38厘米这个距离作为标准。在相同的距离下,不同黑光灯的相关性能可以直观的比较出来。

人眼视觉

使渗透剂和磁粉发出荧光(使之在黑暗中可见)需要一定的UV-A辐照度。提供的UV-A越强,产生的荧光亮度越高,但也是有限的。ASTM E2297和E1316中规定波长在320-400 nm之间的光为UV-A,波长在400-760 nm之间的光为可见光。但是在自然界中,光谱是连续的。我们称之为UV-A和可见光的物质并没有天然区别 – 它们只是被人为区分开了。以人眼视觉来看,它们也是连续的。人眼能感知的光当中并没有硬性分类,随着年龄的增长,人眼能感知到的光也会发生变化。年轻人的眼睛可以感知到波长最短至390 nm(虽然我们在科学中把它定义为UV-A)的光,如果环境中没有其他光源,波长小于380 nm的光也能以深紫色的形式被人眼所看见。

在暗室的黑暗环境中,人眼能够感知到一些UV-A。即使荧光亮度随着UV-A的增强而增高,在你所能看到的范围内也会有所衰减。过高的UV-A强度在人眼视觉中会超过并抑制荧光显示亮度—这种情况通常称之为“眩光效应”。

UV-A强度研究

有关UV-A强度所产生效应的研究中已经证明了渗透剂和磁粉中的荧光染料及色素在长期暴露于高强度辐照下会发生衰减。过长时间暴露在高强度UV-A下会降低发出的荧光亮度。这种情况通常称之为“荧光褪色”。

为了确保能够应对眩光效应和荧光褪色,NDT确立了最高UV-A辐照度的概念。详细规定根据行业标准、OEM、Prime和应用不同而有所变化 。许多标准中允许UV-A辐照度最高达到10,000 µW/cm2 ,但必须限制暴露时间,以避免荧光褪色。ISO 3059标准中规定的最大辐照度5,000 µW/cm2 现在是公认的长时间暴露下的安全辐照度。

 

结论

我们依照光的特性规定了15英寸/38厘米的标准距离。根据人眼视觉和荧光材料的特性规定了5,000 µW/cm2 的最大辐照度。同时采用这两个标准使我们的工作变得简单:距离黑光灯38厘米的距离处,最大辐照度达到5,000 µW/cm2 。由于显现存的光源种类非常多,这样的标准结合并不会适用于所有情况。

疑问主要在于不考虑黑光灯距离的情况下,被测表面的最大辐照度。当使用手持式黑光灯时,黑光灯通常会处于标准距离38厘米处,使用黑光手电筒时,距离会近许多。而吊顶式黑光灯的使用距离会比标准的远很多。在所有的情况下,UV-A辐照度都必须是可控的。手电筒在13厘米处的辐照度为5,000 µW/cm2 会对近距离和复杂空间的检测很有帮助。但是在38厘米处,它的辐照度就会小于560 µW/cm2 。同样的,吊顶式黑光灯在0.76米的距离处能提供的辐照度为5,000 µW/cm2 ,但是处于标准距离时辐照度将会接近10,000 µW/cm2 。

在这些例子中,黑光手电筒和吊顶式黑光灯在标准距离处的辐照度相差很大。但是当按照它们的设计目的使用时,效果是相当好的。因为ISO 3059和其他标准都规定了5,000 µW/cm2 的最大辐照度是在被检测表面上的,而不是38厘米的标准距离处的。

 

方案

ST700是为了满足检测规范同时最大化检测面积而设计的。ST700是一台吊顶式黑光灯,它能够安装在与检测表面保持一定距离的位置上,从而使操作者获得足够的工作空间。在0.9米的距离处,ST700也能提供足够的UV-A辐照度来完成检测,它在标准距离38厘米处能够提供7,000 µW/cm2 的辐照度。当参照罗罗和空客标准时,最小工作距离是61厘米。

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