ДАТЧИК УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к дозиметрии УФ излучения используемой для защиты кожи человека. Установлено, что в диапазоне длин волн от 320 до 400 нм (диапазон (UVC) основными биологическими воздействиями являются пигментационное и эритемное.
e
Для человека результирующий биологический эффект облучения естественным или искусственным УФ излучением определяется двумя параметрами: относительной эффективностью излучения S(λ) и спектральной плотностью потока излучения источника E(λ). По этой причине, доза облучения, порождающая фотобиологическое воздействие (ультрафиолетовую эритему и пигментацию), может быть определена с помощью дозиметра личного пользования.
Согласно Техническому Отчету Международной Комиссии по Освещению (CIE) облучение может быть связано с результирующим биологическим эффектом мощностью актиничной дозы (плотностью потока излучения):
где относительная эффективность излучения S(λ) порождает своеобразный биологический эффект в некоторой области длин волн и нормируется к единице для фиксированной длины волны.
2
5
2
5
2
3
e
В патенте RU2168716 описано устройство, изготовленное на пластине из фотолюминесцентного стекла PbO, легированного оксидами TbO и СеO. Данное изобретение относится к люминесцентному анализу и касается сенсора УФ излучения. Однако в этом устройстве измерение спектральной плотности потока излучения источника E(λ) в интервале от 280 до 400 нм выполняется интегрально, что приводит к искажению актиничной дозы.
2
2
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является датчик ультрафиолетового излучения, опубликованный в журнале J.Vac. Sci. Technol. A 2003, V.21, N.6, Р.1877-1882 (Wenjie Zhang, Ying Li, Shenglong Zhu, Fuhui Wang Fe-doped photocatalytic TiO film prepared by pulsed dc reactive magnetron sputtering). Датчик выполнен в виде тонкой пленки диоксида титана TiO легированной железом Fe нанесенной
е
на подложку из кварцевого стекла. Однако в нем спектральная плотность потока излучения источника Е(λ) также измеряется интегрально.
Технической задачей решаемой полезной модели является создание дифференциального датчика ультрафиолетового излучения, который позволяет уточнить измерения актиничной дозы.
2
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый датчик ультрафиолетового излучения, также как и известный, содержит подложку из кварцевого стекла с нанесенной на нее пленкой диоксида титана TiO легированной железом Fе, но, в отличие от известного, пленка выполнена в виде последовательно расположенных элементов, изолированных друг от друга воздушными промежутками, а содержание железа увеличивается от элемента к элементу на 0.2% в диапазоне от 0 до 2%, а на поверхности элементов нанесены пленочные встречно-штырьевые электроды.
е
e
Достигаемым техническим результатом является увеличение точности измерения актиничной дозы путем учета зависимости спектральной плотности потока излучения источника Е(λ) от длины волны УФ излучения в интервале от 320 до 400 нм. Датчик устроен таким образом, что длинноволновый край фоточувствительности каждого последующего элемента сдвинут относительно предыдущего в длинноволновую область на 8-10 нм, что достигается изменением его степени легирования на 0.2%. При попадании на датчик УФ излучения в соседних элементах, край фоточувствительности которых сдвинут на 10 нм, фототоки будут отличаться на величину, пропорциональную спектральной плотности источника излучения в этой области. Тогда определяя сигнал между всеми парами элементов можно измерить спектральную плотность потока излучения источника E(λ) в интервале от 320 до 400 нм с шагом 8-10 нм.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
Фиг.1 - графики относительной эффективности, иллюстрирующие спектральную плотность потока Солнца на поверхности океана и спектральную плотность потока Солнца измеренную интегрально (измеренную известным датчиком);
Фиг.2 - графики относительной эффективности, иллюстрирующие спектральную плотность потока Солнца на поверхности океана и спектральную плотность потока Солнца измеренную дифференциально (измеренную предлагаемым датчиком);
Фиг.3 - вид сверху конструкции предлагаемого датчика;
Фиг.4 - вид сбоку конструкции предлагаемого датчика.
На фиг.1 видно, что в коротковолновой части (320-340 нм) относительной эффективности спектральная плотность потока Солнца измеренная интегрально 2 превышает действительную спектральную плотность потока Солнца на поверхности океана 1, а длинноволновой части (340-400 нм) данные измерения наоборот занижены. Это искажение актиничной дозы приводит к ошибочному определению допустимого времени воздействия УФ излучения на человека.
На фиг.2 видно, что спектральная плотность потока Солнца измеренная дифференциально 2 более точно соответствует действительной спектральной плотности потока Солнца на поверхности океана 1.
Предлагаемый датчик ультрафиолетового излучения (фиг.3 и 4) содержит подложку 1 из кварцевого стекла, с нанесенной на нее пленкой 2 диоксида титана, на которую, в свою очередь, нанесены пленочные встречно-штырьевые электроды 3, каждый последующий элемент отделен от предыдущего воздушным промежутком 4, а содержание железа увеличивается от элемента к элементу на 0.2% в диапазоне от 0 до 2%.
Одним из возможных вариантов получения описанной структуры могут быть: получение пленки диоксида титана и ее легирование железом - методом реактивного распыления титановой мишени с закрепленными на ней пластинками железа. Концентрация примеси в полученной пленке будет пропорциональна отношению площадей поверхностей материалов; нанесение встречно-штырьевых электродов - методом вакуумного испарения; создание разделяющих воздушных промежутков - методом маскирования.
e
Таким образом, вышеописанная методика работы устройства показывает, что измерение спектральной плотности потока излучения источника E(λ) проводится дифференциально, а не интегрально, что позволяет увеличить точность измерения актиничной дозы.