253.7nm辐射源总辐射通量副基准的建立

　　1　引言

　　253.7 nm辐射源的特点是具有极强的生物效应。细菌当受到该辐射源一定剂量的照射后,就会很快死亡。它由于不仅消毒、灭菌效果好,而且无污染、使用方便、节能,故国内外在医药、生物、卫生防疫等部门都广为应用。总辐射通量是辐射源的重要技术指标之一,因此,需要建立副基准为其提供可靠的计量标准。

　　2　原理和方法

　　建立253.7 nm辐射源总辐射通量副基准就是为测量辐射源向空间发射的总辐射通量(或称总辐射功率。单位:瓦)提供计量标准。

　　2.1　测量原理

　　辐射源A向空间某一方向辐射的通量为:

　　式中,ΔS为辐射源A在给定方向上的立体角ΔΩ在距离A为L处截取的球面面积(cm2);Ee为辐射源A在ΔS上产生的辐照度(W/cm2)。

　　由式(1)可知,测出辐射源A在空间各个方向上一定距离处的辐照度Ee及该处面元面积ΔS,即可由式(1)算出A向各个方向辐射的辐射通量ΔΦe,称为部分辐射通量。各ΔΦe之和即为总辐射通量:Φe=∑ΔΦe。

　　2.2　测量方法

　　2.2.1　面元面积ΔS的确定

　　假想被测辐射源处于半径为R的空球内,光心与球心重合,将球面分成若干个面积相等的平行球带(即S1=S2=…=Si=…=Sn),此时各球带对球心所张的立体角Ω均相等(即Ω1=Ω2=…=Ωn),每条球带的面积为:Si=4πR2/n,再将每条球带分成面积相等的m份,则第i条球带的第j份小面积为:Sij=4πR2/nm,这便是面元面积ΔS。这样,辐射源向空间辐射的总辐射通量为:

　　式中,Eeij是辐射源在Sij上的辐照度。

　　2.2.2　Eeij的测量

　　a)测量方向的确定

　　将上述所分的每条球带再均分成二等分,测其均分线上的辐照度,并视为沿球带宽的辐照度的平均值。这样就确定了测量辐照度Eeij的方向角αi,经推导得:

　　作者选n=50,带入不同的i值就可得到各球带均分线所处的位置,再将各球带分成24等分,即m=24,测定每块小面积Sij上的辐照度Eeij就可以了。

　　b)探测系统

　　为测辐照度Eeij,探测系统由标准紫外探测器(包括紫敏硅光二极管、峰值波长λmax=253.7nm的干涉滤光片、余弦修正器)及高灵敏度放大器和显示器组成。系统在探测范围内具有良好的线性。

　　c)测量装置

　　标准紫外探测器固定在分布辐射度计的环架上,距辐射源的中心(即环架的回转中心)2200mm,并可绕中心在垂直面内回转,以实现在不同测量方向角αi时的辐照度测量。

　　被测辐射源装在特制的固定装置上,使辐射源可绕自身轴自转,即可完成整个空间Eeij的测量。因为n= 50,即分成50个球带,又将每个球带分成24等份,即m= 24,所以探测器随大环架转一周采样100次,灯管自转12次,这样就测量了整个空间1200个方向上的辐照度Eeij。