Персональний пристрій для вимірювання біологічно активного ультрафіолетового випромінювання

1. Персональний пристрій для вимірювання біологічно активного ультрафіолетового випромінювання, який містить розсіювальний елемент і 3 35326 4 основі сполуки GaP та твердих розчинів на базі випромінювання [патент України на корисну моцієї сполуки зазнають деградації з часом у звичайдель № 5630, G02B5/02, G01J1/42, 2004]; цей приних умовах експлуатації; крім того, довгохвильова стрій містить приймач ультрафіолетового випромежа їх фоточутливості знаходиться у видимій мінювання, що складається зі світлофільтра, який області спектра, що теж ускладнює розробку світвиділяє кожний з діапазону біологічно активного лофільтрів. Фотоприймачі на основі нітридів метаультрафіолетового випромінювання, та фо то делів третьої групи періодичної системи є „сонячно тектора, у якому використаний твердий розчин сліпими" і мають високу чутливість у всій області складу ZnSe1. xTe x, де 0,002 £ х £ 0,05, а також вибіологічно активного УФ випромінювання, однак мірювально-індикаторий блок, при цьому перед суттєва залежність чутли вості від хімічного складу приймачем, за ходом падіння ультрафіолетового та легуючи х домішок приводить до невідтворювавипромінювання, розміщений розсіювальний еленості спектра фоточутливості, тобто до зниження мент. достовірності вимірювань. Фотодетектор із карбіду Завдяки розсіювальному елементу відбувакремнію має нерівномірну чутливість в області ється більш рівномірний розподіл УФ випромінюбіологічно активного УФ випромінювання, особливання, яке потрапляє на поверхню світлофільтра. во у діапазонах А та В, що не дозволяє ефективно Розсіювальний елемент дозволяє розсіювати не використати його у цих діапазонах, що також обутільки світло безпосередньо від джерела УФ вимовлює низьку достовірність вимірювань та недопромінювання, яке попадає на нього під різними статню інформативність пристрою. Крім того, покутами, а й відбите від різних поверхонь світло. Не хибка вимірювань фотодетектора з карбіду викривлений спектр УФ випромінювання потрапкремнію з часом, під впливом УФ випромінювання, ляє до світлофільтра, який виділяє кожний з діапазростає, що також веде до низької достовірності зонів біологічно активного ультрафіолетового вирезультатів вимірювань. промінювання, та визначає більш реальний внесок Відомий персональний пристрій для вимірюкожного з біологічно активних діапазонів до загавання біологічно активного ультрафіолетового льного спектра УФ випромінювання, ніж у разі відвипромінювання [патент України № 55388, сутності розсіювального елемента. G01J/100, G01J1/42, 2003]. Пристрій містить приПроте, недоліком цього пристрою є те, що УФ ймач ультрафіолетового випромінювання, що випромінювання, в тому числі розсіяне, проходячи складається зі світлофільтра, який виділяє кожний крізь світлофільтр, потрапляє далі не лише на УФ з діапазону біологічно активного ультрафіолетовофотодетектор, але й через бічні поверхні світлого випромінювання, та фотодетектора, у якому фільтра частково виходить назовні, не потрапляювикористаний твердий розчин складу ZnSe1-хTe x, чи на чутливу поверхню фотодетектора. Це погірде 0,002 £ х £ 0,05, а також вимірювальношує реальну чутливість фотоприймача щодо УФ індикаторий блок. випромінювання, тобто обмежує інформативність Завдяки виконанню світлофільтра, який видіпристрою. ляє кожний з діапазонів біологічно активного ультОстанній аналог вибраний нами як прототип. рафіолетового випромінювання, можливо визнаВ основу корисної моделі поставлена задача чати реальний внесок кожного з біологічно створити такий персональний пристрій для виміактивних діапазонів до загального спектра УФ вирювання біологічно активного УФ випромінювання, промінювання і, отже, більш точно визначити хаякий дозволяв би підвищити достовірність вимірюрактер та ступінь впливу УФ випромінювання на ваних результатів та ін формативність пристрою. людський організм під час опромінення. ВикорисПоставлена задача вирішується тим, що у петання у фотодетекторі твердого розчину згаданого рсональному пристрою для вимірювання біологічскладу, що має високу чутливість в області біолоно активного ультрафіолетового випромінювання, гічно активного УФ випромінювання, дозволяє виякий містить розсіювальний елемент і розміщений мірювати інтенсивність та накопичену дозу випроза ним приймач ультрафіолетового випромінюмінювання з більш високою достовірністю. вання, який складається зі світлофільтра, виконаІнформативність такого пристрою буде досить ного з набору елементів, кожний з яких виділяє високою. один із діапазонів біологічно активного ультрафіоПроте результати вимірювань за допомогою летового випромінювання, та фотодетектора, у такого пристрою суттєво залежать від кута падіння якому використаний твердий розчин складу УФ випромінювання на приймач. При зміненні кута ZnSe1.xTex, де 0,002 £ х £ 0,05, а також вимірюпадіння внаслідок дисперсії викривляється інтенвально-індикаторий блок, згідно з корисною мосивність та спектр УФ випромінювання, яке попаделлю, на бічні поверхні кожного з елементів світдає крізь світлофільтр на чутливу поверхню фо толофільтра нанесено шар дифузно відбиваючого детектора. Ця кутова залежність інтенсивності та покриття. спектра УФ випромінювання у рівній мірі має відШар дифузно відбиваючого покриття може буношення як до прямого випромінювання, так і до ти виконаний з плівки металу, наприклад, алюмівипромінювання, відбитого від різних поверхонь. нію, і нанесений на бічні, попередньо матовані, Це веде до того, що показання пристрою неадекповерхні світлофільтра, або виконаний з порошку ватно відображають характер впливу УФ випромігіпсу, або BaSO4 , або ВаСО3, або SiO2 , або MgO. нювання на людину, тобто згадана залежність обУ такому пристрою завдяки шару дифузно відмежує достовірність вимірювань та биваючого покриття, яке нанесене безпосередньо інформативність пристрою. на бічні поверхні світлофільтра, відбувається доВідомий персональний пристрій для вимірюдаткове покращення рівномірності розподілу УФ вання біологічно активного ультрафіолетового випромінювання, яке потрапляє на світлофільтр, а 5 35326 6 потім на чутливу поверхню фо тодетектора. Інакше з'єднані перетворювач 7 "струм-напруга", що викокажучи, забезпечується менша залежність фотовінаний на інтегральному операційному підсилювачі, дгук у від кута падіння як прямого УФ випромінюпідстроювальний елемент 8, аналого-цифровий вання, так і відбитого від різних поверхонь, тобто перетворювач (АЦП) 9, мікропроцесор 10, рідиннозабезпечується більш висока достовірність вимікристалевий індикатор 11 . рювань інтенсивності та накопиченої дози випроПристрій працює так. УФ випромінювання крізь мінювання кожного з діапазонів. Шар дифузно відрозсіювальний елемент 1, у якому відбувається биваючого покриття, який нанесений на бічні попередній рівномірний розподіл УФ випромінюповерхні світлофільтра, забезпечує також підвивання, потрапляє на приймач 2. У приймачі 2 УФ щення чутливості фотодетектора. Підвищення випромінювання потрапляє крізь елементи 4 світчутливості пов'язане з тим, що та частка УФ вилофільтра 3, на бічні поверхні яких нанесений шар промінювання, в тому числі розсіяного, яка потрадифузно відбиваючого покриття 6, на фото детекпляє на бічні поверхні світлофільтра, повністю тор 5, який перетворює оптичне УФ випромінювідбивається від шару дифузно відбиваючого повання відповідного діапазону (А, В, та С) в електкриття і потрапляє на чутливу поверхню фотодеричний струм, пропорційно інтенсивності тектора, що сприяє підвищенню величини фотові(потужності дози) цього випромінювання. Струмів дгук у. Це дає можливість більш точно визначити сигнал з виходу приймача 1 надходить до входу характер та ступінь впливу УФ випромінювання на перетворювача 7. Далі напруга, пропорційно інтелюдський організм під час опромінення, що обунсивності УФ випромінювання, подається крізь мовлює високу інформативність пристрою. підстроювальний елемент 8 на вхід АЦП 9. З На Фіг. зображена блок-схема запропонованоостаннього створені імпульси подаються на вхід го персонального пристрою для вимірювання біомікропроцесора 10, який оброблює сигнал та вилогічно активного УФ випромінювання. водить інформацію щодо інтенсивності та накопиПристрій містить розсіювальний елемент 1 і ченої дози на рідинокристалевий індикатор 11, на розміщений за ним приймач 2 УФ випромінювання, якому відображаються результати вимірювань у який складається із світлофільтра 3, виконаного з відповідному діапазоні УФ випромінювання. набору елементів 4, кожний з яких виділяє один з Як показали дослідження залежності чутливодіапазонів (А, В або С) біологічно активного УФ сті фотодетектора від кута падіння УФ випромінювипромінювання, та фото детектора 5, у якому вання, у відомому пристрою - прототипі при змівикористаний твердий розчин складу, наприклад, ненні кута падіння від 0° (відносно нормалі до ZnSe0,98 Te0,02. На бічні поверхні кожного з елеменповерхні детектора) до Ð = 45° чутливість змінютів 4 світло фільтра 3 нанесений шар дифузно відється на 20%, у той час як у запропонованомубиваючого покриття 6. Шар дифузно відбиваючого пристрою при такому ж зміненні кута падіння чутпокриття виконаний з плівки металу, наприклад, ливість фотодетектора змінюється лише на 5%. алюмінію, або порошку гіпсу, або BaSO4, або ВаЧутливість фотодетектора у прототипі в 1,5-2 рази СО3, або SiО2, або MgO.y цьому випадку відповіднижча, ніж чутливість фотодетектора у запропононий порошок змішують, наприклад, з розчином ваному пристрою. полівінілацетату марки УФ235М, який має високу Таким чином, результати вимірювань свідчать, прозорість в ультрафіолетовій області при довжищо запропонований персональний пристрій для нах хвиль більше 240нм, а також задовільну стувимірювання біологічно активного УФ випромінюпінь адгезії з різними матеріалами, в тому числі з вання дозволяє у цілому вимірювати інтенсивність кварцом. Отриману суміш наносять на бічні поверта накопичену дозу УФ випромінювання з більш хні світлофільтра і витримують, доки вона не зависокою достовірністю та з більш високою інфортвердіє. Приймач 2 підключений до вимірювальномативністю, ніж пристрій, обраний як прототип. індикаторного блоку, який включає послідовно Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601