Цифровий вимірювач доз ультрафіолетового опромінення

Цифровий вимірювач доз ультрафіолетового опромінення, який містить перший смуговий фільтр, фотоприймач та відліковий пристрій, відрізняється тим, що в нього додатково введені загальна шина, мікропроцесор, оперативний запам'ятовуючий пристрій, постійний запам'ятовуючий пристрій, цифровий відліковий пристрій поточного часу, цифровий лічильник часу опромінення і перетворювач „код-напруга", які з'єднані між собою і з цифровим відліковим пристроєм через загальну шину, тепловий фільтр, штучне джерело ультра C2 2 (13) 1 3 75514 4 доз ультрафіолетового опромінення не використосмугового фільтру, фотоприймача, лічильника вується мікропроцесор та не здійснюються виміімпульсів та цифрового відлікового пристрою. рювання часу опромінення, поточного часу тощо, Відомий цифровий вимірювач доз ультрафіощо звужує функціональні можливості відомого летового опромінення також забезпечує можливимірювача. вість роздільного вимірювання в бактерицидній та По-третє, відомий вимірювач доз ультрафіов еритемній областях ультрафіолетового спектру. летового опромінення забезпечує вимірювання Для цього використовується фільтр БС-3 або БСтільки сумарної дози у діапазоні 200-400нм і не 4, який відрізає короткохвильову частину спектру. забезпечує вимірювання бактерицидної, еритемНедоліком відомого вимірювача доз ультрафіної, еритемно-теплової тощо доз ультрафіолетоолетового опромінення є не достатня точність вивого опромінення. мірювання доз ультрафіолетового опромінювання. При цьому не враховуються значення коефіціЦе обумовлено нестабільністю функції перетвоєнта якості чи коефіцієнта біологічної ефективності рення фотоприймача, у якості якого використовувиділеного спектрального потоку ультрафіолетоється вакуумний магнієвий фотоелемент СЦВ-6 вого опромінення. Відомий вимірювач доз ультра(чи сурм'яно-цезієвий), який розташований в колбі фіолетового опромінення не враховує біологічні з увіолевого скла. Нестабільність функції перетвоособливості шкіри людей європеїдної, монголоїдрення фотоприймача обумовлена температурної ної, негроїдної та змішаних рас. Все це обмежує та часової нестабільністю параметрів фотоприйможливості відомого способу та збільшує похибку мача, а також зміщенням робочої точки фотопвимірювання. риймача при розрядці батареї живлення. НедоліВідомий вимірювач доз ультрафіолетового ком відомого вимірювача є також те, що при промінення (див. Ильянок В.А., Соколов М.В. різному спектральному складі світлового потоку Уфиметр. УФ-1 - прибор для измерения ультранеобхідно вводити в результати вимірювання попфиолетовой облученности. - М.: ВИНИТИ, 1957), равки чи проводити додаткове градуювання. Це який складається з послідовно з'єднаних діафрагпов'язано з тим, що збіг кривих спектральної чутми, смугового фільтру, фотоприймача та відліколивості вимірювача з кривими відносної біологічної вого пристрою. ефективності (бактерицидної і еритемної) не є Відомий вимірювач доз ультрафіолетового повними. опромінення забезпечує можливість роздільного Відомий вимірювач не є автоматичним прилавимірювання в бактерицидній та в еритемній обдом. Тому, при виконанні вимірювань доз опроміластях ультрафіолетового спектру. Для цього винювання необхідно мати секундомір або годинник користовується фільтр БС-3 товщиною 2мм, який з секундною стрілкою, оскільки у відомому вимірювідрізає короткохвильову частину спектру. вачі опроміненість визначається як відношення Недоліком відомого вимірювача доз ультрафіціни одного імпульсу на час між двома слідуючими олетового опромінення є не достатня точність виодин за одним імпульсами. Розраховувати це відмірювання інтенсивності енергії ультрафіолетовоношення своїм розумом дуже незручно й потребує го випромінювання, що падає на шкіру. Це наявності градуювальник таблиць або хоча би обумовлено нестабільністю функції перетворення калькулятора. фотоприймача, у якості якого використовується Крім того, відомий вимірювач доз ультрафіовакуумний магнієвий фотоелемент СЦВ-6, розталетового опромінення не забезпечує вимірювання шований в колбі з увіолевого скла. Нестабільність еритемно-теплової дози ультрафіолетового вифункції перетворення фотоприймача обумовлена промінювання. Він також не враховує значення температурної та часової нестабільністю параметкоефіцієнта якості чи коефіцієнта біологічної ефекрів фотоприймача, а також зміщенням робочої тивності виділеного спектрального потоку ультраточки фотоприймача при розрядці батареї живфіолетового випромінювання, а також біологічні лення. Крім того, для урівноваження моста весь особливості шкіри людей європеїдної, монголоїдчас перед вимірюваннями необхідно здійснювати ної, негроїдної та змішаних рас. Все це обмежує установку „нуля" вимірювача. Сам вимірювач не є можливості відомого вимірювача доз ультрафіолеавтоматичним приладом. тового опромінення та збільшує похибку вимірюВідомий вимірювач доз ультрафіолетового вання. опромінення не забезпечує вимірювання еритемВ основу винаходу покладена задача створенно-теплової дози ультрафіолетового випромінюня такого цифрового вимірювача доз ультрафіолевання. Він не враховує значення коефіцієнта якостового опромінення, у якому шляхом введення ті чи коефіцієнта біологічної ефективності мікропроцесора і інших нових функціональних виділеного спектрального потоку ультрафіолетоблоків, їх зв'язків між собою та з відомими блоками вого випромінювання, і біологічні особливості шківимірювача, забезпечувалася б автоматизація ри людей європеїдної, монголоїдної, негроїдної та процесу вимірювання, підвищення точності визназмішаних рас. Все це обмежує можливості відомочення доз ультрафіолетового опромінення при го вимірювача доз ультрафіолетового опромінення нестабільній функції перетворення фотоприймачів та збільшує похибку вимірювання. та розширення функціональних можливостей щоВідомий цифровий вимірювач доз ультрафіодо визначення доз ультрафіолетового опроміненлетового опромінення (див. Андрейцев А.П., Осетня для людей як європеїдної, так й монголоїдної, ров П.А. Уфидозиметр. УФ-2. Интергирующий негроїдної та змішаних рас. прибор для измерения количества ультрафиолеПоставлена задача вирішується тим, що у цитового облучения. - М.: ВИНИТИ, - 1957), який фровий вимірювач доз ультрафіолетового опроміскладається з послідовно з'єднаних діафрагми, нення, який містить перший смуговий фільтр, фо 5 75514 6 топриймач та відліковий пристрій, додатково ввеТаким чином, запропоновані нові суттєві ознадені загальна шина, мікропроцесор, оперативний ки забезпечують, разом з відомими суттєвими запам'ятовуючий пристрій, постійний запам'ятовуознаками цифрового вимірювача доз ультрафіоючий пристрій, цифровий відліковий пристрій полетового опромінення, вирішення поставленої точного часу, цифровий лічильник часу опромізадачі. нення і перетворювач "код-напруга", які з'єднані Відомо, що основним джерелом ультрафіолеміж собою і з цифровим відліковим пристроєм четового випромінювання є Сонце й різні штучні рез загальну шину, тепловий фільтр, штучне джеджерела. Ультрафіолетове випромінювання в діарело ультрафіолетового випромінювання із відбипазоні довжин хвиль від 200нм до 400нм умовно ваючим дзеркалом, складений трьох-смуговий розділено на три піддіапазони (або біологічно акфільтр, напівпрозора пластинка, діафрагма з цифтивні зони): зона "С" - від (100нм) 200нм до 280нм, ро-керованим виконавчим механізмом, заслінка з зона "5" - від 280нм до 315нм і зона "С" - від 315нм першим, другим і третім вузькосмуговими та друдо 400нм. гим і третім смуговими фільтрами, які, разом із Сонячне ультрафіолетове випромінювання першим смуговим фільтром, розташовані почергозони "А" легко проникає скрізь земну атмосферу, во з вузькосмуговими фільтрами, перетворювач зони "B" доходить до поверхні землі у невеликих "код-переміщення", перша, друга та третя фокусудозах, а зони "С" повністю поглинається атмосфеючи лінзи, другий та третій фотоприймачі, перший, рою і не доходить до земної поверхні навіть висодругий та третій аналого-цифрові перетворювачі, ко в горах. Зона "С" нищівна для живого організму виходи яких, як і входи цифро-керованого виконунавіть у невеликих дозах завдяки руйнування моючого механізму і перетворювача "кодлекул білка. Біологічна ефективність ультрафіолепереміщення", з'єднані, через загальну шину, з тового опромінення сильно залежить від довжини мікропроцесором, входи аналого-цифрових перетхвилі. ворювачів підключені, відповідно, до виходів перШтучне ультрафіолетове опромінення викоришого, другого і третього фотоприймачів, чиї входи стовується у медичних цілях для нормалізації фуоптично з'єднані, відповідно, через першу, другу та нкції нервової системи, для лікування, для протитретю фокусуючи лінзи, напівпрозору пластинку і мікробного опромінювання операційних палат складений трьох-смуговий фільтр з джерелом тощо. Найбільш бактерицидну дію мають, наприштучного випромінювання із відбиваючим дзеркаклад, промені з довжиною хвиль коротше 313нм. лом, при цьому вихід перетворювача "кодБіологічна реакція організму людини на дію ультпереміщення" кінематично з'єднаний з заслінкою. рафіолетового опромінення виявляється перш за Запропоновані нові суттєві ознаки, наприклад, все у почервонінні шкіри (еритема) і запаленні введення джерела ультрафіолетового випроміочей (кератит) тощо. нення з відбиваючим дзеркалом та складаним На рисунку наведена структурна схема цифвузькополосним фільтром, забезпечило формурового вимірювача доз ультрафіолетового опромівання трьох монохроматичних потоків енергії ульнення, де 1 - тепловий фільтр; 2 - діафрагма; 3 трафіолетового випромінювання з нормованим напівпрозора пластинка; 4, 5 і 6 - першій, другий та значеннями інтенсивностей у виділених спектратретій смугові фільтри; 7, 8 і 9 - першій, другий і льних смугах і на заданих довжинах хвиль. Вветретій вузькосмугові фільтри; 10 - складений трьодення теплового фільтру забезпечило виключення хсмуговий фільтр; 11 - джерело ультрафіолетововпливу теплової дії випромінювання Сонця на опго випромінювання; 12 - відбиваюче дзеркало; 13 тико-електронну частину цифрового вимірювача заслінка з черговими фільтрами; 14, 15 і 16 - пердоз ультрафіолетового опромінення. Введення ша, друга та третя фокусуючи лінзи; 17, 18 і 19 мікропроцесору, діафрагми з цифро-керованим перший, другий і третій фотоприймачі ультрафіовиконавчим механізмом, перетворювача "кодлетового випромінювання; 20 - структурнопереміщення", напівпрозорої пластинки, фокусуюнадлишковий сенсор, 21, 22 і 23 - першій, другий і чи лінз, додаткових фотоприймачів та аналоготретій аналого-цифрові перетворювачі; 24 - перетцифрових перетворювачів забезпечило автомативорювач "код-струм"; 25 - цифро-керований викочне формування додаткових тактів вимірювання та навчий механізм; 26 - перетворювач "кодотримання інформаційної надлишковості. переміщення", 27 - мікропроцесор з пультом керуОбробка отриманих даних згідно з запропоновання (з клавіатурою), 28 - оперативний запам'яваними рівняннями числових значень забезпечило товуючий пристрій, 29 - постійний запам'ятовуюотримання високоточних значень основних, еквічий пристрій, що перепрограмується, 30 валентних, ефективних еквівалентних бактерицицифровий відліковий пристрій поточного часу, 31 дних, еритемних, еритемно-теплових доз, значень цифровий лічильник часу опромінення, 32 - цифпотужності повної поглинаючої дози для кожної ровий відліковий пристрій. біологічно активної зони, а також значень повної При цьому між собою оптично з'єднані теплопроменевої енергії ультрафіолетового випромінювий фільтр 1, діафрагма 2, напівпрозора пластинка 3, смугові фільтри 4, 5 і 6 чи 7, 8 і 9, що почервання, що опромінює площу Sп поверхні біооб'єкгово розташовані на заслінці 13, фокусуючи лінзи та з моменту часу t1 до моменту часу t 2 . Завдяки 14, 15 і 16 та, відповідно, фотоприймачі 17, 18 і 19. обробки результатів проміжних вимірювань, згідно Виходи фотоприймачів підключені до входів аназ запропонованими рівняннями числових значень, лого-цифрових перетворювачів 21, 22 і 23, відповиключено вплив на кінцевий результат нестабівідно. льності параметрів функції перетворення фотопВиходи аналого-цифрових перетворювачів 21, риймачів та абсолютних значень цих параметрів. 22 і 23, як й перетворювач "код-струм" 24, перет 7 75514 8 ворювач "код-переміщення" 25, цифро-керований і "А" відносно зони "В". Вона дає можливість вивиконавчий механізм 26, оперативний запам'ятозначити за тією ж методикою, що й для зон "С" і вуючий пристрій 28, постійний запам'ятовуючий "В", значення дозиметричної величини пристрій 29, цифровий відліковий пристрій поточDeA =1мкБет см-2, яка характеризує інтенсивність ного часу 30, цифровий лічильник 31 часу опроміпотоку ультрафіолетового випромінювання зони нення, цифровий відліковий пристрій 32 і, з'єднані "А" на довжині хвилі 03 =339,7нм, який діє на між собою і з мікропроцесором 27 через загальну шину 33. Входи першого, другого і третього фотоприймачів 17, 18 і 19 також оптично з'єднані, відповідно, через першу, другу та третю фокусуючи лінзи 14, 15 і 16, смугові фільтри 4, 5 і 6 чи 7, 8 і 9, через напівпрозору пластинку 3 і складений трьохсмуговий фільтр 10 з джерелом штучного випромінювання 11 із відбиваючим дзеркалом 12. При цьому вихід перетворювача "код-переміщення" 26 кінематично з'єднаний з заслінкою 13. Слід зазначити, що першій, другий і третій смугові фільтри 4, 5 і 6 чергуються з першим, другим і третім вузькосмуговими фільтрами 7, 8 і 9 (див. конструкцію пристрою на рисунку). Першій, другий та третій смугові фільтри 4, 5 і 6 пропускають потоки всіх біологічно активних зони ультрафіолетового випромінювання від 200нм до 400нм з однаковими значеннями коефіцієнтів пропущення (чи ослаблення). Вузькосмугові фільтри 7, 8 і 9 мають, відповідно, наступні центральні довжини хвиль =253,7нм, 02 =296,7нм і 03 =339,7нм. 01 За допомогою джерела 11, дзеркала 12 та фільтру 10 формуються три штучних потоки ультрафіолетового випромінювання. Ці потоки діють на площі S0C , S0B і S0 A поверхонь чутливих елементів фотоприймачів 17, 18 і 19. Причому складений трьохсмуговий фільтр 10 забезпечує виділення зі штучного потоку ультрафіолетового випромінювання вузькосмугові монохроматичні потоки Ф0C , Ф0B і Ф0 A ультрафіолетового випромінювання з нормованими значеннями інтенсивностей і довжинами хвиль 01 =253,7нм, 02 =296,7нм і 03 =339,7нм відповідно. Довжину хвилі 03 третьої біологічно активної одиницю поверхні (тобто 1мкБет см-2=1мкВт см-2 на довжині хвилі 03 =339,7нм). Значення смуг 0 пропускання потоку ультрафіолетового випромінювання встановлюється в межах 0,3-1,5% від значення центральної довжини хвилі монохроматичного потоку на рівні 0,5 від значення нормованої інтенсивності цього потоку, наприклад, 0 =±(1,0-5,0)нм. Важно відмітити також те, що інтенсивності монохроматичних потоків Ф0C , Ф0B і Ф0 A ультрафіолетового випромінювання від джерела 11 з фільтром 10 формуються нормованими за середнім значенням (в межах смуг 01 , 02 і 03 ) і за часом t 0 їх дії на фотоприймачі 21, 22 і 23 при калібруванні джерела 11 ультрафіолетового випромінювання з фільтром 10 та дзеркалом 11. Це здійснюється шляхом визначення оптимального значення напруги живлення джерела 10, коефіцієнтів пропущення складеного фільтру 10 на заданих довжинах хвиль та вибору характеристик дзеркала 12, при яких значення напруг фотоприймачів будуть такими ж, як й при безпосередньому опроміненні фотоприймачів зовнішнім штучним випромінюванням з каліброваними характеристиками. Проміжок часу t 0 встановлюють за значенням таким, щоб при заданих і нормованих значеннях інтенсивностей монохроматичних потоків ультрафіолетового випромінювання виконувалась tп , де t0 (3 7) , а - посумова t0 тійна часу перетворення інтенсивності у діючі значення напруг за допомогою аналого-цифрових перетворювачів 21, 22 і 23. При цих умовах опромінюваність (рус. - облученность) зони встановлюють таким чином, щоб виконувалась умова: 02 01 03 02 . Ця умова характеризує симетрію біологічно активних зон "С" EeC EeB EeА kc QeC( 01) (kнC t0 S0C )мкБат см 2 kc QeB ( 02 ) (kнB t0 S0B )мкЕр см 2 kc QeА ( 03 ) (kнА t0 S0А )мкБет см 2 де k c - безрозмірний коефіцієнт пропорційності QeА ( ( k c =100); 03 ) QeB ( 02 ) , QeC( 01) , - середні значення (в межах смуг довжин хвиль 01 , 02 і 03 ) променевої енергії спектральних потоків ультрафіолетового випромінювання; kнC , kнB , kнА - нормуючі безрозмірні коефіцієнти, що корегують похибку вимі kc Ф0С / S0C мкБат см 2 kc D0C мкБат см 2 kc Ф0B / S0B мкЕр см 2 kc Ф0А / S0А мкБет см 2 kc D0B мкЕр см 2 kc D0A мкБет см 2 рювання інтенсивностей монохроматичних потоків; Ф0С , Ф0B і Ф0 А - нормовані розміри інтенсивностей монохроматичних потоків ультрафіолетового випромінювання; S0C , S0B і S0 А площі поверхонь чутливих елементів фотоприймачів (при використанні одного фотоприймача S0C S0B S0 A S0 ), на одиницю площі поверхні чутливих елементів фотоприймачів 17, 9 75514 10 18 і 19 та за одиницю часу дорівнює одиниці бак..., відповідно, в межах смуг 1, 2 і 3 довтерицидної, еритемної, еритемно-теплової поглижин хвиль ультрафіолетового випромінювання наючих доз. Тобто (спектральних потоків) різних за біологічною дією. 1E 1D 2, У кожному такті вимірювання радіаційна дія eC eC 1kc D0C мкБат см променевої енергії спектральних потоків ультра1E 1D 2 фіолетового випромінювання на площу поверхонь eB eB 1kc D0B мкЕр см , біооб'єкта ( Sп ) та чутливих елементів фотоприй1E 1D 2 eA eA 1kc D0A мкБет см . мачів ( S0C , S0B , S0 А , ...) здійснюється протяЗначення 100 Ф0С , 100 Ф0B і 100 Ф0 А інгом інтервалу часу tп . Значення інтервалу часу тенсивностей монохроматичних потоків ультрафіолетового випромінювання або значення поверхtп записується у пам'ять постійного запам'ятонево-поглинаючих доз k c D0C , k c D0B і вуючого пристрою 29, як і значення різних коефіцієнтів та інтенсивностей монохроматичних потоків k c D0 A для кожної біологічно активної зони ультрафіолетового випромінювання (100 Ф0С , ультрафіолетового випромінювання отримуються при калібровки джерела 11 з фільтром 10 та дзер100 Ф0B і 100 Ф0 А ) або значення поверхневокалом 12 і заздалегідь записуються у пам'ять посk c D0B поглинаючих доз ( k c D0C , і тійного запам'ятовуючого пристрою 29 цифрового вимірювача доз ультрафіолетового опромінюванk c D0 A ), значення безрозмірного коефіцієнта ня. пропорційності k c ( k c =100); значення нормуючих В основу роботи цифрового вимірювача доз безрозмірних коефіцієнтів kнС , kнВ , kнА , значенультрафіолетового опромінювання покладено спосіб перетворення невідомих та відомих за розня площі S0C , S0B і S0 A поверхонь чутливих мірами інтенсивностей спектральних потоків ультелементів фотоприймачів тощо. рафіолетового випромінювання у діючі значення Робота запропонованого цифрового вимірюнапруг протягом нормованого інтервалу часу. вача доз ультрафіолетового опромінення складаОтримані діючі значення напруг вимірюються, а ється з трьох тактів вимірювання та одного такту результати вимірювання запам'ятовуються. Однообробки результатів проміжних вимірювань і полячасно вимірюються та запам'ятовуються інтервал гає в наступному. часу t , поточний час ti , та значення площин поПрипустимо, що на біооб'єкт (наприклад, поверхонь чутливих елементів фотоприймачів S0C , верхня шкіри тварини, людини тощо) і на цифровий вимірювач доз ультрафіолетового опроміненS0B , S0 A ) та біооб'єкта ( Sп ). Данні про площі ня діє потік променевої енергії ультрафіолетового поверхні біооб'єкту можуть записуватися в операвипромінювання у зазначених вище біологічно тивну пам'ять за допомогою пульта керування. активних зонах. Припустимо, що лінійні функції перетворення Після включення живлення всі функціональні фотоприймачів 17, 18 і 19 аналітичне описуються елементи цифрового вимірювача по команді з мікрівняннями величин: ропроцесора 27 встановлюються у початковий Ux1 Sл1Ф xC U1 , стан. Перетворювач "код-переміщення" 25 встановлюються в положення, при якому діафрагма 2 Ux 2 S л2Ф xB U2 , закрита. Зовнішній потік ультрафіолетового виUx3 S л3Ф xA U3 , промінювання на тепловий фільтр 1 не поступає. Перетворювач "код-переміщення" 26 встановлюде Ф xC , Ф xB і Ф xA - інтенсивності спектрається в положення, що показано на рисунку. В дальних потоків ультрафіолетового випромінювання, ному положенні на фокусуючи лінзи 14, 15 і 16 що перетворюються у діючі значення напруг U x1 , потік ультрафіолетового випромінювання поступає через вузькосмугові фільтри 7, 8 і 9. Це забезпечуUx 2 і Ux3 відповідно; S л1 , S л2 і S л3 - реальна ється шляхом подачі на цифрові входи перетвочутливість (чи крутість перетворення) фотоприйрювача "код-переміщення" 26 відповідного коду S л1 S л1(1 1) , Sл2 Sл2 (1 2 ) мачів, причому числа, при якому положення заслінки 13 з цими і S л3 S л3 (1 3 ) , 1, 2, 3 - відносні зміни чутвузькосмуговими фільтрами 7, 8 і 9 не змінюється. По команді з мікропроцесора 27 на цифрові ливості функцій перетворення, що обумовлені входи перетворювача "код-напруга" 24 з постійнодією зовнішніх та внутрішніх дестабілізуючих факго запам'ятовуючого пристрою 29 поступає код торів і призводять до появи мультиплікативної числа, що формує на виході перетворювача 24 складової похибки перетворення і вимірювання; напругу живлення джерела 11. Джерело 11 ультU1 , U2 і U3 - реальні зміщення функцій перафіолетового випромінювання включається і проретворення, в тому числі за рахунок дрейфу нуля грівається протягом заданого часу до виходу на фотоприймачів, і які призводить до появи адитиврежим. Відбитий від відбиваючого дзеркала 12 ної складової похибки перетворення і вимірюванпотік випромінювання поступає на складений ня. трьохсмуговий фільтр 10. На виході цього фільтру Опромінення біооб'єкта потоком променевої формується потік ультрафіолетового випромінюенергії ультрафіолетового випромінювання здійсвання на довжинах хвиль 01 =253,7нм, нюється у біологічно активних зонах "С" (100 (200)нм -280нм), "В" (280-315нм), "А" (315-400нм), 02 =296,7нм і 03 =339,7нм із заданими нормо 11 75514 12 ваними значеннями інтенсивностей. вання від джерела 11. Сформовані сумарні потоки Готовий до роботи цифровий відліковий приультрафіолетового випромінювання, тобто стрій 30 показує поточний час, а цифровий лічильФ xC Ф0C, Ф xВ Ф0В , Ф xА Ф0 А за допомогою ник часу опромінення 31 показує нуль, як й циффокусуючих лінз 14, 15 і 16 поступають на фотопровий відліковий пристрій 32. риймачі 17, 18 і 19. Для виконання вимірювання натискається кноУ діючі значення напруг U x1 , Ux 2 і Ux3 фопка "пуск" (на рисунку не показано), що розташотоприймачі 17, 18 і 19 перетворюють інтенсивності вана на пульті керування роботою мікропроцесора сумарних потоків ультрафіолетового випроміню27. В результаті включається цифровий лічильник 31 часу опромінення і починається процес вимірювання, тобто Ф xC Ф0C , Ф xB Ф0B , Ф xA Ф0 A вання доз ультрафіолетового опромінювання. відповідно. Далі, по команді з мікропроцесора 27, В першому такті вимірювання діафрагма 2 завихідні напруги крита і потік ультрафіолетового випромінювання з Ux1 S л1(Ф xC Ф0C ) U1 , (7) довжинами хвиль 01 =253,7нм, 02 =296,7нм і Ux 2 S л2 (Ф xB Ф0B ) U2 (8) 03 =339,7нм із заданими нормованими значенUx3 S л3 (Ф xA Ф0 A ) U3 (9) нями інтенсивностей з виходу складеного трьохсфотоприймачів 17, 18 і 19 перетворюються, за мугового фільтру 10 поступає на напівпрозору допомогою аналого-цифрових перетворювачів 21, пластинку 3, відбивається від неї і поступає, через 22 і 23, у коди чисел вузькосмугові фільтри 7, 8, 9 і фокусуючи лінзи 14, Nx1 Ux1 Sпр1 , 15, 16 на фотоприймачі 17, 18, 19 відповідно. За (10) допомогою фотоприймачів 17, 18 і 19 перетворюNx2 Ux2 Sпр 2 , (11) ють інтенсивності Ф0C , Ф0B і Ф0 A штучних моNx3 Ux3 Sпр3 , нохроматичних потоків ультрафіолетового випро(12) мінювання у діючі значення напруг відповідно. Отримані результати (10), (11) і U0C Sл1Ф0C U1 , (1) (12) запам'ятовуються у оперативному запам'ятовуючому пристрої 28. U0B S л2Ф0B U2 , (2) У третьому такті по команді з мікропроцесору U0 A S л3Ф0 A U3 . (3) 27 на вхід перетворювача "код-напруга" 24 постуПо команді з мікропроцесора 27 за допомогою пає код числа нуль. Цим самим виключається дія аналого-цифрових перетворювачів 21, 22 і 23 нана фотоприймачі 17, 18 і 19 штучного потоку ультрафіолетового випромінювання, що створює джепруга U0C (1), U0B (2) і U0 A (3) перетворюється, рело 11 з фільтром 10 та дзеркалом 12. У цьому відповідно, у коди чисел такті на фотоприймачі 17, 18 і 19 поступають, чеN01 U0C Sпр1 , (4) рез тепловий фільтр 1, розкриту діафрагму 2, напівпрозору пластинку 3, смугові фільтри 4, 5 і 6 та N02 U0B Sпр 2 , (5) фокусуючи лінзи 14, 15 і 16, тільки потоки ультраN03 U0A Sпр3 . фіолетового випромінювання невідомих за розмі(6) ром інтенсивностей, тобто Ф xC , Ф xВ і Ф xА . В де Sпр1 , Sпр 2 , Sпр3 - крутості аналогорезультаті на виходах фотоприймачів 17, 18 і 19 цифрових перетворювачів. формуються, відповідно, напруги Отримані результати (4), (5) і (6) запам'ятовуUx1 Sл1Ф xC U1 , (13) ються у оперативному запам'ятовуючому пристрої Ux 2 S л2Ф xB U2 (14) 28. У другому такті, по команді з мікропроцесора Ux3 S л3Ф xA U3 . (15) 27, на цифровий вхід цифро-керованого виконавНапруги U x1 (13), Ux 2 (14) і Ux3 (15) за дочого механізму 25, що кінематично з'єднаний з діафрагмою 2, поступає код числа, при якому діапомогою аналого-цифрових перетворювачів 21, 22 фрагма 2 розкривається. Одночасно на цифровий і 23 перетворюються у коди чисел вхід перетворювача "код-переміщення" 26 через Nx1 Ux1 Sпр1 , (16) загальну шину 33 з виходу мікропроцесора 27 посNx2 Ux2 Sпр 2 тупає сигнал, який переміщає заслінку 13. У дру(17) гому такті замість вузькосмугових фільтрів 7, 8 і 9 Nx3 Ux3 Sпр3 . (18) встановлюються смугові фільтри 4, 5 і 6 над фокусуючи ми лінзами 14, 15 і 16 (див. рисунок). ЗовніОтримані результати (16), (17) і (18) запам'яшній потік ультрафіолетового випромінювання товуються у оперативному запам'ятовуючому приневідомої інтенсивності для кожної з трьох біологістрої 28. чно активних зон (тобто потоки Ф xC , Ф xB і Ф xA ) Після проведення трьох тактів вимірювання за командою мікропроцесора 27 обчислюються бакпоступає, через тепловий фільтр 1, розкриту діафтерицидна, еритемна, еритемно-теплова поглинарагму 2, напівпрозоре дзеркало 3 і смугові фільтри ючі дози. В результаті на цифровому відліковому 4, 5 і 6 та фокусуючи лінзи 14, 15 і 16 на фотоппристрої 32 спочатку висвітлюються значення осриймачі 17, 18 і 19 відповідно. На ті ж фотоприйновних дозиметричних величин мачі поступає й штучні монохроматичні потоки Ф0C , Ф0В і Ф0 А ультрафіолетового випроміню 13 DCx DBx Nx1 N01 мкБат см 2 , Nx1 Nx1 N N02 kc D0B x2 мкЕр см 2 , Nx2 Nx2 kc D0C 75514 14 чної ефективності) кожного з виділених спектраль(19) них потоків ультрафіолетового випромінювання. Причому k C (20) N N03 DAx kc D0A x3 мкБeт см 2 , (21) Nx3 Nx3 де N x1 , Nx 2 і Nx3 - результати вимірювання напруг UxC , UxB і UxA ; N01 , N02 і N03 - результати вимірювання напруг U0C , U0B і U0 A ; N x1 , Nx 2 і Nx3 - результати вимірювання напруг UxC , UxB і UxA відповідно. Обробка результатів проміжних вимірювань по запропонованим рівнянням числових значень (19), (20) і (21) забезпечує автоматичне виключення впливу абсолютних значень параметрів функції перетворення та їх відхилень від номінальних, які обумовлені дією зовнішніх та внутрішніх дестабілізуючих факторів і призводять до появи мультиплікативної та адитивної складових похибки, на кінцевий результат вимірювання бактерицидної, еритемної і еритемно-теплової поглинаючих доз. Це не важко перевірити, якщо підставити у (19), (20) і (21) отримані вище рівняння числових значень (4), (5), (6), (10), (11), (12), (16), (17) і (18). Далі за допомогою мікропроцесора 27 обчислюються еквівалентні бактерицидна, еритемна, еритемно-теплова дози опромінювання біооб'єкта, відповідно, як дозиметричні величини (22) De kCNDCx мкБат см 2 , Cx (23) De kBNDBx мкЕр см 2 , Bx (24) De k ANDAx мкБeт см 2 , Ax де NDCx , NDBx і NDAx - числові значення основних дозиметричних величин DCx , DCx і D Ax відповідно; kC , k B , k A , ... - середні за значенням коефіцієнти якості (чи коефіцієнти біологіDee EC Dee EB n1 Ne мкБат см 2 DCxi i 1 n1 1 kB , 1 kA , 1 та kC kB kA . Коефіцієнти біологічної ефективності kC , k B , k A , ... визначаються експериментальне, по результатах досліджень впливу спектральних потоків ультрафіолетового випромінювання на той чи інший біооб'єкт і заздалегідь записуються в постійний запам'ятовуючий пристрій 29. В отриманих результатах, при точно заданих значеннях коефіцієнтів біологічної ефективності, також відсутні адитивна та мультиплікативна складові похибки вимірювання. Якщо біооб'єктом є люди європеїдної раси, то використовуються середні за значенням коефіцієє є є нти k C, kB , k A ; монголоїдної раси, - коефіцієнти м м м k C, kB , k A ; негроїдної раси, - коефіцієнти н н н k C, kB, k A ; змішаної раси (єм), - коефіцієнти єм єм єм єн єн єн k C , kB , k A , змішаної раси (єн), k C , kB , k A , мн мн мн змішаної раси (мн), - коефіцієнти k C , kB , k A . Всі ці коефіцієнти біологічної ефективності також визначаються експериментально по результатах статистичних досліджень дії спектральних потоків ультрафіолетового випромінювання на верхній прошарок поверхні шкіри людей тієї чи іншої раси і властивостей їх шкіри поглинати ультрафіолетове випромінювання. Їх значення також заздалегідь записуються в постійний запам'ятовуючий пристрій 29 цифрового вимірювача. За допомогою мікропроцесора 27 обчислюються також значення ефективних еквівалентних бактерицидної, еритемної, еритемно-теплової доз опромінювання біооб'єкта, які висвітлюються на цифровому відліковому пристрої 32 як дозиметричні величини k CiNCxi мкБат см 2 i 1 n1 k Ci ФCx SCi мкБат см 2 , (25) i 1 n2 n2 n2 Ne мкЕр см 2 kBiNBxi мкЕр см 2 kBi ФBx SBi мкЕр см 2 , (26) DBxi i 1 i 1 i 1 n3 n3 n3 Dee Ne мкБeт см 2 k AiNAxi мкБeт см 2 k Ai Ф Ax S Ai мкБeт см 2 ,(27) EA DAxi i 1 i 1 i 1 де n1 , n2 , n3 , ... - кількість ділянок з відомими за розміром площинами поверхні біооб'єкта, що опромінюється ультрафіолетовим випромінюванням кожної біологічно активної зони; SCi , SBi , S Ai - значення площин поверхонь біооб'єкта, які опромінюються; Ne , ^ Ne , Ne - числові DBxi DAxi DCxi значення еквівалентних бактерицидної, еритемної, еритемно-теплової тощо доз (22), (23), (24); k Ci , kBi , k Ai , ... - вагові коефіцієнти чи коефіцієнти біологічної чутливості різних ( i -х) ділянок поверхні біооб'єкта для кожного з виділених спектральних потоків ультрафіолетового випромінювання. Значення цих коефіцієнтів для кожної зони встановлюють експериментальне, по результатах досліджень чутливості різних ділянок поверхні біооб'єктів до дії відповідних спектральних потоків ультрафіолетового випромінювання. Якщо біооб'єктом є люди європеїдної раси, то використовуються коефіцієнти k є , k є , k є , ...; Ci Вi Аi 15 75514 16 свої генетичні особливості щодо поглинання енер...; гії ультрафіолетового випромінювання і біологічної реакції на дію цієї енергії. ...; Далі за допомогою мікропроцесора 27 обчислюються значення поглинаючої (повної) бактери...; цидної, еритемної, еритемно-теплової доз ультрафіолетового опромінювання площини поверхні ...; Sп біооб'єкта, які висвітлюються на цифровому Це відліковому пристрої 32 як дозиметричні величини монголоїдної раси, - коефіцієнти kм , kм , kм , Ci Вi Аi н , kн , kн , негроїдної раси, - коефіцієнти k Ci Вi Аi єм, k єм, k єм , змішаної раси (індекс "єм"), - k Ci Вi Аi змішаної раси (індекс "єн"), - kєн, kєн, kєн , Ci Вi Аi мн, kмн, kмн , .... змішаної раси (індекс "мн"), - k Ci Вi Аi обумовлено тим, що шкіра людей різних рас має DСп DBп DAп NxC N0C Sп NxC мкБат kc Ф0C NxC NxC S0C NxC N N0B Sп NxB Sп kc D0B xB мкБат kc Ф0B NxB NxB S0B NxB Sп kc D0C Sп kc D0A NxA N0A мкБeт NxA NxA За допомогою мікропроцесора 27 обчислюються також значення потужності повної поглинаючої дози для кожної біологічно активної зони. Ці значення висвітлюються на цифровому відліковому пристрої 32 як дозиметричні величини NСп2 NСп1 DСп мкБат с 1 , (31) N tп DВп DАп NВп2 NВп1 мкЕр с 1 , N tп NАп2 NАп1 мкБет с 1 , N tп (32) (33) kc Ф0A N0C мкБат , NxC (28) N0B мкЕр ,(29) NxB Sп NxA N0A мкБeт ,(30) S0A NxA NxA еритемної, еритемно-теплової доз (28), (29) і (30) у tп моменти часу t1 і t 2 , відповідно; N tп значення інтервалу часу дії ультрафіолетового опромінювання. За допомогою мікропроцесора 27 обчислюється і значення повної променевої енергії ультрафіолетового випромінювання, що опромінює площу Sп поверхні біооб'єкта з моменту часу t1 до моменту часу t 2 . Це значення висвітлюється на цифровому відліковому пристрої 32 як дозиметрична величина де NСп1, NВп1, NАп1,..., NСп2, NВп2, NАп2 - числові значення повних поглинаючих бактерицидної, Q NDCп tп Дж NВCп tп Дж NАCп tп Дж де NСп, NВп i NАп - числові значення повних поглинаючих бактерицидної, еритемної і еритемно-теплової доз (28), (29) і (30) відповідно. Якщо спектральні характеристики смуг смугових фільтрів 4, 5 і 6 (чи біологічно активних зон) сформовані таким чином, що сусідні спектральної характеристики смуг перетинаються між собою на рівні 0,5 і мають майже симетричні "хвости" характеристик, площа яких не перевищує площу відповідного монохроматичного потоку ультрафіолетового випромінювання, то значення бактерицидної, еритемної, еритемно-теплової доз опромінювання біооб'єкта обчислюють як основні дозиметричні величини NxC N0C DCx kc D0C kC мкБат см 2 , (35) NxC NxC Ф C , де ФлC i ФлC ФпрC ; Ф В ФпрC , ФлВ i ФпрВ , ФлА i ФпрА - ліві та праві "хвости" біологічно активних зон "С", "В" і "А" відповідно. DВx (NDCп NВCп NАCп ) tп Дж .(34) kc D0В NxВ N0В NxВ NxВ kB мкЕр см 2 , (36) NxА N0А k A мкБет см 2 (37) NxА NxА де k C , k B , k A - коефіцієнти, що враховують дію „хвостів" на границях спектральних смуг активних зон, k c - коефіцієнт пропорційності ( k c =100). Причому DАx kC kc D0А Ф C Ф0C , kB Ф C Ф0C , k A Ф C Ф0C , де Ф C , Ф B , Ф A - сума значень інтенсивностей потоків ультрафіолетового випромінювання для лівих та правих "хвостів" смуг або сума малих за значенням інтенсивностей потоків ультрафіолетового випромінювання на краях смуг на рівні 0,5 спектральної характеристики; а ФлВ ФпрВ ; Ф А ФлА ФпрА Значення коефіцієнтів k C , kB i k A переважно встановлюються при калібруванні. Можливо їх обчислення після визначення площі "хвостів" смуг по спектральних характеристиках смугових фільт 17 75514 18 риймачів, розширити функціональні можливості Таким чином, проводяться вимірювання та защодо визначення доз ультрафіолетового випроміпам'ятання дозиметричних величин протягом нювання для людей як європеїдної, так й монголоїдної, негроїдної та змішаних рас. усього часу tп дії ультрафіолетового опромінюЗавдяки реалізації нового способу надлишковання. Отримані результати запам'ятовуються у вих вимірювань та рівнянь числових значень у оперативному запам'ятовуючому пристрої 28 і визапропонованому технічному рішенні цифрового користовуються для подальшого вивчення ультвимірювача забезпечується автоматична корекція рафіолетового опромінення на біооб'єкти та випохибок вимірювання, тобто виключення впливу значення доцільності використання того чи іншого абсолютних значень параметрів функції перетвочасу опромінення tп для людей різних рас та рення та їх відхилень від номінальних, що обумовкольору шкіри та поточного часу опромінення. лені дією зовнішніх та внутрішніх дестабілізуючих Введення у цифровий вимірювач доз ультрафакторів (і призводять до появи мультиплікативної фіолетового опромінювання нової сукупності фунта адитивної складових похибки) на кінцевий рекціональних блоків та їх зв'язків між собою та з зультат вимірювання бактерицидної, еритемної, відомими блоками вимірювача, зміна умов автоеритемно-теплової тощо поглинаючих доз. матичного виконання операцій перетворення і виТаким чином, запропонований цифрових вимімірювання тощо, дало можливість автоматизувати рювач доз ультрафіолетового опромінювання запроцес вимірювання, підвищити точність визнабезпечує вирішення зазначеної технічної задачі. чення доз ультрафіолетового випромінювання при нестабільній лінійній функції перетворення фотопрів. Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601