Блог

Боковая панель

Облучённость, флюенс, длина волны и ширина спектра

Разбираемся в оптических измерениях

Спецификация световой панели может описывать разные физические величины. Единицы и условия испытаний показывают, что именно измерено.

Короткий ответ: Длина волны определяет положение света в спектре, ширина полосы — ширину спектрального излучения. Облучённость — оптическая мощность на единицу принимающей поверхности; энергетическая экспозиция — энергия, поступившая на эту площадь за время. Уточняйте определение «флюенса» в отчёте. Одних ватт недостаточно для воздействия на кожу или поглощённой тканевой дозы. Пиковым и средним значениям нужны временной и пространственный контекст. Измерения описывают подачу света, а не доказанный результат коррекции контуров, и не устанавливают безопасную настройку. [1] [2] [3] [8]

Читайте величины вместе

Каждая величина отвечает на свой вопрос
Величина Типичная единица Что описывает
Длина волны нм Положение излучения в спектре; уточните номинальное, пиковое или центральное значение.
Спектральная ширина полосы нм при выражении через длину волны Ширину полосы излучения по указанному определению.
Оптическая мощность Вт Скорость потока лучистой энергии через заданную границу измерения.
Облученность Вт/м² или мВт/см² Падающую оптическую мощность на единицу площади измерительной поверхности.
Энергетическая экспозиция Дж/м² или Дж/см² Падающую энергию на единицу площади, накопленную за указанный интервал.

Важны принимающая поверхность и освещённая площадь. Оптическая мощность, реально приходящая в заданную область, делённая на её площадь, даёт среднюю по площади облучённость, а не каждое локальное значение. Входные электрические ватты и выходные оптические ватты относятся к разным границам измерения. [1] [4]

Поэтому для панели тела общая мощность излучателей, площадь панели и локальная облучённость кожи — разные записи. Для понимания числа нужны место измерения и определение усреднения.

Длина волны и ширина полосы описывают спектр

Одно обозначение длины волны не показывает распределение вокруг неё. Полная ширина на половине максимума (FWHM) — ширина спектрального пика на половине его высоты, а не весь диапазон любого излучения. Допуск вокруг номинальной длины волны не является автоматически FWHM.

В оригинальной работе NIST о LED-имитаторе солнца измеряли пики и FWHM, интегрируя спектральную облучённость для получения общей. Это пример оптических измерений, не косметического лечения. Для многополосного массива запрашивайте спектр и выход каждой полосы, не считая весь свет одной длиной волны. [5]

Различайте три значения «полосы»: спектральную ширину источника, спектральное разрешение спектрометра и полосу временного отклика детектора. Документы калибровки NIST обсуждают полосу прибора, поскольку она влияет на разрешаемые характеристики. [6] [7]

«Пик» и «среднее» требуют двух определений

Во времени: Временной пик — максимальное мгновенное значение; среднее включает заданный интервал, в том числе выключенные периоды. Для идеальных прямоугольных импульсов с нулём между ними среднее равно значению во включённом импульсе, умноженному на коэффициент заполнения. Реальные формы требуют интегрирования. Энергию импульса, частоту повторения и длительность нельзя заменить одними ваттами без определения. NIST отдельно измеряет энергию и пиковую мощность и учитывает отклик детектора при воспроизведении импульса. [7]

В пространстве: Пространственный пик — локальный максимум; среднее по площади объединяет показания заданной области. Показание под одним излучателем не устанавливает среднее панели. Работа NIST о LED-массиве отдельно оценивала равномерность освещения и стабильность во времени, показывая неполноту одного центрального замера. [5]

Отчёт может описывать среднее по времени в точке пространственного пика. Вопрос «Это среднее?» оставляет половину вопроса открытой.

Падающая энергетическая экспозиция — не поглощённая тканью энергия

В фиксированной точке принимающей поверхности падающая энергетическая экспозиция равна интегралу облучённости по времени: H = ∫ E(t) dt. При постоянной облучённости или правильно измеренном среднем за тот же интервал получаем H = Eavg × Δt. Облучённость и время должны относиться к одним месту, режиму и интервалу. Это измерительная связь, не калькулятор длительности процедуры. [2]

В некоторых документах энергию на единицу поверхности называют «флюенсом». CIE различает поверхностную энергетическую экспозицию и сферическую энергетическую экспозицию, также называемую флюенсом, учитывающую излучение со всех направлений в точке рассеивающей среды. Общая единица Дж/см² не делает величины взаимозаменяемыми. Уточните определение отчёта. [3]

Ни одна величина не равна автоматически поглощённой энергии. Отражение, рассеяние и поглощение меняют перенос света в ткани. Поглощение передаёт ей энергию, рассеяние меняет направление. Поверхностный замер сам по себе не определяет поглощение глубоким жиром или глубину воздействия. Оптические свойства ткани и геометрию нужно характеризовать отдельно. [10]

Геометрия панели и пучка входит в измерение

Вблизи распределённого массива разные излучатели дают вклад под разными углами и из разных положений. Фокусированный или коллимированный пучок имеет другую геометрию. Не применяйте универсальную поправку обратных квадратов к каждой панели или пучку: приближение требует подходящих условий источника и распространения. Руководство NBS явно учитывает геометрию, не сводя всё к расстоянию. [4]

Для панели тела уточните место замера: окно излучателя, плоская принимающая поверхность или предполагаемая граница с кожей. Карта распределения информативнее необъяснённой общей мощности, делённой на площадь корпуса. Руководство FDA для эстетического низкоинтенсивного лазера требует предсказуемой мощности в целевой зоне и характеристики профиля пучка. [8]

Что содержит достоверный измерительный отчёт?

Контекст для понимания оптического результата
Поле отчёта Зачем
Прибор, принадлежность и режим Связывает измерение с фактически испытанной конфигурацией.
Спектр и диапазон длин волн Показывает, какое излучение измерил детектор.
Принимающая плоскость, угол и расстояние Определяет место и способ измерения света.
Апертура детектора и пространственная карта Отделяет локальное показание от среднего по площади.
Временной интервал и импульсный отклик Разделяет временные пики, средние и накопленную энергию.
Калибровка и неопределённость Показывает прослеживаемость и границы заявленного результата.

Перечень — практическое обобщение цитированных метрологических источников. Отчёт калибровки спектральной облучённости NIST описывает прослеживаемость и вклад неопределённости длины волны, выравнивания, площади апертуры и стабильности. Заявлению о калибровке нужны метод и применимые условия; оно не делает все следующие измерения точными. [6]

Видимая яркость или люксы не заменяют оптическую облучённость. Люкс описывает освещённость со взвешиванием по зрению человека, поэтому пересчёту нужны спектр и подходящая характеристика прибора. [11]

Измерения не устанавливают эффективность или безопасность

Испытание выходных параметров описывает подачу. Клинические данные должны соответствовать прибору, цели, участникам и результату. FDA рассматривает клиническую оценку отдельно от стендовых испытаний; руководство не даёт допуска неназванной панели. Одна длина волны или Дж/см² не доказывает уменьшения жира. [8]

Вид кожи, обхват, толщина жира, мышечная сила и вес — разные результаты. FDA указывает, что неинвазивная коррекция контуров не лечит ожирение, не снижает вес и не даёт связанной с похудением пользы. [9]

Граница безопасности: FDA разделяет низкоинтенсивный свет и тепловые световые процедуры. Раздел низкоинтенсивного света указывает риск травмы глаз и не рекомендует процедуры при фоточувствительных заболеваниях, фотосенсибилизирующих лекарствах, беременности или её планировании, активных имплантатах, раке в зоне воздействия либо активной инфекции, ране или поражении там. Это предупреждения США по технологии; допустимость и защиту всё равно определяют инструкция и квалифицированная оценка. [9]

Не используйте расчёт для обхода предупреждений, создания графика или требований к защите глаз. При ожогах, симптомах глаз или стойкой боли прекратите воздействие и обратитесь за квалифицированной медицинской оценкой: это признаки повреждения, не более сильного результата. FDA перечисляет ожоги и боль среди осложнений низкоинтенсивного света и травму глаз в лазерном руководстве. [8] [9]

Читайте число вместе с условиями измерения

Полезная спецификация называет величину, единицу, спектр, принимающую геометрию и усреднение. Без них число неполно. Даже полный отчёт требует отдельных тканевых и клинических данных для обещания коррекции контуров.

Источники

  1. CIE e-ILV: облучённость.
  2. CIE e-ILV: энергетическая экспозиция.
  3. CIE e-ILV: сферическая энергетическая экспозиция / флюенс.
  4. NBS Technical Note 910-1: самоучитель измерений оптического излучения, часть I. Основы радиометрии, не руководство по лечению.
  5. Hamadani и соавт.: к созданию LED-имитатора солнца большой площади. Оригинальное исследование оптической техники.
  6. NIST SP 250-89: калибровка спектральной облучённости. Проверены соответствующие оригинальные разделы калибровки.
  7. NIST SP 250-64: калибровка радиометров низкоинтенсивного импульсного лазера 1,06 мкм — энергия импульса и пиковая мощность. Метрологический контекст, не эквивалентность косметических приборов.
  8. FDA: низкоинтенсивная лазерная система для эстетического применения — руководство по специальным мерам контроля класса II. Рекомендации США, выпущены в 2011 году.
  9. FDA: технологии неинвазивной коррекции контуров тела. Потребительская безопасность и границы результатов в США.
  10. Университет Вандербильта: распространение света в ткани. Образовательное объяснение поглощения и рассеяния.
  11. CIE e-ILV: освещённость.

Эта статья предназначена для общеобразовательных целей и не содержит медицинских рекомендаций. Следуйте инструкциям для конкретного устройства и проконсультируйтесь с квалифицированным медицинским работником по поводу пригодности и безопасности.

Предыдущий пост
Следующий пост

Оставить комментарий