Von Pandemien bis Pediküre NIST präsentiert „weltweit fortschrittlichste“ UV-Kalibrieranlage

Ultraviolettes Licht (UV) mag wie ein unsichtbarer Held erscheinen, der im Stillen unsere Krankenhäuser desinfiziert, unseren Nagellack härtet und Krankheitserreger in unserem Wasser tötet. Aber wie können wir sicher sein, dass es auf sichere und wirksame Weise eingesetzt wird? Um sicherzustellen, dass jeder UV-Strahl seinen Zweck mit Genauigkeit und Präzision erfüllt, hat das National Institute of Standards and Technology (NIST) sein spezielles Kalibrierungslabor, die Ultraviolet Spectral Comparator Facility (UVSCF), wieder aufgebaut, an das Kunden aus der Industrie ihre UV-Detektionsgeräte zur genauen Messung und Kalibrierung schicken.

UV-Licht wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Die keimtötenden Eigenschaften von UV-Licht machen es zu einem wertvollen Instrument für die Desinfektion und Desinfizierung, insbesondere im Gesundheitswesen. Es ist auch ein wirksames Mittel zur Bekämpfung der mikrobiellen Verunreinigung von Wasser und wird für die Desinfektion von Trinkwasser, Abwasser und Oberflächenwasser eingesetzt. Hausbesitzer verwenden UV-gehärtetes Epoxidharz, um neue Küchenarbeitsplatten anzubringen. In der Nagelstudioindustrie härten UV-Lichtboxen Gel-Nagelprodukte aus. Und in den letzten Jahren gibt es immer mehr neue Verbraucherprodukte, wie zum Beispiel UV-Schutzkleidung, die eine unerwünschte Exposition gegenüber UV-Licht verhindern. Sorgfältig kalibrierte UV-Lichtquellen sind erforderlich, um sicherzustellen, dass diese Produkte wie vorgesehen funktionieren.

Das UV-Spektrum verstehen

Ultraviolettes Licht ist unsichtbar und hat kürzere Wellenlängen als das Licht, das wir mit unseren Augen sehen können. Es gibt drei verschiedene Kategorien von UV-Licht, je nach Wellenlänge: UVA, UVB und UVC. Die Wellenlänge bezieht sich auf den Abstand zwischen den Spitzen einer Lichtwelle und, wenn sichtbar, auf die verschiedenen Farben des Lichts. Das neue Kalibrierungssystem des NIST deckt zwar alle drei Bereiche ab, seine besondere Stärke liegt jedoch in der genauen Messung von UVC-Licht, das in den Bereich zwischen 200 und 300 nm fällt. Im Vergleich zu UVA und UVB hat UVC-Licht kürzere, energiereichere Wellenlängen. Somit ist UVC sehr effektiv bei der Abtötung von Keimen und Viren.

„Jedes Jahr sterben in den USA etwa 100.000 Menschen an Infektionen, die sich im Zusammenhang mit dem Gesundheitswesen ereignen. Sie kommen in ein Krankenhaus, um sich behandeln zu lassen, aber dann erkranken sie an einer Infektion, die auf eine unzureichende Desinfektion zurückzuführen ist“, so der NIST-Forschungschemiker Cameron Miller. „Die Verwendung von UV-Licht zur Desinfektion von Räumen und Geräten ist eine mögliche Lösung.“ Da UVC-Licht jedoch auch die menschliche Haut und die Augen schädigen kann, muss es mit Vorsicht eingesetzt werden.

Organisationen, die UV-Licht verwenden, vom Militär über Forschungseinrichtungen bis hin zu Universitäten und Industrieunternehmen, können mit einem kompakten, tragbaren Gerät, einem so genannten UV-Detektor, überprüfen, ob die UV-Lichtquellen die richtige Menge und Intensität des Lichts abgeben. Wie jedes andere Messinstrument müssen auch diese Detektoren kalibriert werden. Deshalb packen die Benutzer sie regelmäßig ein und schicken sie an die Ultraviolet Spectral Comparator Facility des NIST.

Analog zur Kalibrierung einer Waage durch Auflegen eines Gegenstands mit bekanntem Gewicht kalibrieren die Experten des NIST die Detektoren, indem sie sie bestimmten UV-Wellenlängen aussetzen und ihre Messwerte mit einem genau kalibrierten Standarddetektor vergleichen. Anschließend ordnen sie die Kalibrierungswerte für jeden Detektor zu.

„Wir sind in der Lage, UV-Licht bei sehr kurzen Wellenlängen mit extrem hoher Genauigkeit und Präzision zu messen“, sagt NIST-Physikerin Jeanne Houston. „Der UVC-Bereich des UV-Spektrums ist der am schwierigsten zu messende Teil des Spektrums, daher ist das Erreichen dieses Präzisionsniveaus etwas, das wir in diesem Bereich normalerweise nicht sehen.“ Im Anschluss daran übergibt das NIST den Detektor an den Kunden, der ihn zuverlässig einsetzen kann, um die Sicherheit und Wirksamkeit seiner UV-Systeme und -Produkte zu gewährleisten.

Für die Bedürfnisse neuer Technologien

Das NIST unterhält seit den späten 1980er Jahren eine UV-Kalibrierungseinrichtung. Mitte der 2010er Jahre konnte die Einrichtung jedoch nicht mehr die Anforderungen neuer Technologien wie der UV-Desinfektion erfüllen, da sie nicht für den kritischen Wellenlängenbereich optimiert war, der für die Desinfektion benötigt wird. Die COVID-19-Pandemie weckte ein neues Interesse an der Verbesserung und dem Umbau des Systems.

„Nach der COVID-Pandemie kam die UV-Desinfektion in den Fokus, und wir waren in der Lage, das System komplett umzubauen“, so Houston. „Wir haben massive Verbesserungen durchgeführt, und ich bin der Meinung, dass unsere neue Anlage die beste der Welt ist.“

Dieser Artikel wurde mit Deepl aus dem Englischen übersetzt.