Le LNE réalise l'étalonnage de radiomètres dans le domaine Ultraviolet. Les besoins métrologiques sont principalement pour trois longueurs d’onde liées aux sources à vapeur de mercure basse pression utilisées dans l’industrie: 365 nm pour les UVA, 313 nm pour les UVB et 254 nm pour les UVC. Les besoins industriels pour la stérilisation, la décontamination de l'eau, de l'air ou des surfaces afin d'éviter des solutions chimiques, nécessitent une augmentation du niveau d’éclairement UVC de près d’un facteur 10 par rapport au banc actuellement utilisé au LNE.
Objectifs
Développer un banc d'étalonnage de radiomètre UVC à la longueur d’onde de 253,7 nm
Le niveau d’éclairement énergétique devra pouvoir atteindre 150 W/m² sur une surface de 2 cm² minimum avec une uniformité de l’ordre de 5 %
Résumé des travaux
Depuis de nombreuses années le LNE réalise des étalonnages de radiomètres dans le domaine des UV notamment dans le domaine des UVC. Les besoins en terme de niveau d'éclairement énergétique ayant fortement augmenté ces dernières années, le banc d'étalonnage n'était plus adapté et il était nécessaire d'en développer un nouveau.
Le projet avait donc pour but le développement d'un banc d'étalonnage de radiomètre UVC à 254 nm jusqu'à 150W/m² pour répondre aux besoins des industriels.
Dans ce contexte, le choix de la technologique de la source UV est primordial. Un état de l'art a été est réalisé sur 4 solutions techniques. Les technologies Laser et lampe Plasma n'ont pas été retenues car trop couteuses pour la première et non adaptée techniquement pour la deuxième. Les deux autres solutions techniques étudiées qui sont les lampes basses pressions mercure et les LED sont conformes aux spécifications du projet. Cependant pour la technologie LED le manque de fiabilité et le manque de maturité du marché nous a conduit à écarter cette solution. Le choix s'est donc porté sur la lampe basse pression mercure à amalgame car cette technologie présente le plus de garanties.
Le banc d’étalonnage développé utilise la technique de substitution entre l’étalon et le radiomètre à étalonner placés face à une source UVC. La source développée est composée de 6 tubes basse pression mercure à amalgame. La caractérisation spectrale et énergétique de l'éclairement produit par la source, ainsi que l’étude de la stabilité temporelle et l'homogénéité spatiale d'émission nous a permis de déterminer les performances de la source. Cependant la mauvaise correction en cosinus de certains radiomètres du marché nous a contraint à étudier la variation de l'éclairement énergétique en fonction des différents angles d'acceptante de ces radiomètres.
Pour les besoins du projet un détecteur étalon a dû être réalisé. Ce détecteur a été étalonné sur le banc de référence du laboratoire. Une évaluation de l’incertitude d’étalonnage a été faite en prenant en compte les contributions de la source, du détecteur étalon et du banc.
A ce jour, le banc est opérationnel et permet de réaliser l'étalonnage de radiomètre à 254 nm jusqu'à 220 W/m² avec une incertitude d'étalonnage associée meilleure que 6%.
Impacts scientifiques et industriels
Au -delà des améliorations du procédé de mesures, de validations de nouvelle technologie en terme de source UVC, si la solution LED est retenue, l'impact du projet est de doter le LNE d'un moyen d'étalonnage qui pourra proposer des niveaux d’éclairement équivalents à ceux utilisés dans l’industrie pour la décontamination en utilisant si possible des sources de nouvelles technologies.