254nm 대역 통과 필터

254nm 빛은 자외선(UVC) 스펙트럼의 특정 파장으로, 미생물의 DNA와 RNA를 효과적으로 파괴할 수 있어 살균 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다.

  • 응용 분야 1 : 정수 시스템에서 필터는 254nm 빛을 분리하여 물 속의 유해 박테리아와 바이러스를 중화시켜 집중적인 소독을 가능하게 합니다.
  • 응용 분야 2 : HVAC 시스템의 공기 살균을 위해 필터는 254nm UVC 광선만 투과시켜 곰팡이 포자 및 박테리아와 같은 공기 중 병원균을 제거하여 실내 공기 질을 개선합니다.
  • 응용 분야 3 : 의료 장비나 식품 가공 표면의 표면 소독 시, 필터는 254nm 빛을 집중시켜 접촉 시 미생물 오염 물질을 파괴하여 화학물질이 없는 살균 솔루션을 제공합니다.

특정 응용 분야를 위한 254nm 필터 선택 가이드

1. UV 살균 및 소독 시스템

지원 자격: 254nm UV 광선을 활용하여 미생물 DNA 구조를 파괴하여 고효율 살균(예: 의료 장비, 정수 처리 시스템)을 수행합니다.필터 구성:

  • 중심 파장 및 대역폭: 254nm ±5nm의 협대역 통과 설계로 미생물 DNA 흡수 피크(254nm)에 에너지를 집중시켜 살균 효율을 99.9% 이상 달성합니다.
  • 기판 재료: JGS1 등급 석영 유리는 254nm에서 85% 이상의 투과율을 제공하는 동시에 230nm 이하의 진공 UV를 완벽하게 차단하여 오존 발생을 방지합니다.
  • 코팅 기술:
  • 230nm 이하의 심자외선 투과율을 0.01%로 줄이고 가시광선 간섭을 억제하는 가파른 차단 기울기(>40dB/oct)를 갖춘 다층 유전체 코팅(예: HfO₂/SiO₂)
  • 유기 오염으로 인한 투과율 감소를 최소화하기 위해 표면에 TiO₂ 광촉매 코팅을 적용했습니다(연간 감소율 <3%).
  • 안티에이징 디자인:
  • 장기간 자외선 복사 저항성을 위해 낮은 열팽창 계수(5.5×10⁻⁷/℃)를 지닌 석영 기판을 사용합니다.
  • 필름 밀도를 높이고 층 박리를 방지하기 위한 RF 이온 소스 코팅 기술(예: KRi RFICP 380)

선택 근거:

  • 정밀 살균: 협대역 통과 설계는 254nm 에너지 밀도를 극대화하여 석영의 높은 투과율과 결합하여 6mW/cm² 이상의 복사 조도를 달성합니다. 이는 표면 소독 선량 요건(291kJ/m²)에 대한 국제 표준(예: BIFMA HCF 8.1-2019)을 충족합니다.
  • 안전 보호: 강력한 자외선 차단 설계로 200~240nm 파장의 누출을 방지하고, 오존 농도를 0.05ppm 이하로 제어하여 2차 오염을 방지합니다.
  • 장기 안정성: TiO₂ 코팅과 이온 소스 코팅 기술은 일반적인 노화 및 오염 문제를 해결하여 24시간 연중무휴 작동 시 5,000시간 이상의 서비스 수명을 보장합니다.

2. 수중유 형광 검출 시스템

지원 자격: 254nm UV 광선을 사용하여 물 속의 방향족 탄화수소(예: PAH)를 자극하고 형광 신호를 감지하여 오염 모니터링을 수행합니다.필터 구성:

  • 여기 광학 경로:
  • 대역 통과 필터: 중심 파장 254nm, 대역폭 30nm, 최대 투과율 >25%, 차단 대역 200-1100nm(OD >2).
  • 기질 및 코팅: 물 속의 오일 오염에 강한 단단한 코팅이 된 융합 석영 기질.
  • 형광 신호 수집:
  • 장파장 통과 필터: 차단 파장 280nm, 280~380nm를 투과하여 광검출기(예: PIN 광다이오드)로 형광 신호를 포착합니다.
  • 다색성 거울: 254nm에서 여기광을 반사하고 형광 신호를 전달하여 광학 경로 간섭을 줄입니다.
  • 간섭 방지 설계:
  • 반사 고스트 현상을 최소화하고 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 후면 표면에 반사 방지 코팅을 적용했습니다.
  • 물 샘플에 있는 부유 고형물로 인해 발생하는 광속 감쇠를 줄이기 위한 대구경 광학 설계(>10mm)

선택 근거:

  • 여기 효율 최적화: 254nm 협대역 통과 필터는 UV LED 광원(예: 254nm UV LED)의 방출 스펙트럼과 일치하여 여기 에너지를 최대화합니다.
  • 신호 순도: 장파장 통과 필터는 잔류 여기 광(254nm)을 차단하고, 이색성 거울은 광학 경로를 분리하여 형광 신호의 배경 잡음을 <0.05μW/cm²로 줄입니다.
  • 환경 적응성: 융합 석영 기질은 산/알칼리 부식을 방지하고, 단단한 코팅은 오일 부착을 방지하므로 장기간 잠수 모니터링(예: 산업 폐수 처리)에 적합합니다.

3. 주요 매개변수 비교 및 선택 논리

핵심 매개변수 비교:

  • 중심 파장
  • 살균: 254nm ±5nm
  • 형광 검출: 254nm(여기) + 280-380nm(방출)
  • 대역폭
  • 살균: 협대역(FWHM ±5nm)
  • 형광 검출: 좁은 여기 대역(30nm) + 넓은 방출 대역(100nm)
  • 기판 재료
  • 살균: JGS1등급 석영
  • 형광 검출: 용융 석영
  • 코팅 기술
  • 살균: 다층 유전체 코팅 + TiO₂ 광촉매층
  • 형광 검출: 하드 코팅 + 반사 방지 코팅
  • 차단 깊이
  • 살균: OD >6(200-240nm)
  • 형광 검출: OD >2(200-280nm)

선택 논리:

  1. 살균 시나리오: 스펙트럼 순도와 에너지 밀도를 우선시합니다. 협대역 통과 및 고투과율 설계로 신속한 살균이 가능하며, 엄격한 미광 제어로 안전성을 보장합니다.
  2. 탐지 시나리오: 여기 효율과 신호 순도의 균형을 유지합니다. 좁은 여기 대역과 넓은 방출 대역을 결합하여 SNR을 향상시키고, 광 경로 최적화를 위해 다이크로익 미러를 사용합니다.

고려 사항:

  • 고온 환경(60℃ 이상)에서는 코팅 박리를 방지하기 위해 합성 석영 기판(내열성 300℃ 이상)을 선택하세요.
  • 습도가 높은 환경에서는 필름 산화로 인한 투과율 저하를 방지하기 위해 습기 방지 코팅(예: SiO₂ 보호층)을 추가하세요.

이러한 구성은 시스템 성능을 보장하는 동시에 유지 관리 비용을 크게 절감(예: 살균 필터 교체 주기를 3개월에서 1년으로 연장)하여 산업용 애플리케이션의 신뢰성 요구 사항을 충족합니다.

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