ความเข้มรังสี ฟลูเอนซ์ ความยาวคลื่น และแบนด์วิดท์ของแสง
ทำความเข้าใจการวัดปริมาณทางแสง
เอกสารข้อมูลจำเพาะของแผ่นแสงอาจระบุปริมาณหลายชนิด การดูหน่วยและเงื่อนไขทดสอบช่วยให้เข้าใจว่าวัดอะไรจริง
คำตอบโดยสรุป: ความยาวคลื่นระบุตำแหน่งของแสงในสเปกตรัม แบนด์วิดท์บอกความกว้างของแถบการแผ่แสง ความเข้มรังสีคือกำลังแสงที่ตกถึงพื้นผิวต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ส่วนปริมาณรับรังสีคือพลังงานแสงที่ตกถึงพื้นที่นั้นสะสมตามเวลา ควรถามว่ารายงานนิยาม “ฟลูเอนซ์” อย่างไร ค่ากำลังเป็นวัตต์เพียงอย่างเดียวไม่ได้บอกปริมาณแสงที่ผิวได้รับหรือปริมาณพลังงานที่เนื้อเยื่อดูดกลืน ค่าสูงสุดและค่าเฉลี่ยต้องมีบริบททั้งด้านเวลาและพื้นที่ด้วย ค่าที่วัดเหล่านี้อธิบายการส่งแสง ไม่ได้ยืนยันผลดูแลรูปร่าง และใช้กำหนดค่าทรีตเมนต์ที่ปลอดภัยไม่ได้ [1] [2] [3] [8]
อ่านปริมาณต่าง ๆ ประกอบกัน
| ปริมาณ | หน่วยทั่วไป | สิ่งที่อธิบาย |
|---|---|---|
| ความยาวคลื่น | nm | ตำแหน่งการแผ่แสงในสเปกตรัม โดยระบุว่าเป็นค่าพิกัด ค่าที่จุดยอด หรือค่ากึ่งกลาง |
| แบนด์วิดท์เชิงสเปกตรัม | nm เมื่อแสดงในรูปความยาวคลื่น | ความกว้างของแถบการแผ่แสงตามนิยามที่ระบุ |
| กำลังแสง | W | อัตราการไหลของพลังงานรังสีผ่านขอบเขตการวัดที่กำหนด |
| ความเข้มแสงต่อพื้นที่ | W/m² หรือ mW/cm² | กำลังแสงตกกระทบต่อหน่วยพื้นที่ ณ พื้นผิวที่วัด |
| พลังงานแสงต่อพื้นที่ | J/m² หรือ J/cm² | พลังงานตกกระทบต่อหน่วยพื้นที่ที่สะสมในช่วงเวลาที่ระบุ |
ต้องพิจารณาพื้นผิวรับและพื้นที่ที่ได้รับแสงด้วย การนำกำลังแสงที่ตกถึงพื้นที่ที่กำหนดจริงมาหารด้วยพื้นที่นั้นให้ค่าความเข้มรังสีเฉลี่ยเชิงพื้นที่ แต่ไม่บอกค่าทุกจุดภายใน ขอบเขตการวัดกำลังไฟฟ้าขาเข้าแตกต่างจากขอบเขตของกำลังรังสีขาออก แม้ใช้หน่วยวัตต์เหมือนกัน [1] [4]
สำหรับแผ่นดูแลผิวกาย กำลังรวมของตัวปล่อยแสง พื้นที่ตัวแผ่น และความเข้มรังสีเฉพาะจุดบนผิวจึงเป็นคนละรายการ ต้องทราบตำแหน่งวัดและนิยามการเฉลี่ยก่อนตีความค่าที่ระบุ
ความยาวคลื่นและแบนด์วิดท์อธิบายสเปกตรัม
ฉลากความยาวคลื่นค่าเดียวไม่แสดงการกระจายกำลังรอบค่านั้น ความกว้างเต็มที่ระดับครึ่งค่าสูงสุด (FWHM) บอกความกว้างของยอดสเปกตรัม ณ ระดับครึ่งหนึ่งของความสูงสูงสุด ไม่ใช่ช่วงทั้งหมดที่มีการแผ่แสง ค่าคลาดเคลื่อนรอบความยาวคลื่นพิกัดจึงไม่ใช่ FWHM โดยอัตโนมัติ
งานต้นฉบับของ NIST เกี่ยวกับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบ LED วัดทั้งตำแหน่งยอดการแผ่แสงและ FWHM แล้วหาปริพันธ์ความเข้มรังสีเชิงสเปกตรัมเพื่อได้ความเข้มรังสีรวม นี่คือตัวอย่างการวัดทางแสง ไม่ใช่งานวิจัยทรีตเมนต์ความงาม หากแผงมีหลายแถบแสง ให้ขอสเปกตรัมและกำลังของแต่ละแถบ แทนการถือว่ากำลังรวมมีความยาวคลื่นเดียว [5]
ควรแยก “แบนด์วิดท์” สามความหมาย ได้แก่ ความกว้างสเปกตรัมของแหล่งแสง ความละเอียดเชิงสเปกตรัมของสเปกโตรมิเตอร์ และแบนด์วิดท์การตอบสนองตามเวลาของตัวตรวจจับ เอกสารสอบเทียบ NIST อธิบายแบนด์วิดท์ของเครื่องมือเพราะมีผลต่อรายละเอียดที่เครื่องมือแยกแยะได้ [6] [7]
“จุดสูงสุด” และ “ค่าเฉลี่ย” จำเป็นต้องมีคำจำกัดความสองแบบแยกกัน
ในด้านเวลา: ค่าสูงสุดตามเวลาคือกำลังสูงสุด ณ ขณะหนึ่ง ค่าเฉลี่ยตามเวลารวมช่วงที่ระบุและช่วงที่ไม่ปล่อยแสงด้วย สำหรับพัลส์สี่เหลี่ยมอุดมคติที่กำลังเป็นศูนย์ระหว่างพัลส์ กำลังเฉลี่ยเท่ากับกำลังขณะเปิดพัลส์คูณสัดส่วนเวลาทำงาน รูปพัลส์จริงต้องใช้การหาปริพันธ์ ค่าวัตต์ที่ไม่ระบุเงื่อนไขเพียงค่าเดียวใช้แทนพลังงานต่อพัลส์ อัตราการเกิดซ้ำ และความยาวพัลส์ไม่ได้ NIST วัดพลังงานพัลส์กับกำลังสูงสุดแยกกัน และพิจารณาการตอบสนองของตัวตรวจจับเมื่อต้องถ่ายทอดรูปพัลส์ [7]
ในด้านพื้นที่: ค่าสูงสุดเชิงพื้นที่คือค่าสูงสุดเฉพาะจุด ส่วนค่าเฉลี่ยเชิงพื้นที่รวมค่าที่วัดทั่วบริเวณที่กำหนด การวัดใต้ตัวปล่อยแสงเพียงตัวเดียวไม่ได้บอกค่าเฉลี่ยทั้งแผ่น งานแผง LED ของ NIST ประเมินความสม่ำเสมอของแสงและความคงที่ตามเวลาแยกกัน แสดงให้เห็นว่าการวัดกลางแผ่นเพียงจุดเดียวไม่ครบถ้วน [5]
รายงานอาจระบุค่าเฉลี่ยตามเวลาที่จุดสูงสุดเชิงพื้นที่ การถามเพียงว่า “นี่เป็นค่าเฉลี่ยหรือไม่” จึงยังตอบประเด็นได้เพียงครึ่งเดียว
ปริมาณรับรังสีตกกระทบไม่ใช่พลังงานที่เนื้อเยื่อดูดกลืน
ณ จุดคงที่บนพื้นผิวรับ ปริมาณรับรังสีตกกระทบคือปริพันธ์ของความเข้มรังสีตามเวลา: H = ∫ E(t) dtสำหรับความเข้มรังสีคงที่ หรือค่าเฉลี่ยที่วัดอย่างถูกต้องตลอดช่วงเวลาเดียวกัน จะเขียนได้เป็น H = Eavg × Δtความเข้มรังสีกับเวลาต้องอ้างตำแหน่ง โหมด และช่วงเวลาเดียวกัน นี่เป็นความสัมพันธ์ในการวัด ไม่ใช่สูตรคำนวณระยะเวลาทรีตเมนต์ [2]
เอกสารอุปกรณ์บางชนิดเรียกพลังงานต่อพื้นที่บนผิวว่า “ฟลูเอนซ์” แต่ CIE แยกปริมาณรับรังสีบนพื้นผิวออกจากปริมาณรับรังสีทรงกลม ซึ่งเรียกฟลูเอนซ์เช่นกัน โดยคำนึงถึงรังสีจากทุกทิศทาง ณ จุดหนึ่งในตัวกลางที่มีการกระเจิง แม้มีหน่วย J/cm² เหมือนกันก็ไม่ทำให้สองปริมาณใช้แทนกันได้ ควรถามว่ารายงานใช้นิยามใด [3]
ทั้งสองปริมาณไม่ได้เป็นพลังงานที่ดูดกลืนโดยอัตโนมัติ การสะท้อน การกระเจิง และการดูดกลืนเปลี่ยนการเดินทางของแสงผ่านเนื้อเยื่อ การดูดกลืนถ่ายเทพลังงานให้เนื้อเยื่อ ส่วนการกระเจิงเปลี่ยนทิศแสง ค่าที่ผิวเพียงอย่างเดียวไม่ได้ยืนยันพลังงานที่ดูดกลืนในชั้นไขมันลึกหรือความลึกของทรีตเมนต์ ต้องศึกษาสมบัติทางแสงของเนื้อเยื่อและรูปแบบการรับแสงแยกต่างหาก [10]
ต้องรวมรูปทรงของแผ่นและลำแสงในการวัด
ใกล้แผงแหล่งแสงแบบกระจาย ตัวปล่อยแต่ละตัวส่งแสงด้วยมุมและตำแหน่งต่างกัน ลำแสงรวมจุดหรือลำแสงขนานมีรูปทรงอีกแบบ อย่าใช้การชดเชยตามกฎกำลังสองผกผันแบบเดียวกับทุกแผ่นหรือทุกลำแสง เพราะการประมาณนี้ต้องมีเงื่อนไขแหล่งกำเนิดและการแพร่แสงที่เหมาะสม คู่มือมาตรรังสีของ NBS พิจารณารูปทรงอย่างชัดเจน ไม่ได้ลดทุกรูปแบบให้เหลือเพียงระยะห่าง [4]
รายงานแผ่นดูแลผิวกายควรบอกว่าวัดที่ช่องปล่อยแสง ระนาบรับแสงแบน หรือผิวสัมผัสที่ตั้งใจให้แนบผิว การทำแผนที่การกระจายให้ข้อมูลมากกว่าการนำกำลังรวมที่ไม่อธิบายมาหารพื้นที่ตัวเรือน แนวทางเลเซอร์ระดับต่ำเพื่อความงามของ FDA กำหนดให้กำลังที่ไปถึงเป้าหมายคาดการณ์ได้ และให้ระบุลักษณะการกระจายของลำแสงขาออก [8]
รายงานการตรวจวัดที่น่าเชื่อถือควรมีอะไรบ้าง
| ช่องรายงาน | เหตุใดจึงสำคัญ |
|---|---|
| อุปกรณ์ อุปกรณ์เสริม และโหมด | เชื่อมต่อการวัดกับการกำหนดค่าจริงที่ทดสอบ |
| ช่วงสเปกตรัมและความยาวคลื่น | ระบุว่าตัวตรวจจับวัดแสงที่แผ่ออกมาในช่วงใด |
| ระนาบการรับ มุม และระยะทาง | กำหนดสถานที่และวิธีเก็บตัวอย่างแสง |
| รูรับแสงของเครื่องตรวจจับและแผนที่เชิงพื้นที่ | แยกการอ่านค่าเฉพาะจากค่าเฉลี่ยพื้นที่ |
| ช่วงเวลาและการตอบสนองของพัลส์ | แยกค่าสูงสุดตามเวลา ค่าเฉลี่ย และพลังงานสะสม |
| การสอบเทียบและความไม่แน่นอน | แสดงความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับและขีดจำกัดของผลลัพธ์ที่รายงาน |
รายการนี้สังเคราะห์แนวทางปฏิบัติจากเอกสารมาตรวิทยาที่อ้าง รายงานสอบเทียบความเข้มรังสีเชิงสเปกตรัมของ NIST บันทึกการสอบกลับและองค์ประกอบความไม่แน่นอน เช่น ความยาวคลื่น การจัดแนว พื้นที่ช่องรับแสง และความคงที่ ข้อความรับรองการสอบเทียบต้องมีวิธีและเงื่อนไขที่ใช้ได้ ไม่ได้ทำให้การวัดทุกครั้งหลังจากนั้นแม่นยำสมบูรณ์ [6]
ความสว่างที่ตามองเห็นหรือค่าลักซ์ใช้แทนความเข้มรังสีทางแสงไม่ได้ ลักซ์คือความส่องสว่างที่ถ่วงน้ำหนักตามการมองเห็นของมนุษย์ การแปลงค่าจึงต้องมีข้อมูลสเปกตรัมและลักษณะเครื่องมือที่เหมาะสม [11]
การวัดไม่ได้กำหนดประสิทธิภาพหรือความปลอดภัย
การทดสอบกำลังขาออกอธิบายการส่งพลังงาน ส่วนหลักฐานคลินิกต้องตรงกับอุปกรณ์ วัตถุประสงค์ กลุ่มประชากรและผลลัพธ์ที่วัด แนวทาง FDA แยกการประเมินคลินิกจากการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ไม่ได้อนุญาตแผ่นที่ไม่ระบุรุ่น ค่าความยาวคลื่นหรือ J/cm² เพียงอย่างเดียวพิสูจน์การลดไขมันไม่ได้ [8]
ลักษณะผิว เส้นรอบวง ความหนาไขมัน ความแข็งแรงกล้ามเนื้อ และน้ำหนักตัวเป็นคนละผลลัพธ์ FDA ระบุว่าการดูแลรูปร่างแบบไม่รุกล้ำไม่ได้รักษาโรคอ้วน ไม่ทำให้น้ำหนักลด หรือให้ประโยชน์สุขภาพจากการลดน้ำหนัก [9]
ขอบเขตความปลอดภัย: FDA แยกหัตถการแสงระดับต่ำจากแสงที่ใช้ความร้อน โดยระบุความเสี่ยงบาดเจ็บตา และแนะนำให้หลีกเลี่ยงในผู้มีโรคไวต่อแสง ใช้ยาเพิ่มความไวต่อแสง ตั้งครรภ์หรือวางแผนตั้งครรภ์ มีอุปกรณ์ฝังในร่างกายที่ทำงานด้วยพลังงาน มะเร็งบริเวณที่ทำ หรือมีการติดเชื้อ บาดแผลหรือรอยโรคที่กำลังเป็น คำเตือนเหล่านี้เป็นระดับเทคโนโลยีในสหรัฐฯ ความเหมาะสมและมาตรการป้องกันยังต้องอาศัยคำแนะนำของอุปกรณ์จริงและการประเมินจากผู้มีคุณสมบัติ [9]
ห้ามใช้การคำนวณลบล้างคำเตือนอุปกรณ์ หรือคิดตารางใช้งานและข้อกำหนดป้องกันตาขึ้นเอง หากมีแผลไหม้ อาการทางตา หรือปวดต่อเนื่อง ให้หยุดรับแสงและรับการประเมินทางการแพทย์ อาการเหล่านี้บ่งถึงการบาดเจ็บ ไม่ใช่ผลที่มากขึ้น FDA ระบุแผลไหม้และปวดเป็นภาวะแทรกซ้อนที่อาจเกิดจากแสงระดับต่ำ และการบาดเจ็บตาในแนวทางเลเซอร์ [8] [9]
อ่านตัวเลขพร้อมบริบทการวัด
ข้อมูลจำเพาะทางแสงที่มีประโยชน์ต้องระบุปริมาณ หน่วย สเปกตรัม รูปทรงรับแสง และเงื่อนไขเฉลี่ย หากขาดรายละเอียดเหล่านี้ ตัวเลขยังไม่ครบถ้วน แม้รายงานกำลังขาออกจะครบ ก็ต้องมีหลักฐานเนื้อเยื่อและคลินิกแยกก่อนนำไปสนับสนุนข้ออ้างด้านรูปร่าง
แหล่งข้อมูล
- CIE e-ILV: ความเข้มรังสี.
- CIE e-ILV: ปริมาณรับรังสี.
- CIE e-ILV: ปริมาณรับรังสีทรงกลม / ฟลูเอนซ์.
- หมายเหตุทางเทคนิคของ NBS 910-1: คู่มือการศึกษาด้วยตนเองเกี่ยวกับการวัดรังสีด้วยแสง ส่วนที่ 1มาตรรังสีพื้นฐาน ไม่ใช่คู่มือทรีตเมนต์
- Hamadani และคณะ: สู่การสร้างเครื่องจำลองพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ไดโอดเปล่งแสงในพื้นที่ขนาดใหญ่งานวิจัยต้นฉบับด้านวิศวกรรมแสง
- NIST SP 250-89: การสอบเทียบความเข้มรังสีเชิงสเปกตรัม. ตรวจสอบส่วนการสอบเทียบดั้งเดิมที่เกี่ยวข้องแล้ว
- NIST SP 250-64: บริการสอบเทียบสำหรับเครื่องวัดรังสีพัลส์เลเซอร์ระดับต่ำที่ 1.06 µm: พลังงานพัลส์และกำลังไฟฟ้าสูงสุดบริบทมาตรวิทยา ไม่ได้ยืนยันความเทียบเท่าของอุปกรณ์ความงาม
- FDA: ระบบเลเซอร์ระดับต่ำเพื่อความงาม แนวทางมาตรการควบคุมพิเศษ Class IIแนวทางสหรัฐฯ ที่ออกในปี 2011
- FDA: เทคโนโลยีดูแลรูปร่างแบบไม่รุกล้ำ. ความปลอดภัยผู้บริโภคของสหรัฐอเมริกาและขอบเขตผลลัพธ์
- มหาวิทยาลัยแวนเดอร์บิลต์: การแพร่กระจายของแสงในเนื้อเยื่อ. คำอธิบายทางการศึกษาเกี่ยวกับการดูดซับและการกระเจิง
- CIE e-ILV: ความสว่าง.
บทความนี้ให้ข้อมูลเพื่อการศึกษาทั่วไป ไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์ ให้ทำตามคู่มือเฉพาะเครื่องและปรึกษาบุคลากรทางการแพทย์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมเรื่องความเหมาะสมและความปลอดภัย