Fotometre

Fotometreler temel olarak aydınlatmayı ölçmek için kullanılır. Aydınlatma ölçüm birimine bağlı olarak sadece bu amaçla kullanılan fotometreler luxmetre olarak adlandırılır. Fotometreler, ışık yoğunluğunun zayıflaması yoluyla yabancı maddelerin oranını ya da bilinen karışımlarının konsantrasyonunu belirlemek için de kullanılabilir. Özel numune kapları bulunan bu cihazlara bulanıklık ölçüm cihazı (türbidimetre) de denir. Fotometre seçim kriterleri, öncelikle aydınlatmanın ölçülmesi için mi yoksa sıvıların özelliklerinin belirlenmesi için bir ölçüm cihazı olarak mı kullanılacağına bağlıdır.

İnsan gözü için artan karanlıkta ayrıntıları, renkleri ve uzamsal yapıları kavramak daha zordur. Bu nedenle, duruma uygun aydınlatma, tehlikeli durumların fark edilmesi açısından önemlidir ve çalışma ve öğrenme görevleri sırasında konsantrasyon yeteneğini arttırır. Bu durum, özel ve kamu alanlarında da geçerlidir. Bunun haricinde, ışık, bitkilerin gelişimi ve büyümesinde ve belirli maddelerin dayanıklılığında da belirleyici bir rol oynar. İş güvenliği kılavuzlarında kaza önleme yönetmeliklerinde ve teknik standartlarda pek çok alan için minimum bir parlaklık değeri öngörülmekte ve tavsiye edilmektedir. Aydınlatma için bu değerlere uygunluk, masa ya da çalışma tezgahı için masa yüzeyinde, duvar panoları için pano yüzeyinde ve trafik yolları için yüzeylerin kullanımla ilgili seviyede lux cinsinden ölçülür. Aydınlatma, bir yüzeye ne kadar ışık akısı geldiğini gösteren yüzeye bağlı bir değerdir. Bir lux, metrekare başına bir lümene karşılık gelir.

Açık havalarda doğal gün ışığı, görsel görevler ve çoğu teknik ve doğal süreç için gerekenden daha yüksek değerlere ulaşır. Gerekli ölçüm aralığının değerlendirilmesi için fotometre ile sadece minimum değerlerin mi yoksa belirli değerlendirmeler için yüksek gün ışığı değerlerinin de kaydedilmesinin gerekli olup olmadığına karar verilmesi önemlidir. İç mekan ölçümleri için genelde 2000 lux ya da 10000 lux ölçüm aralığı yeterliyken dış mekanda gün ışığı ölçümleri için ölçüm aralığının 100000 lux ya da daha yüksek olması gerekir.

Pek çok fotometrenin hassasiyeti ölçüm değerinin yüzde 3’ü ya da 5’i kadardır. Bu ölçüm sapmalarının uygulamanıza büyük ölçüde etkisi söz konusu ise daha iyi çözünürlüğü olan bir fotometre seçmek gerekir. Buna ek olarak, bazı fotometrelerin sensörleri ve ilgili filtreleri ile belirli ışık kaynakları için tasarlandığı göz önünde bulundurulmalıdır. Bu tür fotometreler, bu ışık türleri için aydınlatmayı diğer ışık kaynaklarını kullananlara göre daha hassas bir şekilde ölçebilir. Yaşam ve çalışma alanlarının aydınlatma ölçümleri için fotodiyotun spektral duyarlılığı insan gözünün parlaklık duyarlılığına uyarlanmalıdır. Bu amaçla Uluslararası Aydınlatma Komisyonu‘nda (CIE) aydınlık ve karanlığa adapte olmuş normal bir gözlemcinin gözü için farklı dalga boylarının ışık verimlilikleri tanımlanmıştır.  

Aydınlatma ölçümü için kullanılan bazı fotometreler aydınlatmanın haricinde gelen ışığın renk koordinatlarını da kaydeder. Renk ölçüm değerleri, üç parçalı eklemeli renk modellerinde üç ana renk olarak belirtilebilir. Daha sonra bu değerler, CIE-XYZ renk uzayına göre X, Y ve Z değerleri olarak ya da CIE-RGB renk uzayına göre kırmızı, yeşil ve mavi değerler olarak belirtilir. Bu fotometrelerin çoğu ilgili ana renkler için sayısal değerlerin haricinde renk dağılımını renkli bir ekranda grafik olarak da görüntüler.

İş yerlerinin ve trafik yollarının aydınlatma kontrolü genellikle mobil fotometreler ile yapılır. Çok az ya da çok fazla ışığın ciddi hasara yol açabileceği yerlerde ya da sınırlı bir aydınlatma aralığının optimum sonuçlara neden olduğu alanlarda sabit fotometrelerin kullanılması önerilir. Hem mobil hem de sabit fotometrelerde sürekli ölçüm fonksiyonu ve veri depolama özelliği bulunur. Sabit fotometreler genelde gölgeleme ya da yapay ışık kaynakları için sistemleri kontrol etme ya da belirli değerlere ulaşıldığında röle ya da kontrol çıkışları aracılığıyla görsel/sesli uyarları tetikleme imkanı sunar.

Bir ortamın ışık geçişini ne ölçüde engellediği fotometre ile belirlenebilir. Bunun için ortam tarafından zayıflatılmadan elde edilen aydınlatma, ortamın nüfuz etmesinden sonraki aydınlatma ile karşılaştırılır. Buna örnek verilebilecek bir uygulama, belirli dalga boylarındaki ışık için camların ve şeffaf plastiklerin ışık geçirgenliğinin test edilmesidir. Bu değerler, pek çok şeyin yanı sıra gözlük camları, teknik camlar ve konut ve endüstriyel binalardaki camlar için önemlidir. Bu tür ölçümlerde kullanılan fotometre, filtrelenecek dalga boyları için tasarlanmalı ya da farklı dalga boyu aralıklarının ayarlanmasını sağlamalıdır. Yarı saydam sıvılar söz konusu olduğunda ışığın zayıflama değeri genelde madde karışımının diğer özellikleri ile doğrudan ilişkilidir.

Fotometre, bir maddeye nüfuz eden ışığın ne kadar güçlü bir şekilde zayıfladığını optik olarak ölçmek için bir ışık sensörü kullanır. Renkli maddelerdeki renge bağlı soğurmaların etkisini azaltmak için genelde 860 nanometre dalga boyu aralığında kızılötesi ışık için bir ışık kaynağı kullanılır. Işığın yayıcısı ve alıcısı fotometrede farklı şekillerde düzenlenebilir. Tüm düzenlemelerde fotosel, numune kabının etkisini hesaba katmak için hem incelenen madde varken hem de yokken ışığın yoğunluğunu ölçer.

Numuneye düz bir çizgi halinde nüfuz eden radyasyonun ölçümü türbidimetri olarak tanımlanır. Bu yöntem epey bulanık maddeler için çok uygundur. Bu yöntemde ışık kaynağı ve ışık sensörü numunenin zıt taraflarına yerleştirilir. Ölçüm değerleri genelde EN 7027-1’e göre formazin zayıflama birimi (FAU) olarak verilir. 40 ila 4000 FAU arasındaki değerler yaygındır. 

Numune tarafından yanal olarak saçılan ışığın tespit edildiği yönteme nefelometri adı verilir. Bu ölçüm genelde sadece hafif bulanık olan maddeler için kullanılır. Alıcı ünite ışık kaynağına dik açıyla yerleştirilmiştir ve sadece yanal olarak saçılan ışığı algılar. Değer, NTU (nefelometrik bulanıklık birimi) biriminde EN 7027-1’e uygun olarak verilir. Değerler genelde 0.05 ila 400 NTU arasındadır. Avrupa’da EBC ve ABD’de ASBC ile biradaki bulanıklığı ölçmek için özel birimler mevcuttur.

Çeşitli uygulamalar için radyasyon kaynağı yönünde geri yansıyan ışık da ölçülür. Bu tür bir ölçümü gerçekleştirmek için yayıcı ve alıcı üniteler doğrudan yan yana yerleştirilir. Bazı fotometrelerde ayrıca birkaç sensör bulunur. Bu da iletilen ışığın ve 90° yandan saçılan ışığın tek bir cihazda ölçülmesini sağlar. Bulanıklığın yoğunluğuna göre ölçülen iki değerden uygun olanı otomatik olarak seçilir. Diğer cihazlarda ise yana saçılan farklı ışıklar aynı anda ölçülür ve birlikte değerlendirilir.

Hafızası bulunan fotometreler, ölçümün performansını kolaylaştırır ve ölçüm ve aktarım hatalarını en aza indirir. Özellikle doğrudan numune konumunda ölçüm gerçekleştirirken verilerin fotometrede kaydedilmesi yararlıdır. Çok sayıda ölçüm değerinin kaydedilmesi gerekiyorsa hafıza boyutuna ve verilerin rahatça geri alınabilir ve aktarılabilir olmasına dikkat etmek önemlidir. Fotometre modeline göre ölçüm değerleri USB kablosu ya da Bluetooth aracılığıyla bilgisayara ya da akıllı telefona aktarılabilir.

Bulanıklık, sıvı içinde çözünmüş maddelerin konsantrasyonu ile arttığından konsantrasyonu belirlemek için fotometre kullanılabilir. İncelenen numunede belirli bir konsantrasyondaki sıvının safsızlık içermediği kesinse konsantrasyon kalibrasyon eğrileri aracılığıyla doğrudan bulanıklık değerinden türetilebilir. Partikül boyutlarının belirlenmesinin zor olduğu ya da çeşitli safsızlıkların mevcut olduğu durumlarda belirli bileşenleri ölçmek için bu maddelerin belirli kimyasallarla reaksiyona girme özelliği kullanılır. Bu amaçla, sadece ölçülecek madde ile reaksiyona girdiğinde karakteristik ek bulanıklığın oluşmasına neden olan reaktifler kullanılır. Bu reaksiyonların son ürünleri daha sonra maddeye özgü bir şekilde kaydedilebilir ve değerlendirilebilir. Bu ölçümler için fotometrede belirli değerler kaydedilmelidir. Bu tür analizler için bir fotometre kullanılması düşünülüyorsa ölçüm parametreleri için önceden tasarlanmış bir fotometre seçilmelidir. Buna ek olarak, hangi ölçüm aksesuarlarının mevcut olduğuna, ölçüm işleminin nasıl yapıldığına ve fotometrenin kalibre edilip edilemeyeceğine; ediliyorsa nasıl kalibre edileceğine dikkat edilmelidir.

Su hayattır sözü eski ama herkesin hemfikir olduğu bir laftır. Öte yandan, mevcut su miktarının ve dağılımının haricinde suyun kalitesine de çok dikkat edilmelidir. Su her yerdedir; içimizde, çevremizde, atmosferde, yeryüzünde ve yeraltında. Suyun farklı halleri vardır (katıdan sıvıya) ve suyun basit kelimelerle tanımlanması istendiğinde insanların aklına gelen ilk çağrışım renksiz, tatsız, kokusuz bir sıvı olmasıdır. Modern toplumlarda suyun kıymeti bilinmemekte, ancak susuz tek bir gün bile düşünülememektedir. Öyle ki su musluklardan akar, şişelerde satılır, tüm endüstriyel işlemlerde ve tarımda kullanılır. Bunların en üzücü sonuçlarından biri de suyun çok zararlı maddelerle kirlenmesi, aşırı miktarda israf edilmesi ve yeterli arıtma tesisinin bulunmamasıdır.

Pek çok insan suyun sert ya da yumuşak olduğunu bilse de bunun ne olduğunu ve neden farklı olabileceğini düşünmez. Sertlik aslında suyun bir özelliğidir ve içindeki kalsiyum ve magnezyumun varlığıyla belirlenir. Aslında sertlik, bir kalite özelliğidir ve konut, sanayi ve teknik ihtiyaçlar için sağlanan suyun kalitesinin değerlendirilmesinde son derece önemli bir rol oynar. Kalsiyum ve magnezyum suda bulunan tek elementler değildir, ancak, özellikle bu iki değer suyun sertliğini en çok etkileyen değerlerdir. Kalsiyum ve magnezyumun organizmalar için önemli oldukları bilinmekte ve bu açıdan tüketim için kullanılan suda belirli miktarlarda kalsiyum ve magnezyum bulunması faydalı bile olmaktadır. Dişler, kemikler, vücuttaki hücreler gibi insan vücudunda bulunan bu parçalar, sağlamlık ve sağlıklı işleyiş için kalsiyum ve magnezyum gibi yardımcı elementlere ihtiyaç duyar ve bu nedenle su bunlar için iyi bir kaynak haline gelir.

Uluslararası Sağlık Örgütü, suda bulunması gereken optimum kalsiyum ve magnezyum miktarlarını litre başına mg cinsinden tanımlar ve özellikle sağlık sorunları olan kişilerde yoğun kalsiyum birikimini önlemek için sınırların aşılmaması gerektiğini belirtir. Suda aşırı miktarlarda bulunan tuzlar taş oluşumuna neden olabilir. Bu nedenle, en uygun mineralizasyon seviyesine ulaşmak önemli bir görevdir. Su arıtma tesislerinde su kalitesi sürekli olarak izlenir ve sertlik seviyesi uygulamaya göre düzenlenir.

Su kaynakları genelde yüzey ve yeraltı suları, göller, nehirler, yağışlar gibi farklı su türlerini içerir. Kireç taşı, alçı taşı ya da dolomit gibi su ile temas eden doğal kayaçların miktarına göre kalsiyum ve magnezyum miktarı değişiklik gösterebilir. Bu nedenle, sertlik değeri hiçbir zaman aynı değildir ve bölgeye, hava durumuna, mevsime ve hatta yağış miktarına bağlı olarak dalgalanabilir.

Ev ihtiyaçları için kullanılan musluk suyu ev aletlerinde ve borularda sorunlara yol açabildiğinden çok sert olmamalıdır. İlk bakışta suyun sert mi yoksa yumuşak mı olduğunu anlamak mümkün değildir, ancak kaynattıktan sonra ya da bir süre kullandıktan sonra belirgin hale gelir. Yüzeylerde kireç (bir tür kristalleşme) ya da su ısıtıcısındaki suyun yüzeyinde ince bir film olması, karbonat sertliği olarak adlandırılan bir durumun göstergesidir. Yüksek sıcaklıkların etkisi altındaki kalsiyum ve magnezyum bikarbonatlar sert, çözünmez bir tortuya dönüşür. Suyun toplam sertliği hem karbonat hem de karbonat olmayan sertlikten oluşur ve mol/m3 ya da mmol/l cinsinden ölçülür.

Optimum sertlik seviyesi sadece insan vücudu için değil bulaşık makineleri, su ısıtıcıları, çamaşır makineleri, borular, kazanlar ve ısıtıcılar gibi suyla temas eden tüm cihazlar için de son derece önemlidir. Pek çok reklamda çamaşır makinesini çalışan parçalardaki kireçlenmeye karşı korumak ve kullanım ömrünü uzatmak için çeşitli çözümler boşuna sunulmamaktadır. Aşırı miktarda kalsiyum ve magnezyum çok zararlı olsa da bu durum suyun ne kadar yumuşak olursa o kadar iyi olacağı anlamına da gelmez. Çok düşük değerlere sahip musluk suyu da borularda korozyon gibi hasarlara neden olabilir. Bu nedenle, dengenin korunması çok önemlidir.

Cihazların çalışmasını ayarlamak, kireç temizleme maddelerinin doğru miktarını ve filtrasyon ve arıtma sistemini en iyi şekilde seçmek için suyun sertlik seviyesini bilmek önemlidir ve bu fotometre ile ölçülebilir. Ayrıntılı su analizi laboratuvarlarda gerçekleştirilse de günlük hayatta pek çok kişi kireçle mücadeleye yardımcı olan ek ürünler alarak su sertliğini ayarlamaya çalışır. TDS metre bu konuda çok faydalı olabilecek ve suda çözünmüş tüm katı maddelere ilişkin bilgi sağlayan profesyonel bir cihaz olsa da doğru bir şekilde kullanılması için özel eğitim alınması önerilir.

Farklı ülkelerde su sertliğinin fotometre ile farklı birimlerde ölçülmesi, kullanım kılavuzlarını doğru okumaya ve yurtdışında üretilen ev aletlerini doğru bir şekilde ayarlamaya önemli ölçüde yardımcı olabilir. Bu nedenle, Alman karbonat sertliği °DH,

İngiltere’de °Clark’a,

Fransa’da °F’ye,

ABD’de ppm’ye ve

Rusya’da °Ж’ye dönüştürülmelidir.

Değerlerin 1’e 1 karşılık gelmediği ve bu nedenle değerleri doğru bir şekilde okumak için hesap makinesinin kullanılması gerektiği unutulmamalıdır.

1°DH - 10 mg CaO pro l

1°Clark - 10 mg CaCO3 pro 0.7 l

1°F - 10 mg CaCO3 pro l

1 ppm - 1 mg CaCO3 pro l

Her ülkede suyun sertliği (içindeki kalsiyum karbonat içeriği) ile ilgili çeşitli gereklilikler ve sınırlar söz konusudur ve mevcut ölçüm sistemine uygun olarak bir fotometre ile kontrol edilmesi gerekir.