Ultraviolet (UV) light has been used for disinfection purposes for over 100 years. Irradiation by UV light is a method to disinfect surfaces in order to prevent microbiological growth. At Tetra Pak this is of great importance as they are manufacturer of filling machines. Those filling machines must ensure a certain level of sterility on all packages produced. The irradiation process can be simulated using Geant4 which is a software package that tracks particles through matter. The simulation model used today does not consider the absorption of photons inside of medium-pressure UV lamps. By understanding the absorption that takes place in the lamp, one can quantify how changes in the design would impact the emitter output. In this master's thesis, the aim is to develop a model that can describe the interaction of photons with a medium-pressure UV lamp. An absorption model was suggested and developed with the assumption of local thermodynamical equilibrium and existing Hg radiative data. A simulation including the collision process in Geant4 was used. In this collision process the non-radiative transition probabilities were assumed to be the same as that of the radiative, this was done in order to demonstrate how it can be done. It resulted in collisions populating other states allowing more transitions to be present in the final output spectrum. The collision process and a method for computing the Einstein's emission coefficient with the software package General Relativistic Atomic Structure Package is proposed as future work. / I över 100 år har ultraviolet (UV) ljus använts till desinficering. UV bestrålning är en metod för att desinficera ytor med målet att förhindra mikrobiologisk tillväxt. För Tetra Pak som är ledande inom tillverkning av fyllmaskiner är det extra viktigt. Förpackningarna inuti fyllningsmaskinerna måste garantera en viss nivå av sterilitet för alla förpackningar. Dagens simuleringar av medeltrycks UV lampa utförs i Geant4 som är ett mjukvarupaket som möjliggör följandet av partiklar genom olika medium. Detta görs utan att ta hänsyn till absorptionen av fotoner. Genom att förstå absorptionen som sker i lampans gas kan man kvantifiera hur förändringar i design skulle påverka emittorns utgående effekt. I detta examensarbete är målet att utveckla en modell som kan beskriva hur fotoner växelverkar med gasen i en medeltrycks UV lampa. En modell utvecklas och föreslås med antagandet att lokalt termodynamisk jämvikt råder och att enbart Hg strålnings data används. En simulering med en kollisionsprocess i Geant4 inkluderades. I denna kollisionsprocess antas den icke-optiska övergångssannolikheten vara densamma som för de optiska övergångarna. Detta inkluderades för att demonstrera hur en sådan process kan gå till. Detta resulterade i att kollisionerna populerade andra tillstånd vilket gjorde att dessa övergångar visade sig i utgående spektrum. Kollisionsprocessen och en metod för att beräkna Einsteins emissions koefficient med mjukvarupaketet General Relativistic Atomic Structure Package föreslås även som framtida arbete.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:mau-42518 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Vigstrand, Oscar |
| Publisher | Malmö universitet, Malmö högskola, Institutionen för materialvetenskap och tillämpad matematik (MTM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.014 seconds