Ультрафиолет

редактировать
Электромагнитное излучение с длиной волны короче, чем у видимого света, но длиннее, чем у рентгеновских лучей

Портативная ультрафиолетовая лампа УФ излучение также производится электрическими дугами. дугосварщики должны носить средства защиты глаз и прикрывать кожу, чтобы предотвратить фотокератит и серьезные солнечные ожоги.

ультрафиолет (UV) является формой электромагнитное излучение с длиной волны от 10 (с точки зрения около 30 ПГц) до 400 нм (750 ТГц), короче, чем у видимого света, но длиннее рентгеновских лучей. Ультрафиолетовое излучение присутствует в солнечном свете и составляет около 10% общего выходного электромагнитного излучения Солнца. Он также производит электрическими дугами и специализированными лампами, такими как ртутные лампы, лампы для загара и черные лампы. Хотя длинноволновый ультрафиолет не считается ионизирующим излучением, поскольку его фотонам не хватает энергии для ионизации элементов, он может вызвать химические реакции и заставляют многие вещества светиться или флуоресцировать. Следовательно, химические и биологические эффекты ультрафиолетового излучения превосходят простые эффекты, и многие практические применения ультрафиолетового излучения на его взаимодействии с органическими молекулами.

Коротковолновый ультрафиолетовый свет повреждает ДНК и стерилизует поверхность, с помощью которой она контактирует. Для людей загар и солнечный ожог являются знакомыми эффектами воздействия на кожу ультрафиолетового излучения, наряду с повышенным риском рака кожи. Количество ультрафиолетового света, производимого Солнцем, означает, что Земля не поддерживает жизнь на суше, если большая часть этого света не будет отфильтрована атмосферным. Более энергичное, коротковолновое «экстремальное» излучение ниже 121 нм ионизирует воздух, что он поглощается до того, как достигнет земли. Однако ультрафиолетовый свет (в позвоночных особенностях, UVB) также ответственен за образование витамина D у населения наземных, включая человека. Таким образом, УФ-спектр оказывает как полезное, так и вредное воздействие на жизнь.

Нижний предел волны человеческого зрения обычно принимает равным 400 нм, поэтому ультрафиолетовые лучи невидимы для людей, некоторые люди воспринимают свет на немного более коротких длиных, чем это. Насекомые, птицы и некоторые млекопитающие видеть ближний (т. Е. Немного более короткие волны, чем люди).

Содержание

  • 1 Видимость
  • 2 Discovery
  • 3 Подтипы
  • 4 Солнечный ультрафиолет
  • 5 Блокираторы, поглотители и окна
  • 6 Искусственные источники
    • 6.1 «Черные огни»
    • 6.2 Коротковолновые ультрафиолетовые лампы
    • 6.3 Лампы накаливания
    • 6.4 Газоразрядные лампы
    • 6.5 Ультрафиолетовые светодиоды
    • 6.6 Ультрафиолетовые лазеры
    • 6.7 Настраиваемый вакуумный ультрафиолет (ВУФ) путем смешивания и разности частот
    • 6.8 Плазма и смешивания синхротронные воздействия экстремального ультрафиолета
  • 7 Воздействие на здоровье человека
    • 7.1 Благоприятное
      • 7.1.1 Состояние кожи
    • 7.2 Вредное воздействие
      • 7.2.1 Повреждение кожи
        • 7.2.1.1 Обсуждение безопасности солнцезащитных кремов
      • 7.2.2 Ухудшение некоторых кожных заболеваний
      • 7.2.3 Повреждение глаз
  • 8 Разложение полимеров, пигментов и красителей
  • 9 Области применения
    • 9.1 Фотография
    • 9.2 Электротехническая и электронная промышленность
    • 9.3 Использ ование флуоресц ентных красителей
    • 9.4 Аналитическое использование
      • 9.4.1 Судебная экспертиза
      • 9.4.2 Повышение контрастности чернил
      • 9.4.3 Санитарное соответствие
      • 9.4.4 Химия
    • 9.5 Материаловедение ence использует
      • 9.5.1 Обнаружение пожара
      • 9.5.2 Фотолитография
      • 9.5.3 Полимеры
    • 9.6 Использование в биологии
      • 9.6.1 Очистка воздуха
      • 9.6.2 Стерилизация и дезинфекция
      • 9.6.3 Биологический
      • 9.6.4 Терапия
      • 9.6.5 Герпетология
  • 10 Эволюционное значение
  • 11 См. Также
  • 12 Ссылки
  • 13 Дополнительная литература
  • 14 Внешние ссылки

Видимость

Ультрафиолетовые лучи невидимы для многих людей. Линза длин человеческих глаз блокирует часть излучения в диапазоне волн 300–400 нм; более короткими более длина волн блокируются роговицей. У людей также отсутствует адаптация цветовых рецепторов к ультрафиолетовым лучам. Тем не менее, фоторецепторы в сетчатке чувствительны к ближнему УФ-излучению, и люди без линзы (состояние, известное как афакия ) воспринимают ближнее УФ-излучение как белесое. -синий или беловато-фиолетовый. При некоторых условиях дети и молодые люди могут видеть ультрафиолетовое излучение с длиной волны около 310 нм. Радиация в ближнем УФ-диапазоне видна насекомым, некоторым млекопитающим и птицам. У мелких птиц есть четвертый цветовой рецептор ультрафиолетовых лучей; это дает птицам «истинное» ультрафиолетовое зрение.

Discovery

«Ультрафиолет» означает «за пределами фиолетового» (от латинского ultra, «за пределами»), фиолетовый - это цвет самого высокого частоты видимого света. Ультрафиолет имеет более высокую частоту (следовательно, более короткую длину волны), чем фиолетовый свет.

УФ-излучение было обнаружено в 1801 году, когда немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер заметил, что невидимые лучи сразу за фиолетовым концом видимого формируют пропитанную хлоридом серебра бумагу. быстрее самого фиолетового света. Он назвал их «(де-) окисляющими лучами» (нем. : de -oxierende Strahlen), чтобы подчеркнуть химическую реакционную способность и отличить их от «тепловых лучей », Обнаруженный год ранее на другом конце видимого. Вскоре после этого был принят более простой термин «химические лучи», который был оставлен популярным на всем протяжении XIX века, как это было излучение полностью отличалось от света (в частности, Джон Уильям Дрейпер, назвал их «Титоновыми лучамичамичами» »»).). Термины «химические лучи» и «тепловые лучи» в итоге были отброшены в пользу ультрафиолетового и инфракрасного излучения соответственно. В 1878 году был открыт стерилизующий эффект коротковолнового света, убивающий бактерии. К 1903 году было известно, что наиболее эффективные длины волн составляют около 250 нм. В 1960 году было установлено влияние ультрафиолетового излучения на ДНК.

Открытие ультрафиолетового волны длины ниже 200 нм, названного «вакуумным ультрафиолетом», поскольку оно сильно поглощается кислородом воздуха, было сделано в 1893 г. немецкий физик Виктор Шуман.

Подтипы

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения (УФИ), определяемый наиболее широко, как 10–400 нанометров, можно разделить по ряду диапазонов, рекомендованным стандартом ISO ISO-21348:

НазваниеСокращениеДлина волны. (нм)Энергия фотона. (эВ, aJ)Примечания / альтернативные названия
Ультрафиолетовый CUVC100–2804,43–12,4,. 0,710 –1,987Коротковолновый, бактерицидный, поглощается озоновым слоем и атмосферой: жесткое УФ-излучение.
Ультрафиолет БУВБ280–3153,94–4,43,. 0,631–0,710Средневолновый, в в основном поглощаемый озоновый слой: промежуточное УФ; [de ] излучение.
Ультрафиолет АUVA315–4003,10–3,94,. 0,497–0,631Длинноволновый, черный свет, не поглощаемый озоновым слоем : мягкий УФ.
Водород. Лайман-альфа H Лайман-α121–12210,16–10,25,. 1,628–1,642Спектральная линия 121,6 нм, 10,20 эВ. Ионизирующее излучение на более коротких волнах.
Дальний ультрафиолетFUV122–2006,20–10,16,. 0,993–1,628
Средний ультрафиолетMUV200–3004,13–6,20,. 0,662–0,993
ближний ультрафиолетовыйNUV300–4003,10–4,13,. 0,497–0,662Видно для птиц, насекомых и рыб.
Крайний ультрафиолет EUV10–12110,25–124,. 1,642–19,867Полностью ионизирующее излучение некоторые определения; полностью поглощены атмосферой.
Вакуумный ультрафиолетВУФ10–2006,20–124,. 0,993–19,867Однако поглощается атмосферным кислородом Волны с длиной волны 150–200 нм распространяться через азот.

Было исследовано несколько твердотельных и вакуумных устройств для использования в различных частях УФ-здесь. Многие подходы адаптируются к устройствам, чувствительным к кажущемуся свету, но они могут страдать от нежелательных воздействий на видимый свет и различных нестабильностей. Ультрафиолет может быть обнаружен подходящими фотодиодами и фотокатодами, которые можно настроить так, чтобы они были чувствительны к различным частям УФ-аг. Доступны чувствительные УФ фотоумножители. Спектрометры и радиометры предназначены для излучения УФ-излучения. Кремниевые детекторы используются по всему спектру.

Вакуумное УФ или ВУФ, длина волн (короче 200 нм) сильно поглощаются молекулярным кислородом в воздухе, хотя более длинные волны - около 150– 200 нм могут распространяться через азот. Таким образом, использовать этот спектральный вакуумный диапазон, использовать в бескислородной атмосфере (обычно использовать чистый азот), без необходимости дорогостоящих камер. Важные примеры включают 193-нм фотолитографическое оборудование (производства полупроводников ) и спектрометры кругового дихроизма.

Технология для приборов ВУФ на протяжении многих десятилетий в степени платой солнечной астрономией. В то время как оптика иного света для удаления нежелательного видимого света, который вызывает загрязнение ВУФ; детекторы могут быть ограничены их реакцией на не-ВУФ-излучение, и разработка «солнечных слепых» устройств. Широкозонные твердотельные устройства или вакуумные устройства с фотокатодами с высокой отсечкой могут быть привлекательны по сравнению с кремниевыми диодами.

Экстремальное УФ (EUV или иногда XUV) проявляет переходом в физику взаимодействия с веществом. Длины, превышающие примерно 30 нм, взаимодействуют в основном с электронами и ядрами внутренней оболочки. Длинный конец спектра EUV задается заметной спектральной линией He на 30,4 нм. EUV сильно поглощается большинством известных материалов, но возможно синтезировать многослойную оптику, которая отражает до 50% EUV-излучения при нормальном падении. Эта технология была впервые применена в зондирующих ракетах NIXT и MSSTA в 1990-х годах и использовалась для создания телескопов для использования изображений Солнца. См. Также Extreme Ultraviolet Explorer спутник.

Уровни озона на разных высотах (DU / km ) и блокировку различных диапазонов ультрафиолетового излучения: По сути, все UVC блокируется двухатомным кислородом (100 –200 нм) или озоном (трехатомный кислород) (200–280 нм) в атмосфере. Озоновый слой блокирует большую часть UVB-излучения. Между тем, на УФА озон практически не влияет, и большая его часть достигает земли. УФ-А составляет почти весь УФ-свет, проникающий в атмосферу Земли.

В некоторых источниках используется различие между «жестким УФ-излучением» и «мягким УФ-излучением» - в случае астрофизики граница может находиться на Лайманском пределе т.е. длина волны 91,2 нм, причем «жесткое УФ» более интенсивно. Те же термины Контактные и в других областях, как косметология, оптоэлектроника и т. Д. - числовое значение границы между жестким / мягким, даже в аналогичных областях, имеет значение. не обязательно совпадать; например, в одной публикации по прикладной физике использовалась граница 190 нм между жесткими и мягкими УФ-областями.

Солнечный ультрафиолет

Очень горячие объекты испускают УФ-излучение (см. излучение черного тела ). Солнце излучает ультрафиолетовое излучение на всех длинах волн, включая крайний ультрафиолет, где он переходит в рентгеновские лучи на длине волны 10 нм. Чрезвычайно горячие звезды излучают пропорционально больше УФ-излучения, чем Солнце. Солнечный свет в верхней части атмосферы Земли (см. солнечная постоянная ) примерно из 50% инфракрасного света, 40% видимого света и 10% ультрафиолетового света, что составляет общую интенсивность около 1400 Вт / м в вакууме.

Атмосфера блокирует около 77% солнечного УФ-излучения, когда Солнце находится выше всего в небе (в зените). На уровне земли, когда солнце находится в зените, солнечный свет составляет 44% видимого света, 3% ультрафиолета и остальное инфракрасное. Из ультрафиолетового остатка УФ УФ излучения поверхности Земли, более 95% составляют более длинные волныА, а небольшой - УФВ. УФС почти не достигает поверхности Земли. Доля УФВ, которая остается в УФ-излучении после прохождения атмосферы, сильно зависит от облачности и атмосферных условий. «Частично пасмурные» участки голубого неба между облаками также являются источниками (рассеянными) УФ-А и УФ-В, которые производятся рэлеевским рассеянием так же, как видимый синий свет из этих частей неба. UVB также играет важную роль в развитии растений, поскольку влияет на большинство гормонов растений. Во время полной облачности количество измерений из-за облаков сильно зависит от толщины облаков и широты, при этом нет четких, коррелирующих удельную толщину и поглощение UVB.

Более короткие короткие УФС, а также даже более энергичное ультрафиолетовое излучение, производимое Солнцем, поглощается кислородом и генерирует озон в результате озоновом слое, когда отдельные атомы кислорода, полученные в УФ фотолиза дикислорода, реагируют с большим дикислорода. Озоновый слой особенно важен для блокирования большей части ультрафиолета B и оставшейся части ультрафиолета C, которая еще не заблокирована обычным кислородом воздуха.

Блокаторы, поглотители и окна

Поглотители ультрафиолета - это молекулы, используемые в используемых материалах (полимерах, красках и т. Д.) поглощать УФ-излучения. для уменьшения УФ-деградации (фотоокисления) материала. Поглотители сами могут со временем разлагаться, поэтому необходим мониторинг уровней поглотителей в материалах, подвергшихся атмосферному воздействию.

В солнцезащитном креме ингредиенты, поглощающие UVA / UVB-лучи, такие как авобензон, оксибензон и октилметоксициннамат, органические химические поглотители или "блокаторы". Они контрастируют с неорганическими поглотителями / «блокаторами» УФ-излучения, такими как технический углерод, диоксид титана и оксид цинка.

. Для одежды ультрафиолетовое излучение Фактор (UPF) представляет собой соотношение солнечных ожогов, вызывающих УФ-излучение без и с защитой ткани, аналогично рейтингу коэффициента защиты от солнца (SPF) для солнцезащитный крем. Стандартные летние ткани имеют UPF около 6, что означает, что через них проходит 20% ультрафиолета.

Взвешенные наночастицы в цветном стекле не позволяют ультрафиолетовым лучам вызывать химические реакции, изменяют цвета изображения. Набор цветных эталонных чипов из цветного стекла планируется использовать для калибровки цветных камер для миссии марсохода ESA 2019 года, поскольку они останутся неуязвимыми из-высокого уровня УФ-излучения, присутствующего на поверхности Марс.

Обычное натриево-стекло, такое как оконное стекло, частично прозрачно для УФА, но непрозрачно для более коротких волн, пропускает около 90% света выше 350 нм, но блокирует более 90% света ниже 300 нм. Исследование показало, что автомобильные пропускают 3-4% окружающего УФ-окна излучения, особенно если УФ-излучение превышает 380 нм. Другие типы автомобильных окон могут снизить пропускание УФ-излучения, превышающее 335. Плавленый кварц, в зависимости от качества, может быть прозрачным даже для волн УФ-излучения в вакууме. Кристаллический кварц и некоторые кристаллы, такие как CaF 2 и MgF 2, полезны при длинах волн до 150 или 160 нм.

Стекло Вуда является темно-фиолетово-синее бариево-натриевое силикатное стекло примерно на 9% оксида никеля, разработанное во время Первой мировой войны для блокировки видимого света для скрытых коммуникаций. Он обеспечивает связь как в инфракрасном дневном, так и в ночном ультрафиолетовом свете, не более прозрачным в диапазоне от 320 до 400, а также в более длинных инфракрасных красных длинахх. Его максимальное УФ-пропускание составляет 365 нм, одна из длин волн ртутных ламп.

Искусственные источники

«Черный свет»

Две люминесцентные лампы черного света, демонстрирующие использование. Более длинная лампа представляет собой 18-дюймовую 15-дюймовую лампу F15T8 / BLB, показанную на нижнем изображении в стандартном съемном люминесцентном светильнике. Короткая - это 12-дюймовая 8-ваттная трубка F8T5 / BLB, используемая батарейка в портативном черном фонаре с батарейным питанием, который продается в качестве детектора мочи домашних животных.

Лампа черного света излучает длинноволновое УФА-излучение и мало видимого света. Флуоресцентные лампы черного света работают аналогично другим люминесцентным лампам, но на внутренней поверхности трубки используется люминофор , который излучает УФА-излучение вместо видимого света. В некоторых лампах используется оптический фильтр глубокого синевато-фиолетового цвета из стекла Вуда, который блокирует почти весь видимый свет длиной более 400 нанометров. Другие используют простое стекло вместо более дорогого стекла Вуда, поэтому во время работы они кажутся голубыми. Лампы накаливания черного цвета также производятся с использованием фильтрующего покрытия на оболочке лампы накаливания, которая поглощает видимый свет (см. Раздел ниже). Они дешевле, но очень неэффективны и излучают лишь часть своей мощности в виде УФ. Ртутные пары черные лампы мощностью до 1 кВт с УФ-излучающим люминофором и оболочкой из стекла Вуда используются для театральных и концертных дисплеев. Черный свет используется в приложениях, в которых необходимо минимизировать посторонний видимый свет; в основном для наблюдения флуоресценции, цветного свечения, многие вещества испускают при воздействии УФ-излучения. Лампы, излучающие UVA / UVB, также продаются для других специальных целей, таких как лампы для загара и для содержания рептилий.

Коротковолновые ультрафиолетовые лампы

Бактерицидные УФ-лампы мощностью 9, компактные люминесцентные (CF) форм-факторы Коммерческие бактерицидные лампы в мясной лавке

УФ-лампы с использованием люминесцентная лампа трубка без люминофорного покрытия, состоящая из плавленого кварца или выкор, поскольку обычное стекло поглощает УФС. Эти лампы излучают ультрафиолетовый свет с двумя пиками в полосе UVC при 253,7 нм и 185 нм из-за ртути внутри лампы, а также некоторого видимого света. От 85% до 90% УФ-излучения, производимого этим лампами, приходится на 253,7 нм, тогда как только 5–10% приходится на 185 нм. Трубка из плавленого кварца пропускает излучение 253,7 нм, но блокирует длину волны 185 нм. Такие лампы имеют мощность УФС в два или три раза выше, чем у обычных люминесцентных ламп. Эти лампы низкого давления имеют типичный КПД примерно 30–40%, что означает, что каждые 100 Вт электроэнергии, потребляемой лампой, они заявляют примерно 30–40 Вт общей мощности. Они также излучают голубовато-белый видимый свет из-за других спектральных линий ртути. Эти «бактерицидные» лампы широко используются для дезинфекции поверхностей в лабораториях и пищевой промышленности, а также для дезинфекции водоснабжения.

Лампы накаливания

«Черный свет» лампы накаливания также изготавливаются из ламп накаливания с фильтрующим покрытием, которое поглощает большую часть видимого света. Галогенные лампы с оболочкой из плавленого кварца используются в качестве недорогих источников УФ-света в ближнем УФ-диапазоне, от 400 до 300 нм, в некоторых научных приборах. Из-за своего лампа черного тела накаливания является очень неэффективным средством ультрафиолета, излучающим часть процента своей энергии в виде ультрафиолета.

Газоразрядные лампы

Специализированные УФ-газоразрядные лампы, содержащие газы, для научных целей излучают УФ-излучение на уровне спектральные линиих. Аргоновые и дейтериевые дуговые лампы часто используются в качестве стабильных источников либо без окон, либо с различными окнами, такими как фторидные магния. Они часто являются источниками излучения в оборудовании УФ-спектроскопии для химического анализа.

Другие источники УФ-излучения с более непрерывным спектром излучения включают ксеноновые дуговые лампы (обычно используемые в качестве имитаторов солнечного света), дейтериевые дуговые лампы, ртутно -ксеноновые дуговые лампы. и металлогалогенные дуговые лампы.

эксимерная лампа, источник УФ-излучения, в начале 2000-х годов, находит все более широкое применение в научных областях. Он имеет преимущества высокой эффективности, высокой эффективности и работы в различных диапазонах волн в вакуумном ультрафиолете.

Ультрафиолетовые светодиоды

УФ-светодиоды на 380 нанометров заставляют некоторые обычные предметы домашнего обихода флуоресцировать.

Светоизлучающие диоды (светодиоды) могут быть изготовлены для излучения в ультрафиолетовом диапазоне. В 2019 году, после значительных достижений за предыдущие пять лет, были доступны светодиоды UVA с длиной волны 365 нм и более с эффективностью 50% при выходной мощности 1000 мВт. Эти самые распространенные типы УФ-светодиодов, которые можно найти / купить, имеют длину волн 395 и 365 нм, они находятся в спектре УФА. Когда речь идет о длине волны УФ-светодиодов, номинальная длина волны - это максимальная длина волны, которую излучают светодиоды, и присутствует свет как на более высоких, так и на более низких частотах длин длины около длины волны, что важно при поиске их применения для край цели. Более дешевые и распространенные УФ-светодиоды с длиной волны 395 ближе к кажущейся спектру, и светодиоды не только работают на длине волны, но излучают фиолетовый цвет и в конечном итоге излучают чистый УФ-свет, в отличие от других. УФ-светодиоды с более глубоким спектром. Такие светодиоды все чаще используются для таких приложений, как УФ-отверждение, зарядка светящихся в темноте объектов, таких как картины или игрушки, которые становятся очень популярными в процессе, известном как ретро-осветление, которое ускоряет процесс восстановления / отбеливания старых пластиков и портативных фонарей для обнаружения фальшивых денег и биологических жидкостей, и уже успешно применены в приложениях цифровых печати и в инертных средах УФ-отверждения. Плотность мощности приближается к 3 Вт / см (30 кВт / м), и это вместе с недавними разработками фотоинициаторов и разработчиков рецептур смол, делает вероятным распространение УФ-материалов, отдаемых светодиодами.

Светодиоды UVC быстро развиваются, но могут потребоваться испытания для проверки эффективности дезинфекции. Рекомендации по использованию бактерицидных источников света, как известные бактерицидные лампы. Кроме того, они используются как линейные источники для замены дейтериевых ламп в приборов для жидкостной хроматографии.

Ультрафиолетовые лазеры

Газовые лазеры, лазерные диоды и твердотельные лазеры изготовлены для излучения ультрафиолетовых лучей, доступны и доступны, которые покрывают весь УФ -диапазон. В лазере на газообразном азоте используется электронное возбуждение молекул азота для излучения луча, который в основном УФ. Самые сильные ультрафиолетовые линии длины волны 337,1 нм и 357,6 нм. Другой тип мощных газовых лазеров - это эксимерные лазеры. Это широко используемые лазеры, излучающие в ультрафиолетовом и вакуумном ультрафиолетовом диапазонах длин волн. В настоящее время эксимерные лазеры УФ аргон-фторид, работающие на длине волны 193 нм, обычно используются в интегральных схемах в производстве фотолитографии. Текущий предел длины волны для получения когерентного УФ-излучения около 126 нм, что характерно для эксимерного лазера 2 *.

Доступны лазерные диоды прямого УФ-излучения с длиной волны 375 нм. Твердотельные лазеры с УФ-диодной накачкой выполнены с использованием кристаллов Ce: LiSAF (церий - легированный фторид лития-стронция-алюминия), процесс, подход в 1990-х годах в Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса. Длины волн короче 325 нм коммерчески генерируются в твердотельных лазерах с диодной накачкой. Ультрафиолетовые лазеры также можно изготавливать, применяя преобразование частоты к более низкочастотным лазерам.

Ультрафиолетовые лазеры находят применение в промышленности (лазерная гравировка ), медицине (дерматология и кератэктомия ), химии (MALDI ), защищенная свободная связь, вычисления (оптическое хранилище ) и производство интегральных схем.

Настраиваемый вакуумный ультрафиолет (ВУФ) посредством смешивания суммы и разности частот

Полоса вакуумного ультрафиолета (ВУФ) (100–200 нм) может быть сгенерирована с помощью нелинейного 4-волнового смешения в газах путем смешения по сумме или разности частот или более длинноволновых лазеров. Генерация обычно происходит в газах (например, криптоне, водороде, который имеет двухфотонный резонанс около 193 нм) или парах металлов (например, магния). Сделав один из лазеров настраиваемым, можно настроить ВУФ. Если один из лазеров резонирует с переходом в газе или паре, то производство ВУФ-излучения усиливается. Однако резонансы также генерируют дисперсию волн, и таким образом фазовый синхронизм может ограничивать настраиваемый диапазон 4-волнового смешения. Смешивание разностных частот (т. Е. Λ 1 + λ 2 - λ 3) как преимущество перед смешиванием суммарных частот, поскольку согласование фаз может обеспечить большую настройку. В частности, смешивание разностной частоты фотонов эксимерного лазера Ar F (193 нм) с перестраиваемым лазером видимого или ближнего ИК-диапазона на водороде или криптоне обеспечивает резонансное усиление настраиваемого ВУФ-излучения от 100 200 нм. Фактически, отсутствие подходящих материалов газовой / паровой ячейки с длиной окна отсечки фторида лития ограничивает диапазон более чем 110 нм. Настраиваемая длина волны ВУФ до 75 нм были достигнуты с использованием конфигурации без окон.

Плазменные и синхронные источники экстремального УФ-излучения

Лазеры использовались для косвенной генерации некогентного экстремального УФ-излучения (КУФ) при 13,5 нм для литографии в крайнем ультрафиолете. EUV излучается не лазером, которая возбуждается эксимерным лазером, которая возбуждается эксимерным лазером в горячей оловянной или ксеноновой плазме. Этот метод не требует синхротрона, но может печатать УФ на краю рентгеновского аг. Источники синхротронного света также могут создавать все волнения УФ-излучения, в том числе на границах УФ- и рентгеновского спектров при длине волны 10 нм.

Воздействие на здоровье человека

Воздействие ультрафиолетового излучения на здоровье человека влияет на риски и преимущества солнечного воздействия, а также влияет на такие проблемы, как люминесцентные лампы и здоровье. Чрезмерное пребывание на солнце может быть вредным, но в умеренных количествах оно полезно.

Благоприятные эффекты

УФ-свет (в частности, УФ-B) заставляет вырабатывать витамин D, что необходимо для жизни. Людям необходимо УФ-излучение для поддержания адекватного уровня витамина D. По данным Всемирной организации здравоохранения

Нет сомнений в том, что немного солнечного света полезно для вас! Но 5-15 минут случайного пребывания на солнце рук, лица и рук два-три раза в неделю в летние месяцы достаточно для поддержания высокого уровня витамина D.

Витамин D также можно получить из пищи и добавок. Однако чрезмерное пребывание на солнце вызывает вредные последствия.

Витамин D образования серотонина. Производство серотонина прямо пропорционально яркости солнечного света, получаемого организма. Считается, что серотонин дает людям ощущение счастья, благополучия и безмятежности.

Кожные заболевания

УФ-лучи также лечат край кожных заболеваний. Современная фототерапия применяется для лечения псориаза, экземы, желтухи, витилиго, атопического дерматита и локализованная склеродермия. Кроме того, как было показано, УФ-свет, в частности УФ-В-излучение, вызывает остановку клеточного цикла в кератиноцитах, наиболее распространенный типе клеток кожи. Таким образом, солнечная терапия может быть кандидатом для лечения таких состояний, как псориаз и эксфолиативный хейлит, состояния, при клетки кожи делятся быстрее, чем обычно или необходимо.

Вредные эффекты

У людей чрезмерное воздействие УФ-излучения может привести к острым и хроническим вредным последствиям для диоптрийной системы глаза и сетчатки. Риск повышается на больших высотах и у людей, живущих на высоких широтах, где снег покрывает землю прямо в начале лета, положение солнца даже в зените - низкое, особенно подвержены риску. Кожа, циркадная система и иммунная система также могут быть затронуты.

Ультрафиолетовые фотоны по-разному повреждают молекулы ДНК живых организмов. В одном обычном случае повреждения соседние тиминовые основания соединяются друг с другом, а не поперек «лестницы». Этот «димер тимина » образует выпуклость, искаженную молекулу ДНК не функционирует должным образом. Эффект солнечного воздействия (измеряемый с помощью УФ-ож индекс ) показывает продуктом солнечного света (интенсивность излучения) и спектр эритемного действия (чувствительность кожи) в диапазоне длин волн УФ. Выделение солнечного ожогов на милливатт силы излучения увеличивает почти в 100 раз между длинами волн ближнего УФ-В, равными 315 и 295 нм

Дифференциальное воздействие света разных длин на роговицу и кожу человека иногда называют «спектром эритемного действия». ". Спектр действия показывает, что УФА не вызывает немедленной реакции, а начинает вызывать фотокератит и покраснение кожи (более светлокожие люди более чувствительны) при длинах волн, начинающихся около полосы УФВ при 315. Кожа и глаза наиболее часто Стандарт ВОЗ ультрафиолетовый индекс - это широко известный показатель общего общего диапазона. чувствительны к повреждению УФ-излучением в диапазоне 265–275, находится в нижнем диапазоне УФ-С. Этот стандарт показывает, что большинство солнечных ожогов происходит из-за ультрафиолетового излучения на длинах волн.

Повреждение кожи

Чрезмерное воздействие УФ-В излучения может вызвать не только солнечный ожог, но также нек оторые формы рака кожи. Степень покраснения и раздражения глаз ультрафиолетом не предсказывают долгосрочные эффекты УФ-излучения, хотя они отражают прямое повреждение ДНК ультрафиолетом.

Все полосы УФ-излучение повреждает волокна коллагена и ускоряет старение кожи. И UVA, и UVB разрушают витамин A в коже, что может вызвать дальнейшее повреждение.

UVB-излучение может вызвать прямое повреждение ДНК. Эта связь с раком является одной из причин для беспокойства по поводу истощения озонового слоя и озоновой дыры.

Самая смертельная форма рака кожи, злокачественная меланома, в основном вызывается повреждением ДНК, независимым от УФА-излучения. Это видно по отсутствию прямой мутации УФ-сигнатуры в 92% всех меланом. Случайное чрезмерное воздействие и солнечный ожог, вероятно, являются более серьезными факторами риска развития меланомы, чем длительное умеренное воздействие. УФС - это самый высокоэнергетический и опасный тип ультрафиолетового излучения, вызывающий побочные эффекты, которые могут быть мутагенными или канцерогенными.

В прошлом УФА считалось не вредным или менее вредным, чем УФВ, но сегодня известно, что он способствует развитию рака кожи через непрямое повреждение ДНК (свободные радикалы, такие как активные формы кислорода). UVA может генерировать высокореактивные химические промежуточные соединения, такие как гидроксил и кислородные радикалы, которые, в свою очередь, могут повредить ДНК. Повреждение ДНК, вызванное косвенным воздействием УФА на кожу, в основном из однонитальных повреждений ДНК, вызванное УФВ, включает прямое образование димеров тимина или димеров цитозина и двухцепочечных Разрыв ДНК. УФА оказывает иммуносупрессивное действие на весь организм (на него приходится большая часть иммунодепрессивных эффектов воздействия солнечного света) и мутагенно для базальных кератиноцитов кожи.

Фотоны UVB могут вызывать прямое повреждение ДНК. UVB-излучение возбуждает молекулы ДНК в кожи, вызывая образование аберрантных ковалентных связей между соседними пиримидиновыми основаниями с образованием димера. Большинство УФ-индуцированных димеров пиримидина в ДНК удаляются с помощью известного как эксцизионная репарация нуклеотидов, в которой задействовано около 30 различных белков. Те димеры пиримидина, которые избегают этого процесса репарации, могут вызвать форму запрограммированной гибели клеток (апоптоз ) или вызвать ошибки репликации ДНК, приводящие к мутации.

В качестве защиты от УФ-излучения количество коричневый пигмент меланин в коже увеличивается при воздействии умеренных (в зависимости от типа кожи ) уровней излучения; это обычно известно как загар. Назначение меланина - поглощать УФ-излучение и рассеивать энергию в виде безвредного тепла, защищая кожу от прямого и непрямого повреждения ДНК УФ-излучением. UVA дает быстрый загар, который длится несколько дней, за счет окисления меланина, который уже присутствовал, и запускает высвобождение меланина из меланоцитов. UVB дает загар, который проявляется примерно через 2 дня, потому что он стимулирует организм вырабатывать больше меланина.

Дискуссия о безопасности солнцезащитных кремов
Демонстрация действия солнцезащитных кремов. Солнцезащитный крем виден только на лице мужчины справа. Левое изображение - обычная фотография лица; правое изображение получено отраженным УФ-светом. Сторона лица с солнцезащитным кремом темнее, потому что солнцезащитный крем поглощает ультрафиолетовый свет.

Медицинские организации рекомендуют пациентам защищаться от ультрафиолетового излучения с помощью солнцезащитного крема. Было показано, что пять ингредиентов солнцезащитного крема защищают мышей от опухолей кожи. Однако некоторые солнцезащитные химические вещества производят потенциально вредные вещества, если они освещаются при контакте с живыми клетками. Количество солнцезащитного крема, которое проникает в нижние слои кожи, может быть достаточно большим, чтобы вызвать повреждение.

Солнцезащитный крем снижает прямое повреждение ДНК, вызывающее солнечный ожог, блокируя UVB, и обычный SPF рейтинг показывает, насколько эффективно это излучение блокируется. Поэтому SPF также называют UVB-PF, что означает «фактор защиты от UVB». Этот рейтинг, однако, не содержит данных о важной защите от УФА, которое в первую очередь не вызывает солнечных ожогов, но по-прежнему является вредным, поскольку вызывает косвенное повреждение ДНК и также считается канцерогенным. Несколько исследований показывают, что отсутствие фильтров UVA может быть причиной более высокой заболеваемости меланомой, обнаруживаемой у пользователей солнцезащитных кремов по сравнению с теми, кто их не использует. Некоторые солнцезащитные лосьоны содержат диоксид титана, оксид цинка и авобензон, которые обеспечивают защиту от лучей UVA.

Фотохимические свойства меланина делают его отличным фотозащитным средством. Солнцезащитные химические вещества могут рассеивать энергию возбужденного состояния так же эффективно, как меланин, и поэтому, если солнцезащитные ингредиенты проникают в нижние слои кожи, количество активных форм кислорода может увеличиться. Количество солнцезащитного крема, которое проникает через роговой слой, может быть или не быть достаточно большим, чтобы вызвать повреждение.

В эксперименте Hanson et al. который был опубликован в 2006 году, количество вредных активных форм кислорода (ROS) было измерено в необработанной коже и в коже, обработанной солнцезащитным кремом. В первые 20 минут пленка солнцезащитного крема оказывала защитный эффект, и количество активных форм кислорода было меньше. Однако через 60 минут количество абсорбированного солнцезащитного крема было таким высоким, что ROS было выше в коже, обработанном солнцезащитным кремом, чем в необработанной коже. Исследование показывает, что проникновение ультрафиолетового света на живые клетки кожи, насыщенные солнцезащитным кремом проникновение солнцезащитного крема повторно нанести в течение 2 часов.

Обострение некоторых кожных заболеваний

Ультрафиолетовое излучение может ухудшить состояние нескольких кожных покровов. состояния и заболевания, в том числе системная красная волчанка, синдром Шегрена, синдром Синеара Ушера, розацеа, дерматомиозит, болезнь Дарье и синдром Киндлера - Уири.

повреждение глаз

Знаки часто используются для предупреждения об опасности сильных источников ультрафиолетового излучения.

Глаза наиболее чувствительны к повреждениям УФ в нижней полосе УФС при 265–275 нм. Излучение этой длины волны почти отсутствует в солнечном свете, но встречается в дуговых лампах сварщика и других искусственных источников. Воздействие на них может вызвать «вспышку сварщика» или «дуговую вспышку» (фотокератит ) и может привести к катаракте, птеригиуму и пингвекуле. формирование. В меньшей степени UVB при солнечном свете от 310 до 280 нм также вызывает фотокератит («снежную слепоту»), а также роговицу, линзу и сетчатку <457.>могут быть повреждены.

Защитные очки полезны для тех, кто подвергается воздействию ультрафиолетового излучения. Обычно свет может попадать в глаза сбоку, если существует повышенный риск воздействия, как при высотном альпинизме. Альпинисты подвергаются воздействию высоких, чем обычно, уровни УФ-излучения как из-за атмосферной фильтрации, так и из-за отражения от снега и льда. Обычные необработанные очки обеспечивают некоторую защиту. Большинство пластиковых линз используют лучшую защиту, чем стеклянные линзы, потому что, как отмечалось выше, стекло прозрачно для UVA, а обычный акриловый пластик, использовался для линз, менее прозрачен. Некоторые материалы для пластиковых линз, такие как поликарбонат, по своей природе блокируют большую часть ультрафиолетового излучения.

Разложение полимеров, пигментов и красителей

УФ-повреждение полипропилен веревка (слева) и новая веревка (справа)

УФ-деградация - это одна из форм деградации полимера, которая влияет на пластмассы, подверженные солнечному свету. Проблема проявляется в обесцвечивании или выцветании, растрескивании, потере прочности или разрушении. Эффекты атаки усиливаются с помощью силы времени воздействия и силы солнечного света. Добавление поглотителей УФ-излучения подавляет эффект.

ИК-излучение, показывающий поглощение карбонила из-за-разложения спектр полиэтилена

Чувствительные полимеры включают термопласты и специальные волокна, такие как арамиды. Поглощение УФ-излучения приводит к разрушению цепи и потере прочности в чувствительных точках структуры цепи. Арамидный канат должен быть защищен оболочкой из термопласта, чтобы он сохранял свою прочность.

Многие пигменты и красители поглощают УФ-излучение и меняют цвет, поэтому картины и текстильные изделия могут нуждаться в дополнительной защите как от солнечного света, так и от люминесцентных ламп, два общих источника УФ-излучения. Оконное стекло поглощает вредное УФ-излучение, но ценные артефакты нуждаются в дополнительной защите. Во музеях, например, многих поверх акварельной живописи или старинного текстиля помещают занавески. Акварельные краски требуют очень низкого уровня пигментации. Различные формы стекла для обрамления картин, включая акрил (оргстекло), ламинаты и покрытия, обеспечивают разную степень защиты от ультрафиолета (и видимого света).

Области применения

Благодаря своей способности вызывать химические реакции и возбуждать флуоресценцию в материалах, ультрафиолетовое излучение имеет ряд применений. В следующей таблице представлены некоторые варианты использования диапазона длин волн в УФ-спектре

Фотография

Портрет, сделанный с использованием только ультрафиолетового света с длиной волн от 335 до 365 нанометров.

Фотопленка реагирует на ультрафиолетовое излучение, но стеклянные линзы фотоаппаратов обычно блокируют излучение короче 350 нм. Слегка желтые фильтры, блокирующие УФ-лучи, часто используются при съемке на открытом воздухе для предотвращения нежелательного посинения и передержки УФ-лучами. Для фотосъемки в ближнем УФ-диапазоне можно использовать специальные фильтры. Для фотосъемки с длиной волн короче 350 нм требуются специальные кварцевые линзы, которые не поглощают излучение. Датчики цифровых фотоаппаратов могут иметь внутренние фильтры, которые блокируют УФ-излучение для повышения точности цветопередачи. Иногда эти внутренние фильтры можно удалить или они отсутствовали, внешний фильтр видимого света подготавливает камеру для съемки в ближнем УФ-диапазоне. Некоторые камеры предназначены для использования в УФ.

Фотография в отраженном ультрафиолетовом излучении полезна для медицинских, научных и судебно-медицинских исследований, в таких широко распространенных приложениях, как обнаружение синяков на коже, изменение документов или реставрация картин. Фотография флуоресценции, производимой ультрафиолетовым освещением, использует видимые длины волн света.

Северное сияние на Юпитере, видимое в ультрафиолетовом свете космическим телескопом Хаббл.

В ультрафиолетовой астрономии измерения для определения химического состава межзвездной среды, а также температуры и состава звезд. УФ-наблюдений на поверхности Земли, большинство УФ-наблюдений происходит из космоса.

Электротехническая и электронная промышленность

Коронный разряд на электрическом оборудовании можно нанести его ультрафиолетовому излучению. Корона ухудшение электрической изоляции и выбросы озона и оксида азота.

EPROM (стираемая программируемая постоянная память) стираются под воздействием излучения УФ-излучения. Эти части имеют прозрачное (кварцевое ) в верхней части, пропускающей УФ-излучение окна внутрь.

Флуоресцентный краситель использует

Бесцветные флуоресцентные красители, излучающие синий свет. под УФ добавляются в оптических отбеливателей к бумаге и тканям. Синий свет, излучаемые агентами, нейтрализует желтые оттенки, которые присутствуют.

УФ-флуоресцентные красители, которые светятся цветами, используются в красках, бумаге и текстиле либо для улучшения цвета при дневном освещении, либо для создания эффектов при освещении УФ-лампами. Краски Blacklight, содержащие красители, светящиеся под ультрафиолета, используются в ряде художественных и эстетических применений.

В парках аттракционов часто используется ультрафиолетовое освещение, чтобы флуоресцировать изображения аттракционов и фоны. Это часто имеет побочный эффект, заставляя белую одежду всадника светиться светло-фиолетовым.

Птица появляются на многих кредитных картах Visa, когда они хранятся под УФ-светом.

Для предотвращения подделки валюты или подделки важных документов, таких как водительские права и паспорта, бумага может входить водяной знак УФ или флуоресцентные многоцветные волокна, которые видны в ультрафиолетовом свете. Почтовые марки помечены люминофором, который светится под УФ-лучами, что позволяет автоматически определять марку и лицевую сторону письма.

УФ-флуоресцентные красители используются во многих приложениях (например, биохимия и судебная экспертиза ). Некоторые марки перцового баллончика оставляют невидимое химическое вещество (УФ-краситель), которое нелегко смыть нападающему с перцовым баллончиком, что полиции позже идентифицировать нападавшего.

В некоторых типах неразрушающего контроля УФ-излучение стимулирует флуоресцентные красители для дефектов в широком диапазоне материалов. Эти красители могут попадать в дефекты поверхностного разрушения за счет капиллярного воздействия (проникающий контроль ) или они могут быть связаны с частями феррита, захваченными в магнитных полях рассеяния в черных материалах (магнитопорошковый контроль ).

Анали использование

Судебная экспертиза

УФ - это инструмент расследования на месте преступления, помог выявить и идентифицировать телесные жидкости, такие как сперма, кровь и слюна. Независимо от структуры поверхности, на которой осаждается жидкость. УФ-видимая микроскопия также используется для анализа, например, текстильные волокна и крошки краски, а также сомнительные документы.

Другие приложения включают аутентификацию различных предметов коллекционирования и искусства, а также обнаружение поддельной валюты. Даже материалы, которые не нанесены специальными маркировками УФ-излучения, могут иметь отчетливые флуоресценции под воздействием УФ-излучения или флуоресцировать по-разному в коротковолновом и длинноволновом ультрафиолете.

Повышение контрастности чернил

Используя многоспектральную визуализацию, можно прочитать неразборчивый папирус, например, сожженные папирусы с Виллы папирусов или Oxyrhynchus, или Архимед палимпсест. Техника включает в себя фотографирование нечитаемого документа с использованием различных фильтров в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне, точно настроенных для захвата определенных волн света. Таким образом, можно найти оптимальную спектральную часть для отличия чернил от бумаги на поверхности папируса.

Простые источники NUV можно использовать для выделения потускневших чернил на пергаменте на основе железа.

Соответствие санитарным нормам

Человек в полном защитном снаряжении, светящийся в ультрафиолетовом свете После тренировки с использованием поддельных биологических жидкостей, медицинский средства индивидуальной защиты проверяется ультрафиолетом на предмет обнаружения невидимых капель жидкости. Эти жидкости могут содержать смертельные вирусы или другие загрязнения.

Ультрафиолетовый свет помогает обнаруживать отложения, которые остаются на поверхностях, где периодическая очистка и дезинфекция могли быть неэффективными. Многолетние новостные программы для многих телевизионных новостных организаций включают в себя репортера-расследователя, использующего подобное устройство для антисанитарных условий в отелех, общественные туалеты., поручни и т. д.

Химия

УФ / видимая спектроскопия широко используется в качестве метода в химии для анализа химической структуры, наиболее примечательной из которых является сопряженная система. УФ-излучение часто используется для возбуждения данного образца, когда флуоресцентное излучение измеряется с помощью спектрофлуориметра. В биологических исследованиях ультрафиолетовое излучение используется для количественного определения нуклеиновых кислот или белков.

Коллекция образцов минералов, ярко флуоресцирующих на различных длинах волн, наблюдаемых при облучении УФ-светом.

Ультрафиолетовое излучение. лампы также используются для анализа минералов и драгоценных камней.

В приложениях по контролю загрязнения ультрафиолетовые анализаторы используются для обнаружения выбросов оксидов азота, соединений серы, ртути и аммиака, например, в дымовых газах. газ электростанций, работающих на ископаемом топливе. Ультрафиолетовое излучение может обнаруживать тонкие пленки разлитой нефти в УФ-диапазоне длин волн, флуоресценции соединений в масле, либо по поглощению УФ-излучения, создаваемым комбинационным размером в воде.

Материаловедение использует

Обнаружение пожара

Как правило, ультрафиолетовые детекторы используют либо твердотельные устройства, например, на основе карбида кремния или нитрид алюминия, или газонаполненная трубка в качестве чувствительного элемента. УФ-детекторы, чувствительные к УФ-излучению в любой части и реагируют на облучение солнечным светом и искусственным светом. Например, горящее водородное пламя сильно излучает в диапазоне от 185 до 260 нанометров и очень слабо в области ИК, тогда как горящий уголь излучает очень слабо в УФ-диапазоне, но очень сильно в ИК-диапазоне. длина волн; таким образом, пожарный извещатель, который работает как с УФ-, так и с ИК-датчикми, более надежен, чем датчик с одним УФ-датчиком. Практически все пожары испускают некоторое количество излучения в диапазоне UVC, тогда как излучение Солнца в этом диапазоне поглощается атмосферой Земли. В результате УФ-детектор является «солнечным слепым», то есть он не будет вызывать тревогу в ответ на излучение Солнца, поэтому его можно легко использовать как в помещении, так и на открытом воздухе.

УФ-детекторы чувствительны к большинству возгораний, включая углеводороды, металлы, серу, водород, гидразин и аммиак. Дуговая сварка, электрические дуги, молния, рентгеновское излучение, используемое в оборудовании для неразрушающего контроля металла (хотя это маловероятно), и радиоактивные материалы могут вызывать уровни, которые активирует систему обнаружения УФ-излучения. Присутствие газов и паров, поглощающих УФ-излучение, ослабит УФ-излучение от огня, что отрицательно скажется на способности детектора обнаруживать пламя. Точно так же наличие масляного тумана в воздухе или масляной пленки на окне детектора будет иметь такой же эффект.

Фотолитография

Ультрафиолетовое излучение используется для очень высокого разрешения фотолитографии - процедуры, при которой химическое вещество, называемое фоторезистом, подвергается воздействию УФ-излучения, прошедшего через маску. Воздействие вызывает химические реакции в фоторезисте. После удаления нежелательного фоторезиста на образце остается узор, определяемый маской. Затем могут быть предприняты шаги для «вытравливания», осаждения или иного изменения участков образца, на которых не осталось фоторезиста.

Фотолитография используется при производстве полупроводников, компонентов интегральных схем и печатных плат. В процессах фотолитографии, используемых для изготовления электронных интегральных схем, в настоящее время используется УФ-свет с длиной волны 193 нм и экспериментально используется УФ-излучение с длиной волны 13,5 нм для литографии в крайнем ультрафиолете.

Полимеры

Электронные компоненты, требующие прозрачной прозрачности для выхода или входа света фотоэлектрические панели и датчики) можно заливать акриловыми смолами, отверждаемыми УФ-энергией. Преимущества - низкие выбросы ЛОС и быстрое отверждение.

Воздействие УФ на готовые поверхности через 0, 20 и 43 часа.

Некоторые краски, покрытия и клеи содержат фотоинициаторы и смолы. Под воздействием ультрафиолетового излучения происходит полимеризация, поэтому клеи затвердевают или отверждаются, обычно в течение нескольких секунд. Применения включают в себя склеивание стекла и пластика, покрытия оптического волокна, покрытие полов, УФ-покрытие и отделку бумаги при офсетной печати, зубные пломбы и декоративные ногти » гели ».

Источники УФ-излучения для УФ-отверждения включают УФ-лампы, УФ светодиоды и эксимерные импульсные лампы. Для быстрых процессов, таких как флексографская или офсетная печать, требуется свет высокой интенсивности, сфокусированный через отражатели на движущуюся подложку и средний, поэтому высокое давление Hg (ртуть) или Fe (железо, легированное) - используются лампочки на основе, питаемые электрической дугой или микроволнами. Люминесцентные лампы и светодиоды меньшей мощности могут использоваться для статических приложений. В небольших лампах высокого давления свет может фокусироваться и передаваться в рабочую зону через заполненные жидкостью или волоконно-оптические световоды.

Воздействие УФ на полимеры используется для модификации (шероховатости и гидрофобности ) поверхностей полимеров. Например, поверхность поли (метилметакрилата) может быть сглажена вакуумным ультрафиолетом.

УФ-излучение полезно при получении полимеров с низкой поверхностной энергией для клеев. Полимеры, подвергнутые УФ-облучению, будут окисляться, таким образом увеличивая поверхностную энергию полимера. Как только поверхностная энергия полимера повышается, связь между клеем и полимером становится сильнее.

Использование в биологии

Очистка воздуха

Использование каталитической химической реакции от диоксида титана и воздействия ультрафиолетового излучения, окисление органического вещества превращает патогены, пыльцу и плесень споры в безвредные инертные побочные продукты. Однако реакция диоксида титана и ультрафиолетового излучения не является прямым путем. Несколько сотен реакций происходят перед стадией инертных побочных продуктов и могут препятствовать результирующей реакции с образованием формальдегида, альдегида и других летучих органических соединений на пути к конечной стадии. Таким образом, использование диоксида титана и УФ-излучения требует очень специфических параметров для успешного результата. Механизм очищения от ультрафиолета - это фотохимический процесс. Загрязняющие вещества в помещении почти полностью представляют собой соединения на основе органического углерода, которые разрушаются при воздействии ультрафиолетового излучения высокой интенсивности с длиной волны от 240 до 280 нм. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение может разрушить ДНК живых микроорганизмов. Эффективность UVC напрямую зависит от интенсивности и времени воздействия.

УФ также снижает содержание газообразных примесей, таких как оксид углерода и летучие органические соединения. УФ-лампы, излучающие с длиной волны 184 и 254 нм, могут удалять низкие концентрации углеводородов и окиси углерода, если воздух циркулирует между комнатой и камерой лампы. Такое расположение предотвращает попадание озона в очищаемый воздух. Точно так же воздух можно обрабатывать, пропуская один УФ-источник с длиной волны 184 нм и пропуская пентаоксид железа для удаления озона, производимого УФ-лампой.

Стерилизация и дезинфекция

Трубка для отвода паров ртути низкого давления наполняет внутреннюю часть кожуха коротковолновым ультрафиолетовым светом, когда он не используется, стерилизация микробиологических загрязнителей от облученных поверхностей.

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации рабочих мест и инструментов, используемых в биологических лабораториях и медицинских учреждениях. Имеющиеся в продаже лампы низкого давления на парах ртути излучают около 86% своего излучения на длине волны 254 нм (нм), при этом пиковая кривая бактерицидной эффективности составляет 265 нм. УФ на этих бактерицидных волнах повреждает ДНК / РНК микроорганизма, так что он не может воспроизводиться, что делает его безвредным (даже если организм не может быть убит). Поскольку микроорганизмы могут быть защищены от ультрафиолетовых лучей в небольших трещинах и других затененных областях, эти лампы используются только в качестве дополнения к другим методам стерилизации.

Светодиоды UV-C относительно новы на коммерческом рынке и набирают популярность. Благодаря монохроматической природе (± 5 нм) эти светодиоды могут работать с определенной длиной волны, необходимой для дезинфекции. Это особенно важно, зная, что патогены различаются по своей чувствительности к определенным длинам волн УФ-излучения. Светодиоды не содержат ртути, мгновенно включаются / выключаются и имеют неограниченное количество циклов в течение дня.

Дезинфекция с использованием УФ-излучения обычно используется в очистке сточных вод и находит все более широкое применение в питьевой воде. очистка воды. Многие поставщики родниковой воды используют оборудование для УФ-дезинфекции для стерилизации воды. Солнечная дезинфекция воды была исследована для дешевой обработки загрязненной воды с использованием естественного солнечного света. УФ-излучение и повышенная температура воды убивают организмы в воде.

Ультрафиолетовое излучение используется в нескольких пищевых процессах для уничтожения нежелательных микроорганизмов. УФ можно использовать для пастеризации фруктовых соков, протекая сок над источником ультрафиолета высокой интенсивности. Эффективность такого процесса зависит от УФ поглощения сока.

(PL) - это метод уничтожения микроорганизмов на поверхностях с использованием импульсов интенсивного широкого спектра, богатого УФ-С, между 200 и 280 нм. Импульсный свет работает с ксеноновыми лампами-вспышками, которые могут производить вспышки несколько раз в секунду. Дезинфицирующие роботы используют импульсное УФ

Биологическое

Некоторые животные, включая птиц, рептилий и насекомых, таких как пчелы, могут видеть волны, близкие к ультрафиолетовому. Многие фрукты, цветы и семена сильнее выделяются на фоне в ультрафиолетовых длинах волн по сравнению с цветовым зрением человека. Скорпионы светятся или приобретают цвет от желтого до зеленого под ультрафиолетовым освещением, таким образом помогая контролировать этих паукообразных. У многих птиц на оперении есть узоры, невидимые при обычных длинах волн, но наблюдаемые в ультрафиолете, а мочу и другие выделения некоторых животных, включая собак, кошек и людей, гораздо легче обнаружить с помощью ультрафиолета. Специалисты по борьбе с вредителями могут обнаружить следы в моче грызунов для надлежащей обработки зараженных жилищ.

Бабочки используют ультрафиолет как систему связи для распознавания пола и брачного поведения. Например, в эвритеме Colias бабочка самцы полагаются на визуальные подсказки, чтобы найти и идентифицировать самок. Вместо того, чтобы использовать химические стимулы для поиска партнеров, самцов привлекает отражающий ультрафиолет цвет задних крыльев самок. На примере бабочек Pieris napi было показано, что самки в северной Финляндии с меньшим количеством УФ-излучения, присутствующего в окружающей среде, обладали более сильными УФ-сигналами для привлечения своих самцов, чем те, которые встречаются дальше на юг. Это говорит о том, что с эволюционной точки зрения повысить чувствительность глаз мужчин к УФ-излучению было труднее, чем усилить УФ-сигналы, излучаемые женщинами.

Многие насекомые используют ультрафиолетовое излучение небесных объектов в качестве эталона. для летной навигации. Местный ультрафиолетовый излучатель обычно нарушает процесс навигации и в конечном итоге привлекает летающих насекомых.

Энтомолог использует ультрафиолетовый свет для сбора жуков в Чако, Парагвай.

зеленый флуоресцентный белок (GFP) часто используется в генетика как маркер. Многие вещества, такие как белки, имеют значительные полосы поглощения света в ультрафиолете, которые представляют интерес для биохимии и смежных областей. Спектрофотометры с УФ-подсветкой широко распространены в таких лабораториях.

Ультрафиолетовые ловушки, называемые жучками, используются для уничтожения различных мелких летающих насекомых. Они притягиваются ультрафиолетовым излучением и погибают от поражения электрическим током или попадают в ловушку при контакте с устройством. Различные конструкции ловушек для ультрафиолетового излучения также используются энтомологами для сбора ночных насекомых во время фаунистических исследований.

Терапия

Ультрафиолетовое излучение полезно при лечении кожных заболеваний, таких как псориаз и витилиго. Воздействие УФА при повышенной светочувствительности кожи путем приема псораленов является эффективным лечением псориаза. Из-за способности псораленов вызывать повреждение печени, ПУВА-терапия может использоваться только ограниченное количество раз в течение жизни пациента.

Фототерапия UVB не требует дополнительных лекарств или препаратов местного действия для терапевтического эффекта; нужна только выдержка. Тем не менее, фототерапия может быть эффективной при использовании в сочетании с некоторыми местными препаратами, такими как антралин, каменноугольная смола и производные витаминов A и D, или системными методами лечения, такими как метотрексат и сориатан.

Герпетология

Рептилии нужен UVB для биосинтеза витамина D и других метаболических процессов. В частности, холекальциферол (витамин D3), который необходим для основного клеточного / нервного функционирования, а также использования кальция для производства костей и яиц. Длина волны УФА также видна многим рептилиям и может играть важную роль в их способности выживать в дикой природе, а также в визуальном общении между людьми. Следовательно, в типичном вольере для рептилий для выживания многих видов, содержащихся в неволе, должен быть доступен флуоресцентный источник a / b УФ-излучения (с надлежащей силой / спектром для данного вида). Простых добавок с холекальциферолом (витамином D3) будет недостаточно, поскольку существует полный путь биосинтеза, который является «скачкообразным» (риск возможной передозировки), промежуточные молекулы и метаболиты также играют важную роль в здоровье животных. Естественный солнечный свет на правильных уровнях всегда будет лучше, чем искусственные источники, но это может оказаться невозможным для хранителей в разных частях мира.

Известная проблема состоит в том, что высокие уровни излучения УФa-части спектра могут вызывать повреждение как клеток, так и ДНК чувствительных частей их тела, особенно глаз, где слепота является результатом неправильного УФa / b использование и размещение источника фотокератит. Для многих домовладельцев также должно быть предусмотрено наличие соответствующего источника тепла, что привело к продаже «комбинированных» продуктов тепла и света. Хранители должны быть осторожны с этими «комбинированными» генераторами света / тепла и УФa / b, они обычно излучают высокие уровни УФa с более низкими уровнями УФb, которые установлены и трудно контролировать, чтобы животные могли удовлетворить свои потребности. Лучшая стратегия - это использовать отдельные источники этих элементов, чтобы они могли размещаться и контролироваться хранителями для максимальной пользы животных.

Эволюционное значение

Эволюция ранних репродуктивных белков и ферменты приписываются в современных моделях теории эволюции ультрафиолетовому излучению. UVB заставляет пары оснований тимина, расположенные рядом друг с другом в генетических последовательностях, соединяться вместе в димеры тимина, нарушение цепи, которое репродуктивные ферменты не могут копировать. Это приводит к сдвигу рамки во время генетической репликации и синтезу белка, обычно убивающему клетку. До образования озонового слоя, блокирующего УФ излучение, когда ранние прокариоты приблизились на поверхности океана они почти всегда вымирали. Те немногие, которые выжили, разработали ферменты, которые контролировали генетический материал и удаляли димеры тимина с помощью ферментов эксцизионной репарации нуклеотидов. Многие ферменты и белки, участвующие в современном митозе и мейозе, похожи на ферменты репарации и, как полагают, представляют собой эволюционные модификации ферментов, первоначально использовавшихся для преодоления повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением.

См. Также

Литература

Дополнительная литература

Внешние ссылки

  • СМИ, относящиеся к ультрафиолетовому свету на Викискладе
  • Словарное определение ультрафиолетового в Викисловаре
Последняя правка сделана 2021-06-20 10:09:06
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте