Ультрафіялетавае выпраменьванне

Матэрыял з Вікіпедыі - вольнай энцыклапедыі
Перайсці да навігацыі Перайсці да пошуку
Партатыўная ультрафіялетавая лямпа
УФ-выпраменьванне таксама ствараецца электрычнай дугой . Дугавыя зваршчыкі павінны насіць абарону вачэй [en] і скуры, каб прадухіліць фотакератыт і сур'ёзны апёк .
Люмінесцэнцыя мінералаў ва ўльтрафіялетавым выпраменьванні

Ультрафіялетавы выпраменьванне (ультрафіялетавыя прамяні, УХ-выпраменьванне) - электрамагнітнае выпраменьванне , якое займае спектральны дыяпазон паміж бачным і рэнтгенаўскім выпраменьваннямі. Даўжыні хваль УХ-выпраменьвання ляжаць у інтэрвале ад 10 да 400 нм (7,5⋅10 14 -3⋅10 16 Гц ). Тэрмін паходзіць ад лац. ultra - звыш, за межамі і фіялетавы (violet). У размоўнай мове можа выкарыстоўвацца таксама найменне «ультрафіялет» [1] .

Гісторыя адкрыцця

Ёган Вільгельм Рытэр, 1804 год

Пасля таго, як было выяўлена інфрачырвонае выпраменьванне , нямецкі фізік Іяган Вільгельм Рытэр пачаў пошукі выпраменьвання і далей супрацьлеглага канца бачнага спектру, з даўжынямі хваляў карацей, чым у выпраменьвання фіялетавага колеру.

У 1801 годзе ён выявіў, што хларыд срэбра , які раскладаецца пад дзеяннем святла, хутчэй раскладаецца пад дзеяннем нябачнага выпраменьвання за межамі фіялетавай вобласці спектру. Хларыд срэбра белага колеру на працягу некалькіх хвілін цямнее на святла. Розныя ўчасткі спектру па-рознаму ўплываюць на хуткасць пацямнення. Хутчэй за ўсё гэта адбываецца перад фіялетавай вобласцю спектра. Тады многія навукоўцы, уключаючы Рытэр, прыйшлі да пагаднення, што святло складаецца з трох асобных кампанентаў: акісляльнага або цеплавога (інфрачырвонага) кампанента, асвятляльнага кампанента (бачнага святла), і аднаўленчага (ультрафіялетавага) кампанента.

Ідэі аб адзінстве трох розных частак спектру ўпершыню з'явіліся толькі ў 1842 годзе ў працах Аляксандра Бекерэля , Мачэдоніа Мелоні і інш.

Падтыпы

Электрамагнітны спектр ультрафіялетавага выпраменьвання можа быць па-рознаму падзелены на падгрупы. Стандарт ISO па вызначэнні сонечнага выпраменьвання (ISO-DIS-21348) [2] дае наступныя азначэнні:

Найменне Даўжыня хвалі, нм Частата, ПГц Колькасць энергіі на фатон, эВ Абрэвіятура
Блізкі 400-300 0,75-1 3,10-4,13 NUV
Ультрафіялет А, даўгахвалевы дыяпазон 400-315 0,75-0,952 3,10-3,94 UVA
Сярэдні 300-200 1-1,5 4,13-6,20 MUV
Ультрафіялет B, сярэднехвалевай 315-280 0,952-1,07 3,94-4,43 UVB
Далёкі 200-122 1,5-2,46 6,20-10,2 FUV
Ультрафіялет С, караткахвалевы 280-100 1,07-3 4,43-12,4 UVC
Экстрэмальны 121-10 2,48-30 10,2-124 EUV, XUV

Блізкі ультрафіялетавы дыяпазон часта называюць « чорным святлом », бо ён не распазнаецца чалавечым вокам, але пры адлюстраванні ад некаторых матэрыялаў спектр пераходзіць у вобласць бачнага выпраменьвання з прычыны з'явы фоталюмінесцэнцыі. Але пры адносна высокіх яркасцях, напрыклад, аддыёдаў , вока заўважае фіялетавае святло, калі выпраменьванне захоплівае мяжу бачнага святла 400 нм.

Для далёкага і экстрэмальнага дыяпазону часта выкарыстоўваецца тэрмін "вакуумны" (VUV), з прычыны таго, што хвалі гэтага дыяпазону моцна паглынаюцца атмасферай Зямлі.

Крыніцы ультрафіялету

Ультрафіялетавае выпраменьванне Сонца

Прыродныя крыніцы

Асноўная крыніца ультрафіялетавага выпраменьвання на Зямлі - Сонца . Суадносіны інтэнсіўнасці выпраменьвання ЎХ-А і ЎХ-Б, агульная колькасць ультрафіялетавых прамянёў, якія дасягаюць паверхні зямлі, залежыць ад наступных фактараў:

  • ад канцэнтрацыі атмасфернага азону над зямной паверхняй (гл. азонавыя дзюры )
  • ад вышыні сонца над гарызонтам
  • ад вышыні над узроўнем мора
  • ад атмасфернага рассейвання
  • ад стану хмарнага покрыва
  • ад ступені адлюстравання УФ-прамянёў ад паверхні (вады, глебы)
Дзве ультрафіялетавыя люмінесцэнтныя лямпы , абедзве лямпы выпраменьваюць «доўгія хвалі» (УФ-А), даўжыня якіх знаходзіцца ў дыяпазоне ад 350 да 370 нм.
Лямпа ДРЛ без колбы - магутная крыніца ультрафіялетавага выпраменьвання. Падчас працы ўяўляе небяспеку для зроку і скуры.

Штучныя крыніцы

Дзякуючы стварэнню і ўдасканаленню штучных крыніц УФ выпраменьвання (УФ ІІ), якія ішлі раўналежна з развіццём электрычных крыніц бачнага святла, сёння адмыслоўцам, якія працуюць з УФ выпраменьваннем у медыцыне, прафілактычных, санітарных і гігіенічных установах, сельскай гаспадарцы і т. д., падаюцца істотна вялікія магчымасці, чым пры выкарыстанні натуральнага УФ выпраменьвання. Распрацоўкай і вытворчасцю ЎХ лямпаў для ўсталёвак фотобиологического дзеянні (УФБД) у наш час займаюцца шэраг найбуйных электралямпавых фірмаў і інш. Наменклатура ЎХ лямпаў для ЎФБД вельмі шырокая і разнастайная: так, напрыклад, у кіроўнага ў міры вытворцы фірмы Philips яна налічвае больш 80 тыпаў. У адрозненне ад асвятляльных, УФ крыніцы выпраменьвання, як правіла, маюць селектыўны спектр, разлічаны на дасягненне максімальна магчымага эфекту для вызначанага ФБ працэсу. Класіфікацыя штучных УФ ІІ па абласцях прымянення, дэтэрмінаваных праз спектры дзеяння адпаведных ФБ працэсаў з пэўнымі УФ дыяпазонамі спектру:

  • Эрытэмныя лямпы былі распрацаваны ў 1960-х гадах для кампенсацыі «УФ недастатковасці» натуральнага выпраменьвання і, у прыватнасці, інтэнсіфікацыі працэсу фотахімічнага сінтэзу вітаміна D3 у скуры чалавека («антырахітнае дзеянне»).

У 1970-1980 гадах эрітемные люмінесцэнтныя лямпы (ЛЛ), акрамя медыцынскіх устаноў, выкарыстоўваліся ў спецыяльных «фотарыях» (напрыклад, для шахцёраў і горных працоўных), у асобных ОУ грамадскіх і вытворчых будынкаў паўночных рэгіёнаў, а таксама для апрамянення маладняку ​​сельскагаспадарчых жывёл.

Спектр ЛЭ30 радыкальна адрозніваецца ад сонечнага; на вобласць У прыпадае большая частка выпраменьвання ў УФ вобласці, выпраменьванне з даўжынёй хвалі λ < 300 нм, якое ў натуральных умовах наогул адсутнічае, можа дасягаць 20% ад агульнага УФ выпраменьвання. Валодаючы добрым «антырахітным дзеяннем», выпраменьванне эритемных лямпаў з максімумам у дыяпазоне 305-315 нм аказвае адначасова моцнае пашкоджвальнае ўздзеянне на кан'ектыву (слізістую абалонку вока). Адзначым, што ў наменклатуры УФ ІІ фірмы Philips прысутнічаюць ЛЛ тыпу TL12 з лімітава блізкімі да ЛЭ30 спектральнымі характарыстыкамі, якія разам з больш "цвёрдай" УФ ЛЛ тыпу TL01 выкарыстоўваюцца ў медыцыне для лячэння фотадэрматозаў. Дыяпазон існуючых УФ ІІ, якія выкарыстоўваюцца ў фотатэрапеўтычных устаноўках, дастаткова вялікі; разам з названымі вышэй УФ ЛЛ, гэта лямпы тыпу ДРТ або спецыяльныя МГЛ замежнай вытворчасці, але з абавязковым фільтраваннем УФС выпраменьвання і абмежаваннем долі УФВ альбо шляхам легавання кварца, альбо з дапамогай спецыяльных святлафільтраў, якія ўваходзяць у камплект апрамяняльніка.

  • У краінах Цэнтральнай і Паўночнай Еўропы, а таксама ў Расіі досыць шырокае распаўсюджванне атрымалі УФ ОУ тыпу "Штучны салярый", у якіх выкарыстоўваюцца УФ ЛЛ, якія выклікаюць досыць хуткае адукацыю загару . У спектры "загарных" УФ ЛЛ пераважае "мяккае" выпраменьванне ў зоне УФА. Доля УФВ строга рэгламентуецца, залежыць ад віду установак і тыпу скуры (у Еўропе адрозніваюць 4 тыпу чалавечай скуры ад "кельцкага" да "міжземнаморскага") і складае 1-5% ад агульнага УФ-выпраменьвання. ЛЛ для загару выпускаюцца ў стандартным і кампактным выкананні магутнасцю ад 15 да 230 Вт і даўжынёй ад 30 да 200 гл.
  • У 1980 г. амерыканскі псіхіятр Альфрэд Леві апісаў эфект "зімовай дэпрэсіі", якую цяпер кваліфікуюць як захворванне і называюць "сезоннае засмучэнне настрою" (Seasonal Affective Disorder, скарочана SAD). Захворванне звязана з недастатковай інсаляцыяй, гэта значыць натуральным асвятленнем. Паводле ацэнак спецыялістаў, сіндрому SAD схільна прыкладна 10-12% чалавецтва і перш за ўсё жыхары краін Паўночнага паўшар'я. Вядомыя дадзеныя па ЗША: у Нью-Ёрку - 17%, на Алясцы - 28%, нават у Фларыдзе - 4%. Па краінах Паўночнай Еўропы дадзеныя вагаюцца ад 10 да 40%.

У сувязі з тым, што SAD з'яўляецца, бясспрэчна, адной з праяў "сонечнай недастатковасці", непазбежны зварот цікавасці да так званых лямпаў "поўнага спектру", досыць сапраўды прайграваць спектр натуральнага святла не толькі ў бачнай, але і ў УФ вобласці. Шэраг замежных фірмаў улучыла ЛЛ поўнага спектру ў сваю наменклатуру, напрыклад, фірмы Osram і Radium выпускаюць падобныя ЎХ ІІ магутнасцю 18, 36 і 58 Вт пад назовамі, адпаведна, "Biolux" і "Biosun", спектральныя характарыстыкі якіх практычна супадаюць. Гэтыя лямпы, натуральна, не валодаюць «антырахітным эфектам», але дапамагаюць ухіляць у людзей шэраг неспрыяльных сіндромаў, злучаных з пагаршэннем здароўя ў восеньска-зімовы перыяд і могуць таксама выкарыстоўвацца ў прафілактычных мэтах у ОУ школ, дзіцячых садоў, прадпрыемстваў і ўстаноў для кампенсавання. светлавога галадання». Пры гэтым неабходна нагадаць, што ЛЛ «поўнага спектру» у параўнанні з ЛЛ каляровасці ЛБ маюць светлавую аддачу прыкладна на 30% менш, што непазбежна прывядзе да павелічэння энергетычных і капітальных выдаткаў у асвятляльна-апрамяняльнай усталёўцы. Праектаванне і эксплуатацыя падобных установак павінны ажыццяўляцца з улікам патрабаванняў стандарту CTES 009/E:2002 "Фотабіялагічная бяспека лямпаў і лямпавых сістэм".

  • Вельмі рацыянальнае ўжыванне знойдзена ЎХ ЛЛ, спектр выпраменьвання якіх супадае са спектрам дзеяння фотатаксісу некаторых выглядаў лятучых казурак-шкоднікаў (мух, камароў, молі і т. д.), якія могуць з'яўляцца пераносчыкамі захворванняў і інфекцый, прыводзіць да псуты прадуктаў і вырабаў.

Гэтыя ЎХ ЛЛ выкарыстоўваюцца ў якасці лямпаў-атрактантаў у адмысловых прыладах-святлападушках, усталёўваных у кафэ, рэстаранах, на прадпрыемствах харчовай прамысловасці, у жывёлагадоўчых і птушкагадоўчых гаспадарках, складах адзежы і інш.

Лазерныя крыніцы

Існуе шэраг лазераў , якія працуюць у ультрафіялетавай вобласці. Лазер дазваляе атрымліваць кагерэнтнае выпраменьванне высокай інтэнсіўнасці . Аднак вобласць ультрафіялету складана для лазернай генерацыі, таму тут не існуе гэтак жа магутных крыніц, як у бачным і інфрачырвоным дыяпазонах . Ультрафіялетавыя лазеры знаходзяць сваё прымяненне ў мас-спектраметрыі , лазернай мікрадысекцыі , біятэхналогіях і іншых навуковых даследаваннях, у мікрахірургіі вока ( LASIK ), для лазернай абляцыі .

У якасці актыўнага асяроддзя ва ўльтрафіялетавых лазерах могуць выкарыстоўвацца або газы (напрыклад, аргонавы лазер [3] , азотны лазер [4] , эксімерны лазер і інш.), кандэнсаваныя інэртныя газы [5] , спецыяльныя крышталі, арганічныя сцынтылятары [6] , свабодныя электроны , якія распаўсюджваюцца ў андулятары [7] .

Таксама існуюць ультрафіялетавыя лазеры, якія выкарыстоўваюць эфекты нелінейнай оптыкі для генерацыі другой ці трэцяй гармонікі ва ўльтрафіялетавым дыяпазоне.

У 2010 годзе быў упершыню прадэманстраваны лазер на свабодных электронах , які генеруе кагерэнтныя фатоны з энергіяй 10 эВ (адпаведная даўжыня хвалі — 124 нм), гэта значыць у дыяпазоне вакуумнага ўльтрафіялету [8] .

Уздзеянне

Дэградацыя палімераў і фарбавальнікаў

Многія палімеры , якія выкарыстоўваюцца ў таварах шырокага спажывання , дэградуюць пад дзеяннем УХ-святла. Праблема выяўляецца ў знікненні колеру, пацьмяненні паверхні, парэпанні, а часам і поўным разбурэнні самога выраба. Хуткасць разбурэння ўзрастае з ростам часу ўздзеяння і інтэнсіўнасці сонечнага святла. Апісаны эфект вядомы як УФ-старэнне і з'яўляецца адной з разнавіднасцяў старэння палімераў. Да адчувальных палімераў ставяцца тэрмапластыкі, такія як, поліпрапілен , поліэтылен , поліметылметакрылат ( арганічнае шкло ), а таксама спецыяльныя валокны, напрыклад, арамідныя (у тым ліку кеўлар ). Паглынанне ЎХ прыводзіць да разбурэння палімернага ланцуга і страце трываласці ў шэрагу кропак структуры.

Для прадухілення дэградацыі ў такія палімеры дадаюцца спецыяльныя рэчывы, здольныя паглынаць УФ, што асабліва важна ў тых выпадках, калі прадукт падвяргаецца непасрэднаму ўздзеянню сонечнага святла.

Уздзеянне ЎХ на палімеры выкарыстоўваецца ў нанатэхналогіях , транспланталогіі , рэнтгеналітаграфіі і інш. абласцях для мадыфікацыі ўласцівасцяў ( шурпатасць , гідрафобнасць ) паверхні палімераў. Напрыклад, вядома якое згладжвае дзеянне вакуумнага ўльтрафіялету (ВУФ) на паверхню полиметилметакрилата .

На здароўе чалавека

Біялагічныя эфекты ўльтрафіялетавага выпраменьвання ў трох спектральных участках істотна розныя, таму біёлагі часам вылучаюць, як найболей важныя ў іх працы, наступныя дыяпазоны:

  • Блізкі ультрафіялет, УХ-A прамяні (UVA, 315-400 нм)
  • УФ-B прамяні (UVB, 280-315 нм)
  • Далёкі ультрафіялет, УФ-C прамяні (UVC, 100-280 нм)

Практычна ўвесь УФ-C і прыблізна 90% УФ-B паглынаюцца пры праходжанні сонечнага выпраменьвання праз зямную атмасферу. Выпраменьванне з дыяпазону ЎХ-A паглынаецца атмасферай слаба, таму радыяцыя, якая дасягае паверхні Зямлі, у значнай ступені ўтрымоўвае блізкі ўльтрафіялет УХ-A і ў невялікай дзелі - УХ-B.

Некалькі пазней у працах В. Г. Газенкі, Ю. Я. Няфёдава, Я. А. Шапялёва, С. М. Залогуева, Н. Я. Панфёрава, І. В. Анісімава названае спецыфічнае дзеянне выпраменьвання было пацверджана ў касмічнай медыцыне. Прафілактычнае УХ-апрамяненне было ўведзена ў практыку касмічных палётаў нараўне з Метадычнымі ўказаннямі (МУ) 1989 г. «Прафілактычнае ўльтрафіялетавае апрамяненне людзей (з ужываннем штучных крыніц УХ-выпраменьвання)». Абодва дакументы з'яўляюцца надзейнай базай далейшага ўдасканалення УФ-прафілактыкі.

Дзеянне на скуру

Блакаванне ўльтрафіялетавага выпраменьвання ахоўнымі крэмамі. Правае фота зроблена ва УФ промнях, крэм нанесены ў выглядзе малюнка

Уздзеянне ўльтрафіялетавага выпраменьвання на скуру , якое перавышае натуральную ахоўную здольнасць скуры да загару, прыводзіць да апёкаў рознай ступені.

Ультрафіялетавае выпраменьванне прыводзіць да адукацыі мутацый ( ультрафіялетавы мутагенез ). Адукацыя мутацый, у сваю чаргу, можа выклікаць рак скуры, меланому скуры і яе заўчаснае старэнне. 86% выпадкаў развіцця меланомы скуры выклікана празмерным уздзеяннем сонечных ультрафіялетавых прамянёў [9] .

Абарона скуры

Эфектыўным сродкам абароны ад ультрафіялетавага выпраменьвання служыць адзенне і спецыяльныя крэмы ад загару c лікам « SPF » больш за 10. Гэты лік азначае каэфіцыент паслаблення экспазіцыі. Гэта значыць лік 30 азначае, што можна прабыць пад сонцам у сукупнасці 30 гадзін і атрымаць такое ж уздзеянне, як за адну гадзіну, але без абароны. Для аматараў загару гэта на практыцы азначае, што выкарыстанне крэмаў з вялікім лікам «SPF» - гэта адсутнасць загару наогул і пустое баўленне часу на пляжы. Рацыянальным з'яўляецца зніжэнне колькасці "SPF" па меры з'яўлення загару, абмежаванне часу знаходжання пад сонцам і паўзы ў прыняцці сонечных ваннаў, чым выкарыстанне крэмаў з лікам "SPF" больш за 6.

Тыпы ахоўных крэмаў

Сінтэтычныя крэмы ўтрымоўваюць мінералы, якія адлюстроўваюць ультрафіялет, такія як вокіс цынку, ці складаныя арганічныя склады, полимеризующиеся на святле. Іх каэфіцыент абароны дасягае "SPF" 50. Натуральныя сродкі абароны вядомыя яшчэ з Старажытнага Егіпта, гэта розныя алеі. Іх каэфіцыент абароны невялікі: "SPF" не больш за 6,5. Доўгатэрміновы прагноз, якая верагоднасць раку скуры ад саміх сінтэтычных ахоўных крэмаў у параўнанні ад уздзеяння сонечнага святла, пакуль адсутнічае.

Дзеянне на вочы

Ультрафіялетавае выпраменьванне сярэднехвалевага дыяпазону (280-315 нм) практычна неадчувальна для вачэй чалавека і ў асноўным паглынаецца эпітэліем рагавіцы , што пры інтэнсіўным апрамяненні выклікае радыяцыйнае паражэнне - апёк рагавіцы ( электраафтальмія ). Гэта выяўляецца ўзмоцненым слёзацёкам, святлабояззю, ацёкам эпітэлія рагавіцы, блефараспазмам . У выніку выяўленай рэакцыі тканін вока на ўльтрафіялет глыбокія пласты ( строма рагавіцы ) не дзівяцца, бо чалавечы арганізм рэфлекторна ўхіляе ўздзеянне ўльтрафіялету на органы зроку, здзіўленым апыняецца толькі эпітэлій. Пасля рэгенерацыі эпітэлія зрок, у большасці выпадкаў, аднаўляецца поўнасцю. Мягкий ультрафиолет длинноволнового диапазона (315—400 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста [10] . Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают (так делается для того, чтобы солнечный ультрафиолет не повреждал сетчатку). Ультрафиолет коротковолнового диапазона (100—280 нм) может проникать до сетчатки глаза. Так как ультрафиолетовое коротковолновое излучение обычно сопровождается ультрафиолетовым излучением других диапазонов, то при интенсивном воздействии на глаза гораздо ранее возникнет ожог роговицы (электроофтальмия), что исключит воздействие ультрафиолета на сетчатку по вышеуказанным причинам. В клинической офтальмологической практике основным видом поражения глаз ультрафиолетом является ожог роговицы (электроофтальмия).

Защита глаз
  • Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки , задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.
  • Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).
  • Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твёрдыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм [11] ; в более коротковолновой области прозрачны лишь специальные сорта стёкол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 110 нм, флюорит — до 120 нм. Для ещё более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива, и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная со 180 нм.

Сфера прымянення

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется скрытое изображение

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой части ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA), то есть за коротковолновой границей спектральной области, занимаемой видимым светом.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают люминесцентными метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами «чёрного» света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в тёмном помещении существует некоторая опасность для глаз, связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре: в темноте зрачок расширяется и больше излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым излучением

Ультрафиолетовые лампы используются для обеспложивания ( обеззараживания ) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. Полной стерилизации от микроорганизмов при помощи УФ-излучения добиться невозможно — оно не действует на некоторые бактерии , многие виды грибов и прионы [12] .

В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК ). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 265 нм [13] , которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Относительная спектральная бактерицидная эффективность ультрафиолетового излучения — относительная зависимость действия бактерицидного ультрафиолетового излучения от длины волны в спектральном диапазоне 205—315 нм. При длине волны 265 нм максимальное значение спектральной бактерицидной эффективности равно единице.

Бактерицидное УФ-излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию. Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в основном используются в таких устройствах, как бактерицидные облучатели и бактерицидные рециркуляторы .

Обеззараживание воздуха и поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоёмов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в обиходе часто называют просто бактерицидными лампами . Кварцевые лампы также имеют бактерицидный эффект, но их название обусловлено не эффектом действия, как у бактерицидных ламп, а связано с материалом колбы лампы — кварцевым стеклом .

Дезинфекция питьевой воды

Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением — безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озонирование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов [14] .

Принцип действия УФ-излучения . УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жёсткого ультрафиолета.

Хотя по эффективности обеззараживания воды УФ обработка в несколько раз уступает озонированию , на сегодня использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объём обрабатываемой воды невелик.

В настоящее время в развивающихся странах, в регионах, испытывающих недостаток чистой питьевой воды , внедряется метод дезинфекции воды солнечным светом (SODIS), в котором основную роль в очистке воды от микроорганизмов играет ультрафиолетовая компонента солнечного излучения [15] [16] .

Ультрафиолетовое облучение

УФО — физиотерапевтическая процедура, облучение определённых участков человеческого тела ( носоглотки , внутреннего уха , ран и т. д.) ультрафиолетовым излучением того или иного диапазона. Высокоэнергетическое коротковолновое УФ-излучение применяется для лечения острых воспалительных заболеваний кожи, гнойных воспалений и др. Длинноволновое излучение используется при лечении хронических заболеваний кожи [17] .

Химический анализ

УФ-спектрометрия

УФ- спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отражённого излучения, а по оси абсцисс — длина волны, образует спектр . Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.

Анализ минералов

Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге рассказывает об этом так:

Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным «неземным» цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей.

Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала — флюорит и циркон — не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон — лимонно-жёлтым.

«Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 стр.), с. 11

Качественный хроматографический анализ

Хроматограммы, полученные методом ТСХ , нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.

Ловля насекомых

Ультрафиолетовое излучение нередко применяется при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.

Искусственный загар

При определённых дозировках искусственный загар позволяет улучшить состояние и внешний вид кожи человека, способствует образованию витамина D . В настоящее время популярны фотарии , которые в быту часто называют соляриями . В них используются источники ближнего ультрафиолета: UV-A (400–315 нм ) и UV-B (315–280 нм ). Самый мягкий ультрафиолет UV-A стимулирует освобождение меланина , запасенного в меланоцитах — клеточных органеллах, где он вырабатывается. Более жесткий ультрафиолет UV-B запускает производство нового меланина, а также стимулирует выработку в коже витамина D. При этом излучение в диапазоне UV-A увеличивает вероятность самого опасного вида рака кожи — меланомы . Излучение UV-B практически полностью блокируется защитными кремами, в отличие от UV-A, которое проникает через такую защиту и даже частично через одежду. В целом считается, что маленькие дозы UV-B полезны для здоровья, а остальной ультрафиолет вреден [18] .


В реставрации

Один из главных инструментов экспертов — ультрафиолетовое, рентгеновское и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовые лучи позволяют определить старение лаковой плёнки — более свежий лак в ультрафиолете выглядит темнее. В свете большой лабораторной ультрафиолетовой лампы более тёмными пятнами проступают отреставрированные участки и кустарно переписанные подписи.

В полиграфии

Денежная купюра в ультрафиолетовом излучении

Ультрафиолетовое излучение применяется для:

  • Сушки красок и лаков.
  • Затвердевания зубных пломб.
  • Защиты денежных купюр от подделки.

В биотехнологии

Излучение УФ обладает активным и разносторонним биологическим действием на живые организмы. Проникая в ткани на глубину 0,5–1,0 мм, лучи приводят к активизации биохимических процессов. Под воздействием УФ-излучения изменяются многие морфофизиологические и биохимические параметры растительных клеток. Эти изменения зависят от ткани, стадии развития организма, его генотипа и условий облучения (длительности и спектрального состава излучения). Мишенью коротковолновой УФ-С (коротковолновое УФ-излучение – с длиной волны от 200 до 280 нм) радиации в клетке является ДНК . [19]

Глядзіце таксама

Нататкі

  1. Рябцев А. Н. Ультрафиолетовое излучение // Физическая энциклопедия / Гл. рэд. А. М. Прохараў . — М. : Большая Российская энциклопедия , 1998. — Т. 5. — С. 221. — 760 с. - ISBN 5-85270-101-7 .
  2. ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances (недоступная ссылка) . Дата обращения: 26 мая 2012. Архивировано 23 июня 2012 года.
  3. В. К. Попов. Мощные эксимерные лазеры и новые источники когерентного излучения в вакуумном ультрафиолете // УФН . — 1985. — Т. 147 . — С. 587—604 .
  4. А. К. Шуаибов, В. С. Шевера. Ультрафиолетовый азотный лазер на 337,1 нм в режиме частых повторений // Украинский физический журнал . — 1977. — Т. 22 , № 1 . - С. 157-158 .
  5. А. Г. Молчанов. Лазеры в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра // УФН . — 1972. — Т. 106 . — С. 165—173 .
  6. В. В. Фадеев. Ультрафиолетовые лазеры на органических сцинтилляторах // УФН . — 1970. — Т. 101 . — С. 79—80 .
  7. Ультрафиолетовый лазер // Научная сеть nature.web.ru
  8. Laser Twinkles in Rare Color (рус.) , Science Daily (Dec. 21, 2010). Дата обращения 22 декабря 2010.
  9. Sun and UV facts and evidence (англ.) , Cancer Research UK (24 March 2015). Дата звароту 21 красавіка 2018 г.
  10. Бобух, Евгений [tung-sten.no-ip.com/Texts/Popsci/VisionOfAnimals.htm О зрении животных] . Дата обращения: 6 ноября 2012. Архивировано 7 ноября 2012 года.
  11. Советская энциклопедия
  12. Л. Б. Борисов Медицинская микробиология, вирусология и иммунология. — МИА, 2005. — С. 154—156
  13. Р 3.5.1904-04 Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях, Р (Руководство) от 04 марта 2004 года №3.5.1904-04 . docs.cntd.ru. Дата обращения: 15 февраля 2018.
  14. ГОСТ Р 53491.1-2009 Бассейны. Подготовка воды. Часть 1. Общие требования (DIN 19643-1:1997)
  15. Clean water at no cost, the SODIS way . // hindu.com. Дата обращения: 17 июня 2012. Архивировано 23 июня 2012 года.
  16. New technology uses solar UV to disinfect drinking water . // phys.org. Дата обращения: 17 июня 2012. Архивировано 23 июня 2012 года.
  17. Ультрафиолетовое облучение (УФО) — physiotherapy.ru . Архивировано 19 ноября 2016 года.
  18. Александр Сергеев. Ультрафиолет . Плакаты - Электромагнитное излучение . elementy.ru (2009). Дата абарачэння: 27 кастрычніка 2019.
  19. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ПРОЦЕССЫ РАЗМНОЖЕНИЯ РЯСКИ МАЛОЙ