Ультрафиолет
-
Ультрафиолетовое излучение
- Электромагнитное излучение с длиной волны 10-400 нанометров
- Присутствует в солнечном свете и вырабатывается электрическими дугами
- Обладает большей энергией, чем видимый свет
-
Влияние на организм
- Длинноволновый ультрафиолет вызывает химические реакции и флуоресценцию
- Коротковолновый ультрафиолет повреждает ДНК и стерилизует поверхности
- Загар и солнечные ожоги — последствия воздействия на кожу
-
История и открытия
- Открыто в 1801 году Иоганном Вильгельмом Риттером
- Термины «химические лучи» и «тепловые лучи» заменены на ультрафиолетовое и инфракрасное излучение
- В 1878 году открыт стерилизующий эффект коротковолнового света
-
Подтипы ультрафиолетового излучения
- Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения (UVR) делится на несколько диапазонов
- Вакуумный ультрафиолет (VUV) сильно поглощается кислородом воздуха
- Экстремальный ультрафиолет (EUV) взаимодействует с внешними валентными электронами атомов
-
Солнечный ультрафиолет
- Солнце излучает ультрафиолетовое излучение на всех длинах волн
- Атмосфера блокирует около 77% солнечного ультрафиолетового излучения
- Ультрафиолетовое излучение важно для развития растений и образования витамина D
-
Блокираторы и поглотители
- Озоновый слой блокирует большую часть ультрафиолетового излучения
- Блокираторы и поглотители используются для защиты от ультрафиолетового излучения
-
Поглотители ультрафиолета
- Используются в органических материалах для поглощения УФ-излучения
- Со временем разрушаются, необходим контроль уровня абсорбента
-
Солнцезащитные кремы
- Ингредиенты поглощают UVA/UVB лучи
- Органические химические поглотители отличаются от неорганических
-
Одежда и UPF
- Коэффициент защиты от ультрафиолета (UPF) показывает соотношение УФ-лучей
- Стандартные летние ткани имеют UPF около 6
-
Витражное стекло
- Взвешенные наночастицы препятствуют химическим реакциям
- Планируется использование для калибровки камер марсохода ESA
-
Обычное стекло
- Частично прозрачно для УФ-излучения, но непрозрачно для коротких волн
- Автомобильные стекла пропускают 3-4% УФ-излучения
-
Стекло Wood’s
- Темно-фиолетово-синее стекло с содержанием оксида никеля
- Пропускает УФ-излучение до 365 нм
-
Искусственные источники
- «Черные огни» излучают UVA-излучение
- Люминесцентные лампы черного света используют люминофор
- Лампы накаливания черного цвета с фильтрующим покрытием
-
Коротковолновые УФ-лампы
- Изготавливаются из плавленого кварца или vycor
- Излучают УФ-свет с пиками при 253,7 нм и 185 нм
- Используются для дезинфекции и обеззараживания
-
Лампы накаливания
- Лампы накаливания «Черный свет» с фильтрующим покрытием
- Галогенные лампы с оболочками из плавленого кварца
-
Газоразрядные лампы
- Специализированные УФ-лампы с различными газами
- Аргоновые и дейтериевые дуговые лампы используются в УФ-спектроскопии
-
Ультрафиолетовые светодиоды
- Светоизлучающие диоды могут излучать УФ-свет
- Используются для УФ-отверждения и обнаружения поддельных денег
-
Ультрафиолетовые лазеры
- Газовые, лазерные диоды и твердотельные лазеры
- Азотный газовый лазер и эксимерные лазеры широко используются
-
Настраиваемый вакуумный ультрафиолет
- Создается путем нелинейного 4-волнового смешивания в газах
- Используется для различных применений, включая медицину и химию
-
Резонансы и микширование
- Резонансы приводят к разбросу длин волн, ограничивая диапазон настройки 4-волнового микширования.
- Смешивание разностных частот обеспечивает большую настройку.
- Смешивание двух фотонов на разностной частоте эксимерного лазера с перестраиваемым лазером обеспечивает резонансно улучшенное покрытие в диапазоне V-UV.
-
Плазменные и синхротронные источники
- Лазеры используются для генерации экстремального ультрафиолетового излучения (E-UV).
- E-UV излучается электронными переходами в плазме, возбуждаемой эксимерным лазером.
- Синхротронные источники могут излучать все длины волн ультрафиолетового излучения.
-
Воздействие на здоровье человека
- Ультрафиолетовое излучение (UVB) способствует выработке витамина D.
- Витамин D необходим для жизни и выработки серотонина.
- UVB-излучение лечит кожные заболевания, такие как псориаз и экзема.
-
Вредные последствия
- Чрезмерное воздействие UVB может вызвать солнечные ожоги и рак кожи.
- UVA и UVB повреждают коллагеновые волокна и ускоряют старение кожи.
- UVA вызывает непрямое повреждение ДНК, а UVB — прямое.
-
Защита от ультрафиолетового излучения
- Медицинские организации рекомендуют солнцезащитный крем для защиты от UVB.
- Солнцезащитный крем уменьшает прямое повреждение ДНК, но не защищает от UVA.
- Некоторые химические вещества в солнцезащитных кремах могут быть вредными при контакте с кожей.
-
Дискуссия о безопасности солнцезащитного крема
- Солнцезащитный крем уменьшает солнечные ожоги, но не защищает от UVA.
- Отсутствие UVA-фильтров может повышать риск меланомы.
- Солнцезащитный крем необходимо наносить повторно для предотвращения проникновения ультрафиолетового излучения в кожу.
-
Влияние ультрафиолетового излучения на кожу
- Ультрафиолетовое излучение может усугубить ряд кожных заболеваний, включая системную красную волчанку, синдром Шегрена и другие.
- Повреждение глаз особенно опасно в нижнем диапазоне UVC при длине волны 265-275 нм.
-
Защита от ультрафиолетового излучения
- Защитные очки полезны для защиты глаз от ультрафиолетового излучения.
- Пластиковые линзы обеспечивают большую защиту, чем стеклянные.
- Некоторые пластиковые материалы, такие как поликарбонат, блокируют большую часть ультрафиолетового излучения.
-
Разрушение полимеров и красителей
- Ультрафиолетовое излучение разрушает полимеры, вызывая обесцвечивание, растрескивание и потерю прочности.
- Пигменты и красители также поглощают ультрафиолетовое излучение, что может изменить цвет.
-
Приложения ультрафиолетового излучения
- Ультрафиолетовое излучение используется в различных областях, включая медицину, криминалистику, фотографию и электротехнику.
- В медицине ультрафиолетовое излучение применяется для светотерапии и медицинской визуализации клеток.
- В криминалистике ультрафиолетовое излучение используется для обнаружения биологических жидкостей и подделки документов.
- В фотографии ультрафиолетовое излучение используется для предотвращения посинения и переэкспонирования.
- В электротехнике ультрафиолетовое излучение помогает обнаружить коронный разряд и используется в EPROM.
-
Флуоресцентные красители
- Флуоресцентные красители используются в бумаге, тканях и красках для улучшения цвета и создания специальных эффектов.
- В парках развлечений ультрафиолетовое освещение используется для создания флуоресцентного эффекта.
- В криминалистике флуоресцентные красители помогают в идентификации биологических жидкостей и поддельных документов.
-
Аналитическое использование
- Ультрафиолетовое излучение используется для судебной экспертизы, проверки подлинности предметов и обнаружения поддельной валюты.
- В химии ультрафиолетовое излучение применяется для анализа химической структуры и обнаружения загрязняющих веществ в воде.
-
Применение ультрафиолетовых анализаторов
- Обнаружение выбросов оксидов азота, соединений серы, ртути и аммиака
- Обнаружение тонких пленок нефти на воде
- Количественное определение загрязнителей в сточных водах
-
Методы обнаружения
- 254 нм УФ-поглощение используется для количественного определения NOM
- EEM используется для идентификации загрязнителей по их флуоресцентным свойствам
- УФ-лампы используются для анализа минералов и драгоценных камней
-
Применение в материаловедении
- УФ-детекторы используются для обнаружения пожаров
- УФ-детекторы чувствительны к большинству пожаров, включая углеводороды, металлы, серу, водород, гидразин и аммиак
- УФ-детекторы не реагируют на солнечное излучение, что делает их пригодными для использования как внутри, так и снаружи помещений
-
Применение в фотолитографии
- УФ-излучение используется для фотолитографии с высоким разрешением
- Применяется в производстве полупроводников, интегральных схем и печатных плат
- Используются УФ-лампы, УФ-светодиоды и эксимерные лампы
-
Применение в полимерах
- УФ-излучение используется для отверждения акриловых смол и фотоинициаторов
- Применяется в стекло-пластиковом склеивании, оптических покрытиях, напольных покрытиях, УФ-печати и зубных пломбах
-
Применение в биологии
- УФ-излучение используется для очистки воздуха от органических загрязнителей
- УФ-излучение разрушает ДНК микроорганизмов и снижает концентрацию CO и VOC
- УФ-лампы используются для стерилизации и дезинфекции в лабораториях и медицинских учреждениях
- УФ-светодиоды становятся популярными благодаря своей монохроматичности и безопасности
-
Применение в пищевой промышленности
- УФ-излучение используется для пастеризации фруктовых соков
- УФ-излучение применяется для уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах
- УФ-излучение используется в пищевых процессах для уничтожения нежелательных микроорганизмов
-
Применение в сельском хозяйстве
- УФ-излучение помогает в контроле скорпионов и других паукообразных
- УФ-излучение используется для обнаружения следов животных и растений
- УФ-излучение помогает в обнаружении следов грызунов для борьбы с вредителями
-
Использование ультрафиолета бабочками
- Бабочки используют ультрафиолет для распознавания пола и брачного поведения
- Самцы бабочек Colias eurytheme используют визуальные сигналы для поиска самок
- Самки Pieris napi в северной Финляндии обладают более сильными ультрафиолетовыми сигналами
-
Использование ультрафиолета насекомыми
- Насекомые используют ультрафиолетовое излучение небесных объектов для навигации
- Местные ультрафиолетовые излучатели нарушают навигацию насекомых
-
Применение ультрафиолета в генетике
- Зеленый флуоресцентный белок (GFP) используется в генетике как маркер
- Вещества с полосами поглощения света в ультрафиолетовом диапазоне интересны для биохимии
-
Использование ультрафиолета в медицине
- Ультрафиолетовое излучение полезно при лечении кожных заболеваний
- ПУВА-терапия эффективна при псориазе, но может вызывать повреждение печени
- UVB-фототерапия не требует дополнительных медикаментов, но может быть эффективной в сочетании с другими методами лечения
-
Использование ультрафиолета рептилиями
- Рептилии нуждаются в ультрафиолетовом излучении для биосинтеза витамина D
- В вольере для рептилий должен быть доступен источник ультрафиолетового излучения
- Высокие уровни излучения могут повредить клетки и ДНК, особенно в глазах
-
Эволюционное значение ультрафиолета
- Ультрафиолетовое излучение объясняет эволюцию ранних репродуктивных белков и ферментов
- UVB приводит к димеризации тимина, что нарушает структуру ДНК и приводит к гибели клеток
- Ранние прокариоты разработали ферменты для удаления димеров тимина
-
Фотобиология
- Фотобиология изучает воздействие неионизирующего излучения на живые организмы
- Энергия ультрафиолетового излучения колеблется от 3 до 30 эВ
- Фотобиология изучает часть ультрафиолетового спектра, но не весь его спектр