Ультрафиолетовый спектр излучения света в естественных условиях доступен от солнечных лучей. Именно он позволяет человеку получать витамин D, так необходимый детскому организму особенно в ранний период. Благотворно УФ-излучение и для организма взрослого человека. Получая естественные солнечные ванны, у организма человека повышается иммунитет. Он ставится выносливее к различного рода заболеваниям, обретает устойчивость к действию болезнетворных бактерий. Благодаря ультрафиолетовому спектру излучения растения вырабатывают хлорофилл. Все живое на Земле своим существованием во многом обязано этому спектру света.

Где взять УФ-излучение зимой

Существующая ранее проблема дефицита или практически полного отсутствия УФ излучения от естественного источника в зимний период времени полностью разрешили ультрафиолетовые лампы. Кроме того, УФ-лампы способны давать ультрафиолетовое излучение с конкретно заданной длинной волн. Благодаря этому такие лампы можно применять для конкретных целей с максимальной отдачей.

Ультрафиолетовая лампа

На сегодняшний день существует много видов ультрафиолетовых ламп, отличающихся по форме, материалу изготовления, способу излучения, задаваемой длине волн ультрафиолетового спектра.


Ультрафиолетовый спектр: разделение на категории

Ультрафиолетовый спектр по длине волн условно делиться на три диапазона:

  • 400-315 нм – длинноволновой диапазон, граничащий с видимым спектром, обозначают UVA;
  • 315-280 нм – средневолновой диапазон, получивший классификацию UVB;
  • 280-100 нм – коротковолновой спектр, обозначаемый UVC.

В зависимости от требуемого спектра излучения, изготавливают различные виды ультрафиолетовых ламп. Однако регулирование узкого спектра с четко заданной длинной волн имеется не во всех приборах. Максимально точно задавать длину волны позволяют ультрафиолетовые лампы, имеющих светодиодный источник излучения.

Используют источники ультрафиолетового излучения в самых разных сферах:

  • в медицине,
  • в домашней терапии,
  • для стимулирования роста растений,
  • в соляриях для получения красивого загара,
  • в маникюрных кабинетах для сушки геля,
  • в сфере криминалистики, в определении подлинности банкнот,
  • в индустрии развлечений, для дискотек.

В зависимости от назначения используют источники ультрафиолетового излучения с различной длиной волны. Ультрафиолетовый светильник может иметь самую разную мощность – от 8W в приборах где используется лишь ультрафиолетовая подсветка, до 100-200W – в мощном бактерицидном оборудовании.

Сфера применения ультрафиолетовых ламп

Медицина

Наиболее известно применение ультрафиолетовой лампы в медицине. С помощью стационарной установки можно быстро дезинфицировать целое помещение. В приборах такого типа используют излучения коротковолнового спектра. Так называемая бактерицидная лампа имеет пиковою длину волны 253,7 нм. При излучении с длиной волны меньше 257 нм провоцируется образование озона, обладающего сильными окисляющими свойствами. Озон также способствует уничтожению любых микроорганизмов, но он также вреден и для человека.

Ультрафиолетовая бактерицидная лампа позволяет уничтожить различные бактерии и грибки, находящиеся на поверхности стен, пола, потолка, мебели, приборов. При облучении погибают даже бактерии и споры плесени, которые находятся в спящем состоянии. Ультрафиолет короткого диапазона уничтожает яйца пылевых клещей, эктопаразитов, насекомых. Для разного типа паразитов требуется различное время воздействия. Никак не воздействует ультрафиолетовое излучение на паразитов или грибок, находящихся не на поверхности, а например, в обшивке мебели или под штукатуркой в стене.


Большое практическое применение излучения ультрафиолетового спектра в терапии, для лечения лор-органов, в стоматологии. Изготавливают такие приборы и для домашнего использования. Диапазон волн здесь может использоваться в пределах 280 – 400 нм, в зависимости от поставленных терапевтических задач.

Ульрафиолетовое излучение в лечении ребёнка

В приборах для соляриев используют лампы длинноволнового диапазона ультрафиолетового спектра излучения. Ультрафиолетовая лампа для создания загара работает в диапазоне 300-400 нм.

Для растений

В оранжереях и теплицах, где выращивают растения зимой, применяют ультрафиолетовые лампы с несколькими стандартами длины волны. Связано это с различным физиологическим воздействием на растения источников ультрафиолета с различной длиной волны.

Так, излучения с длиной волны 315-380 нм способствуют стимулированию процесса синтеза у растений, 280-315 нм обеспечивает им устойчивость к холоду. Коротковолновой спектр ультрафиолета в растениеводстве не используется. Коротковолновое излучение опасно для растений!

Ультрафиолетовая лампа для растений


Специфические способы применения

В криминалистике и для определения подлинности банкнот используют лампы, с источником излучения близким к видимому спектру – 350-400 нм. Лампы такого источника света имеют черный цвет. Используется в них увиоленовое стекло, дающее луч, невидимый для человеческого глаза. Но при этом в его лучах некоторые предметы дают флуоресцентное свечение.

Для террариума используют специальные лампы с комбинированным спектром длины волны. Это 12% UVB – диапазона и 30% — UVA диапазона. В качестве источников света используют преимущественно LED-лампы, мощностью около 8W.

Для дискотек используют лампы диапазона UVA – преимущественно с длиной волны 380-400 нм. Вредность такого излучения нулевая – они совершенно безвредны для организма человека. В лампах для дискотек применяют специальный люминофор, делающий ультрафиолетовый диапазон видимым. Для дискотечного применения используют лампы синего и черного цвета преимущественно с цоколем Е27. Такой прием позволяет создавать необычные эффекты свечения, особенно ярко проявляющиеся в восприятии белых цветов.

Ультрафиолетовые лампы на дискотеке

Используя коротковолновой диапазон УФ-излучения, производят специальные аппараты для очистки воды. Такие приборы имеют закрытую емкость, внутри которой проходит вода и осуществляется ее обеззараживание, облучением ультрафиолетового спектра UVC-диапазона. Используемая мощность такого прибора, как правило, не превышает 8W. Подключение его осуществляется в обычную сеть с напряжением 220В.

Виды ультрафиолетовых ламп


К наиболее часто используемому источнику излучения УФ-спектра относится известная всем люминесцентная лампа.

Подбирая химический состав стеклянной колбы, и компонуя ее с различным видом напыления, получают ультрафиолетовое освещение в любом диапазоне длин волн. Производят ультрафиолетовые лампы как форме лампы накаливания с цоколем е27, так и в форме колбы со штырьковым типом цоколя. Мощность ламп имеет широкий диапазон. В зависимости от предназначения лампы могут быть от 8W и до 100 – 300 W.

Существуют различные виды ультрафиолетовых ламп. Можно подобрать модель любого размера и функционального назначения. К примеру, большую ультрафиолетовую лампу, представляющую собой стационарную установку, используют для обеззараживания помещений в медицинских учреждениях. Компактные конструкции применяют для мобильного использования, например для дома.

Ультрафиолетовые лампы

По принципу работы

По своей конструкции лампы ультрафиолетового излучения делятся на закрытые, отрытые и специализированные.


  • Закрытые формы ламп, или так называемые рециркуляторы, используют для обработки конкретного объекта. Благодаря тому, что ультрафиолетовые облучатели закрыты, такие лампы можно применять в присутствии людей.
  • Открытые лампы получили такое название благодаря тому, что ультрафиолет от работающего источника свободно распространяется по всему помещению. При включении таких ламп в помещении не должны находиться люди или животные. Используется такая ультрафиолетовая лампа для дезинфекции помещений.
  • Специализированные лампы могут иметь любые габариты, использоваться как в медицинских или специализированных учреждениях, так и в домашних условиях. Их применяют в физиотерапии для лечения простудных или легких воспалительных процессов, для загара. В комплектацию таких приборов входят защитные очки.

В домашнем использовании применяют компактные специализированные лампы.

По типу установки или способу крепления

Различают лампы с такими видами крепления и установки:

  • напольные,
  • настольные,
  • настенные или навесные.

По габаритам или мобильности

Исходя из самого названия, существуют лампы следующих видов:

  • переносные, которые легко переносить из помещения в помещение;
  • стационарные, предназначенные для обеззараживания конкретного помещения, в котором они установлены.

По способу образования озона

  • Озоновые – это лампы, в процессе работы которых образуется озон. Происходит это из-за взаимодействия излучения лампы с кислородом. При работе таких приборов важно часто проветривать помещение, так как озон вреден для организма.
  • Безозоновые – это приборы, у которых лампа выполнена из кварцевого стекла, покрытым специальным слоем. У таких приборов излучение при взаимодействии с кислородом не генерирует озон. В более современных моделях вместо кварца используют амальгаму – сплав висмута, индия и ртути. При нагреве ртуть испаряется и дает нужное излучение, которое при взаимодействии с кислородом не образует выделение озона.

Как выбрать ультрафиолетовую лампу для дома

В домашних условиях можно использовать как бактерицидную лампу, так и лампу для терапевтических целей.

УФ-лампа для терапии

Ультрафиолетовая лампа для домашнего использования наиболее целесообразна в терапевтических целях. Чаще всего это небольшой прибор, имеющий защитный экран и комплект различных насадок для удобного применения излучения в лечении лор-органов. В таких приборах используют специальные очки, защищающие глаза от случайного попадания ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовая лампа для дома имеет небольшие габариты и стоит недорого. Производится ультрафиолетовая лампа для лечения под многими брендами. При их покупке следует обращать внимание на мощность прибора, наличие различных насадок, необходимых для физиотерапии.


Бактерицидная лампа

Бактерицидную лампу использовать в домашних условиях можно только в том случае, если есть возможность очистить на некоторое время помещение от людей и животных и вынести из него цветы и другие растения. Такой процесс чаще всего называют кварцеванием из-за типа лампы, используемой в самом приборе.

Название этого процесса закрепилось, хотя сейчас уже есть много подобных приборов с использованием амальгамы вместо кварца.

Ультрафиолетовая кварцевая лампа принадлежит к приборам открытого типа. Ее мощность может быть самой разной, начиная от 8W. При покупке бактерицидной лампы очень важно уточнять, какой объем помещения она способна обработать.

Кварцевая бактерицидная лампа

Многие умельцы изготавливают ультрафиолетовые лампы самостоятельно. Несмотря на то, что схема такого прибора очень проста, все же не стоит забывать об опасности, которую он может представлять в случае допущения ошибки при изготовлении. И здесь речь не идет о том, вредна ли ультрафиолетовая лампа или полезна, важна корректность ее изготовления.

Полезна ли ультрафиолетовая лампа в домашних условиях

Использование ультрафиолетового излучения принесет пользу, только в случае его правильного применения.

Ультрафиолетовая лампа для дома – это неоспоримая польза при ее корректном использовании и вред – при неправильном. В домашних условиях использовать лампу не сложно, главное – соблюдать все меры предосторожности. У польза от нее – здоровье детей и всех членов семьи.


kaksvet.ru

  • Лампы с доставкой по всему миру
  • Особенности ультрафиолетовых ламп

Тем не менее, у них есть и недостатки: лампы и аппаратура управления для них отличаются достаточно высокой стоимостью; лампы не подходят для краткосрочной работы; лампы не выходят на полную мощность сразу же после подачи питания; при включении лампы перебой питания продолжительностью в 1/4 цикла (1/240 доля секунды) или более может заставить лампу погаснуть. Когда лампа погасла, на восстановление разряда и полной мощности лампы может уйти несколько минут.

Особенности ультрафиолетовых ламп

Все УФ-лампы для отверждения преобразуют электроэнергию в ультрафиолетовое излучение путем превращения электроэнергии в кинетическую энергию движущихся электронов, которая, в свою очередь, преобразуется в излучение, появляющееся из-за столкновения электронов. Излучение появляется, когда ток проходит через пары металла. Свободные электроны сталкиваются с атомами в парах, при этом электрон выбивается на более высокую орбиту атома. Когда смещенный электрон падает обратно на свой уровень, возникает квант излучения. Длина волны излучения зависит от энергетического состояния возбужденного электрона и от вида паров металла, которые используются в разрядной колбе.


Основной процесс состоит из трех стадий: свободные электроны ускоряются при возникновении разности электрических потенциалов (подача питания на УФ-лампу); движение электронов в виде электрического тока в устройстве (тока лампы); преобразуется кинетическая энергия электронов, и в результате, когда энергетические состояния возвращаются из более высоких (возбужденных) в более низкие, испускается излучение.


Конструкция лампы

Конструкция лампы

Кварцевые УФ-лампы для отверждения прозрачны для УФ-излучения и могут эксплуатироваться при температуре до 1000°C. Дуговой разряд поддерживается при помощи двух вольфрамовых электродов. Расстояние между электродами также называется длиной дуги лампы. Температура дуги лампы достигает 3000°C, поэтому проектирование электрода – это очень сложный процесс, соединить вольфрам напрямую с кварцевым стеклом. В большинстве УФ-ламп используется специальное термостойкое уплотнение из молибденовой фольги, которое надежно герметизирует лампу. На другом конце фольги имеется электрическое соединение – высоковольтный провод с тефлоновым покрытием. Поверх этой конструкции крепится цоколь лампы, который может быть металлическим или керамическим. Цоколь является механической опорной конструкцией и установочной поверхностью.

Главным проблемным моментом при производстве УФ-ламп для отверждения является переход от основного соединения (провода лампы или цоколя) к электроду. Он называется уплотнением лампы. Используются два вида уплотнений ламп: запрессованное (иногда называемое обжимным) и вакуумное (иногда называемое обсаживаемым или прижимным).

Конструкция лампы

Запрессованные лампы делаются промышленным методом, их производство обходится дешево, и на корпусе таких ламп имеется кончик для закачки газа.
Плоское уплотнение отличается большой хрупкостью, его очень легко сломать. Устанавливать лампы с запрессованным уплотнением нужно особенно осторожно.

Конструкция лампыЛампы с вакуумным уплотнением делаются вручную, они отличаются особенной прочностью. Обычно им не требуется кончик для закачки газа. Уплотнение имеет круглую форму и может быть любой длины. Чем длиннее уплотнение, тем меньше вероятность, что его герметичность может нарушиться.
Они являются лучшим выбором при использовании для отверждения.
Другим преимуществом вакуумных ламп является то, что для целей обслуживания лампу можно поворачивать в любом направлении.
Это продлевает срок службы ламп, в особенности у ламп с длинной дугой.

Кончик для закачки газа (небольшой выступ на корпусе лампы) также создает другие неудобства. Он всегда должен быть повернут вверх или вбок, нельзя поворачивать его вниз! Иногда из-за этого кончика возникают проблемы с монтажом, поскольку он часто зацепляется за что-нибудь (см. иллюстрацию). Часто этот кончик является слабым местом лампы и ограничивает ее установку. Работать с такими лампами нужно с особенной осторожностью: при ударе об этот кончик лампа немедленно выйдет из строя.

Конструкция лампы


Срок службы ламп

Срок службы ламп зависит от очень многих факторов, включая количество включений, температурные условия эксплуатации, положение лампы, диаметр кварцевой колбы, номинальную мощность и соблюдение правил работы с лампой.
При нормальных условиях подавляющее большинство ламп проработает не менее 1000 часов. Некоторые производители оборудования используют блоки питания с низковольтными сильноточными лампами.
У ламп, которые работают при токе выше 13 А, сильнее темнеют электроды, а их срок службы значительно ниже, чем у других. Держа рабочий ток лампы в диапазоне от 6 до 11 А, можно значительно увеличить срок ее службы. Лампы должны быть чистыми. Все виды пыли, порошка, смазки, копоти и пылящей краски необходимо счищать с лампы.
Перегрев лампы из-за загрязнения может привести к ее деформации и сокращению ее срока службы.


Производство озона

Одним из источников опасности УФ-лампы для здоровья является производство озона в процессе работы. Взаимодействие коротковолнового УФ-излучения с кислородом приводит к образованию озона. Несмотря на то, что создание «безозоновой» лампы технически возможно, использование таких ламп оказывает крайне негативное влияние на процесс отверждения, поэтому ими редко пользуются. Большинство поставщиков решают проблему озона путем его отвода от рабочего места. Из-за сильной активности озона его молекулы чаще всего снова распадаются на кислород во время передвижения по вытяжной системе.


Защита от УФ-излучения

Защита от УФ-излучения

УФ-лампы для отверждения являются источником интенсивного УФ-излучения. Установка защитных экранов является обязательной. УФ-лампы являются источником опасного УФ-излучения, которое может вызвать серьезные ожоги кожи и глаз. Термические ожоги чувствуются сразу, а симптомы ожогов от УФ-излучения проявляются лишь через несколько часов. Краткосрочное воздействие излучения лампы вызвать серьезные ожоги глаз и кожи. К счастью, УФ-излучение отражается слабо от большинства поверхностей. Если человек не находится на линии прямой видимости лампы или отражателя, то УФ-излучения будет достаточно мало и оно не будет причиной для беспокойства. Видимый свет не означает, что в помещении имеется интенсивное УФ-излучение. Если система с УФ-лампой спроектирована хорошо, то даже видимый свет будет покидать ее в небольших количествах. Если же из нее выходит достаточно много света, необходимо связаться с поставщиком этой системы, чтобы определить, возникнут ли с этим какие-либо трудности.


Очистка УФ-ламп для отверждения

Очистка УФ-ламп для отверждения

Используйте для очистки тряпку без ворса с чистящими средствами Windex или Simple Green.
Не тратьте деньги на специальные средства для УФ-ламп, поскольку их эффективность очень сомнительна!
Если допускается использование растворителей, используйте изопропиловый спирт.
В крайних случаях для очистки УФ-ламп допускается использовать мягкие абразивы, например, Soft Scrub. Не забудьте смыть остатки со стекла лампы перед ее повторной установкой.
Перед очисткой обязательно полностью отключайте лампу и давайте ей охладиться.


Цоколи ламп

Цоколи ламп

Подбор ламп с подходящим цоколем крайне важен для правильной установки лампы. На картинке выше изображено большинство видов цоколей, используемых для производства наших ламп. В наличии также имеется большое количество других вариантов цоколей. Свяжитесь с компанией, и мы предоставим вам чертежи с указанием размеров.

smart-uv.ru

История открытия

Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13-го века в его труде. Атмосфера описанной им местности Bhootakasha содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть невооружённым глазом.

Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета.В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также актиническим излучением. Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Македонио Меллони и др.

Подтипы

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделен на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348)[1] даёт следующие определения:

Наименование Аббревиатура Длина волны в нанометрах Количество энергии на фотон
Ближний NUV 400 нм — 300 нм 3.10 — 4.13 эВ
Средний MUV 300 нм — 200 нм 4.13 — 6.20 эВ
Дальний FUV 200 нм — 122 нм 6.20 — 10.2 эВ
Экстремальный EUV, XUV 121 нм — 10 нм 10.2 — 124 эВ
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон UVA 400 нм — 315 нм 3.10 — 3.94 эВ
Ультрафиолет B, средневолновой UVB 315 нм — 280 нм 3.94 — 4.43 эВ
Ультрафиолет С, коротковолновой UVC 280 нм — 100 нм 4.43 — 12.4 эВ

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «черным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения.

Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.

Воздействие на здоровье человека

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

  • Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
  • УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
  • Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.

Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Действие на кожу

Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.

Длительное воздействие ультрафиолетового излучения может способствовать развитию меланомы и преждевременному старению.

Действие на сетчатку глаза

Ультрафиолетовое излучение практически неощутимо для глаз человека, но при интенсивном облучении вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки). Мягкий ультрафиолет (300-380 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста[2]. Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают.

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 твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм[3]; в более коротковолновой области прозрачны лишь cпециальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще 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 с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природные источники

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

  • от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (см. озоновые дыры)
  • от высоты Солнца над горизонтом
  • от высоты над уровнем моря
  • от атмосферного рассеивания
  • от состояния облачного покрова
  • от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др.).Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:

  • Эритемные лампы были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.

Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ < 300нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305—315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на коньюктиву (слизистую оболочку глаза). Отметим, что в номенклатуре УФ ИИ фирмы Philips присутствуют ЛЛ типа TL12 с предельно близкими к ЛЭ30 спектральными характеристиками, которые наряду с более «жесткой» УФ ЛЛ типа TL01 используются в медицине для лечения фотодерматозов. Диапазон существующих УФ ИИ, которые используются в фототерапевтических установках, достаточно велик; наряду с указанными выше УФ ЛЛ, это лампы типа ДРТ или специальные МГЛ зарубежного производства, но с обязательной фильтрацией УФС излучения и ограничением доли УФВ либо путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

  • В странах Центральной и Северной Европы, а также в России достаточно широкое распространение получили УФ ОУ типа «Искусственный солярий, в которых используются УФ ЛЛ, вызывающие достаточно быстрое образование загара. В спектре «загарных» УФ ЛЛ преобладает «мягкое» излучение в зоне УФА Доля УФВ строго регламентируется, зависит от вида установок и типа кожи (в Европе различают 4 типа человеческой кожи от «кельтского» до «средиземноморского») и составляет 1-5 % от общего УФ излучения. ЛЛ для загара выпускаются в стандартном и компактном исполнении мощностью от 15 до 160 Вт и длиной от 30 до 180 см.
  • В 1980 г. американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют сокращенно SAD (Seasonal Affective Disorder — Сезонозависимое расстройство) Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением. По оценкам специалистов, синдрому SAD подтверждено ~ 10-12 % населения земли и прежде всего жители стран Северного полушария. Известны данные по США: в Нью-Йорке — 17 %, на Аляске — 28 %, даже во Флориде — 4 %. По странам Северной Европы данные колеблются от 10 до 40 %.

В связи с тем, что SAD является, бесспорно, одним из проявлений «солнечной недостаточности», неизбежен возврат интереса к так называемым лампам «полного спектра», достаточно точно воспроизводящим спектр естественного света не только в видимой, но и в УФ области. Ряд зарубежных фирм включило ЛЛ полного спектра в свою номенклатуру, например, фирмы Osram и Radium выпускают подобные УФ ИИ мощностью 18, 36 и 58 Вт под названиями, соответственно, «Biolux» и «Biosun», спектральные характеристик которых практически совпадают. Эти лампы, естественно, не обладают «антирахитным эффектом», но помогают устранять у людей ряд неблагоприятных синдромов, связанных с ухудшением здоровья в осенне-зимний период и могут также использоваться в профилактических целях в ОУ школ, детских садов, предприятий и учреждений для компенсации «светового голодания». При этом необходимо напомнить, что ЛЛ «полного спектра» по сравнению c ЛЛ цветности ЛБ имеют световую отдачу примерно на 30 % меньше, что неизбежно приведет к увеличению энергетических и капитальных затрат в осветительно-облучательной установке. Проектирование и эксплуатация подобных установок должны осуществляться с учетом требований стандарта CTES 009/E:2002 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем».

  • Весьма рациональное применение найдено УФЛЛ, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), которые могут являться переносчиками заболеваний и инфекций, приводить к порче продуктов и изделий.

Эти УФ ЛЛ используются в качестве ламп-аттрактантов в специальных устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.

  • Ртутно-кварцевая лампа
  • Люминесцентные лампы «дневного света» (имеют небольшую УФ-составляющую из ртутного спектра)
  • Эксилампа
  • Светодиод

Лазерные источники

Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Однако область ультрафиолета сложна для лазерной генерации, поэтому здесь не существует столь же мощных источников, как в видимом и инфракрасном диапазонах. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях.

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргонный лазер[4], азотный лазер[5] и др.), конденсированные инертные газы[6], специальные кристаллы, органические сцинтилляторы[7], либо свободные электроны, распространяющиеся в ондуляторе[8].

В 2010 году был впервые продемонстрирован лазер на свободных электронах, генерирующий когерентные фотоны с энергией 10 эВ (соответствующая длина волны — 124 нм), то есть в диапазоне вакуумного ультрафиолета[9].

Деградация полимеров и красителей

Многие полимеры, используемые в товарах народного потребления, деградируют под действием УФ света. Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света. Проблема проявляется в исчезновении цвета, потускнению поверхности, растрескиванию, а иногда и полному разрушению самого изделия. Скорость разрушения возрастает с ростом времени воздействия и интенсивности солнечного света.

Описанный эффект известен как УФ старение и является одной из разновидностей старения полимеров. К чувствительным полимерам относятся термопластики, такие как, полипропилен, полиэтилен, полиметилметакрилат (органическое стекло), а также специальные волокна, например, арамидное волокно. Поглощение УФ приводит к разрушению полимерной цепи и потере прочности в ряде точек структуры. Воздействие УФ на полимеры используется в нанотехнологиях, трансплантологии, рентгенолитографии и др. областях для модификации свойств (шероховатость, гидрофобность) поверхности полимеров. Например, известно сглаживающее действие вакуумного ультрафиолета (ВУФ) на поверхность полиметилметакрилата.[10]

Сфера применения

Чёрный свет

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми 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 темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением

Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 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 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

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.

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 водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

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. Озониpование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.[11]

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. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

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

В настоящее время в развивающихся станах, 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[12][13].

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 отраженного 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 «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) 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.» (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 и «Горное солнце»

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.

Ультрафиолет в реставрации

Один из главных инструментов экспертов — ультрафиолетовое, рентгеновское и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовые лучи позволяют определить старение лаковой пленки — более свежий лак в ультрафиолете выглядит темнее. В свете большой лабораторной ультрафиолетовой лампы более темными пятнами проступают отреставрированные участки и кустарно переписанные подписи. Рентгеновские лучи задерживаются наиболее тяжелыми элементами. В человеческом теле это костная ткань, а на картине — белила. Основой белил в большинстве случаев является свинец, в XIX веке стали применять цинк, а в XX-м — титан. Все это тяжелые металлы. В конечном счете, на пленке мы получаем изображение белильного подмалевка. Подмалевок — это индивидуальный «почерк» художника, элемент его собственной уникальной техники. Для анализа подмалевка используются базы рентгенограмм картин великих мастеров. Также эти снимки применяются для распознания подлинности картины.

dikc.academic.ru


Categories: Свет

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.