Действие уфл используют в приборах. Что важно знать о солнечном излучении: УФ А и УФ В

Жизнь людей, растений и животных находится в тесной связи с Солнцем. Оно испускает излучение, имеющее особые свойства. Незаменимым и жизненно необходимым считается ультрафиолет. При его недостатке начинаются крайне нежелательные процессы в организме, а строго дозированное количество может излечить от тяжелых болезней.

Поэтому ультрафиолетовая лампа для домашнего использования необходима многим. Поговорим о том, как выбрать ее правильно.

Ультрафиолетовым называется невидимое для человека излучение, занимающее область между рентгеновским и видимым спектром. Длины составляющих его волн находятся в диапазоне от 10 и до 400 нанометров. Физики условно делят ультрафиолетовый спектр на ближний и дальний, а так же выделяют три типа составляющих его лучей. Излучение С относят к жесткому, при относительно длительном воздействии оно способно убивать живые клетки.

В природе оно практически не встречается, разве что высоко в горах. Но может быть получено в искусственных условиях. Излучение В считается средним по жесткости. Именно оно воздействует на людей в середине жаркого летнего дня. При неумеренном использовании способно причинить вред. И, наконец, самые мягкие и полезные – лучи типа А. Они способны даже вылечить человека от некоторых заболеваний.

Ультрафиолет имеет широкое применение в медицине и других областях. Прежде всего, потому, что в его присутствии в организме вырабатывается витамин D, необходимый для нормального развития ребенка и здоровья взрослых людей. Этот элемент делает кости крепче, усиливает иммунитет и дает возможность организму правильно усваивать ряд необходимых микроэлементов.

Кроме того, медики доказали, что под действием ультрафиолета в мозгу синтезируется серотонин, гормон счастья. Именно поэтому мы так любим солнечные деньки и впадаем в подобие депрессии, когда небо затянуто тучами. Помимо этого ультрафиолет используется в медицине как бактерицидное, антимиотическое и мутагенное средство. Известно и лечебное действие излучения.

Излучение ультрафиолетового спектра неоднородно. Физики выделяют три группы составляющих его лучей. Самые опасные для живого лучи группы С, самое жесткое излучение

Направленные на определенный участок строго дозированные лучи дают хороший терапевтический эффект при целом ряде заболеваний. Появилась новая отрасль – лазерная биомедицина, в которой используется ультрафиолет. Он используется для диагностики недугов и для контроля состояния органов после проведения операций.

Широкое применение УФ-излучение нашло и в косметологии, где оно чаще всего применяется для получения загара и борьбы с некоторыми проблемами кожи.

Не стоит недооценивать дефицит ультрафиолета. При его появлении человек страдает от авитаминоза, снижается иммунитет и диагностируются сбои в функционировании нервной системы. Формируется склонность к депрессиям и психическая неустойчивость. Учитывая все эти факторы, для желающих были разработаны и выпускаются бытовые варианты ультрафиолетовых ламп самого разного назначения. Познакомимся с ними поближе.

Облучение жестким ультрафиолетом в целях дезинфекции помещений десятки лет с успехом применяется в медицине. Подобные мероприятия можно проводить и в домашних условиях

УФ-лампы: какие они бывают

Выпускаются особые ультрафиолетовые лампы, предназначенные для нормального роста растений, страдающих от недостатка солнечного света

При этом нужно понимать, что уничтожение происходит только в зоне досягаемости лучей, которые, к сожалению, не способны проникать очень глубоко в стену или обивку мягкой мебели. Для борьбы с микроорганизмами требуется различное по длительности воздействие. Хуже всего его переносят палочки и кокки. Максимально устойчивы к ультрафиолету простейшие микроорганизмы, споровые бактерии и грибы.

Тем не менее, если грамотно подобрать время облучения, можно полностью продезинфицировать помещение. Для этого потребуется в среднем 20 минут. За это время можно избавиться от болезнетворных микроорганизмов, плесневых и грибковых спор и т.п.

Для быстрой и эффективной сушки различных видов маникюрного гель-лака используются специальные ультрафиолетовые лампы

Принцип действия стандартной уф-лампы предельно прост. Она представляет собой наполненную газообразной ртутью колбу. На ее концах закрепляются электроды.

При подаче напряжения между ними образуется электрическая дуга, которая испаряет ртуть, что становится источником мощной световой энергии. В зависимости от конструкции устройства различаются его основные характеристики.

Кварцевые излучающие приборы

Колба для этих ламп изготавливается из кварца, что оказывает непосредственное влияние на качество их излучения. Они испускают лучи в «жестком» уф-диапазоне 205-315 нм. По этой причине кварцевые приборы оказывают эффективное обеззараживающее воздействие. Они очень хорошо справляются со всеми известными бактериями, вирусами, другими микроорганизмами, одноклеточными водорослями, спорами разных видов плесени и грибов.

Ультрафиолетовые лампы открытого типа могут быть компактными. Такие приборы очень хорошо обеззараживают одежду, обувь и другие предметы

Нужно знать, что уф-волны, имеющие длину менее 257 нм активируют процесс образования озона, который считается сильнейшим окислителем. Благодаря этому в процессе обеззараживания ультрафиолет действует вместе с озоном, что дает возможность уничтожить микроорганизмы быстро и эффективно.

Однако у таких ламп есть значимый минус. Их воздействие опасно не только для патогенной микрофлоры, но и для всех живых клеток. Это означает, что в процессе дезинфекции животные, люди и растения должны быть удалены из области действия лампы. Учитывая название прибора, процедуру обеззараживания им называют кварцеванием.

Оно применяется для дезинфекции больничных палат, операционных, предприятий общепита, производственных помещений и т.д. Одновременное использование озонирования позволяет предупреждать развитие патогенной микрофлоры и гниение, дольше сохранять свежесть продуктов на складах или в магазинах. Такие лампы могут использоваться в терапевтических целях.

Бактерицидные ультрафиолетовые излучатели

Основное отличие от описанного выше устройства – материал колбы. У бактерицидных ламп она выполнена из увиолевого стекла. Этот материал хорошо задерживает волны «жесткого» диапазона, благодаря чему озон при работе оборудования не образуется. Таким образом дезинфицирование производится только благодаря воздействию более безопасного мягкого излучения.

Увиолевое стекло, из которого изготовлена колба бактерицидных ламп, полностью задерживает жесткое излучение. По этой причине прибор менее эффективен

Такие устройства не представляют большой угрозы для людей и животных, но время и воздействия на патогенную микрофлору должно быть значительно увеличено. Такие приборы рекомендуется применять в домашних условиях. В медицинских учреждениях и приравненных к ним заведениях они могут функционировать постоянно. При этом необходимо закрывать лампы особым кожухом, который будет направлять свечение вверх.

Это необходимо для защиты зрения посетителей и работников. Бактерицидные лампы абсолютно безопасны для органов дыхания, поскольку не выделяют озон, но потенциально вредны для роговицы глаза. Длительное воздействие на нее может приводить к ожогу, что со временем даст ухудшение зрения. По этой причине желательно во время работы устройства пользоваться специальными очками, защищающими глаза.

Приборы амальгамного типа

Усовершенствованные, а потому более безопасные в использовании ультрафиолетовые лампы. Их особенность заключается в том, что ртуть внутри колбы присутствует не в жидком, а в связанном состоянии. Она входит в состав твердой амальгамы, покрывающей внутреннюю поверхность лампы.

Амальгама представляет собой сплав из индия и висмута с добавлением ртути. В процессе нагревания последняя начинает испаряться и излучать при этом ультрафиолет.

Внутри ламп ультрафиолетовых амальгамного типа находится сплав с содержанием ртути. Благодаря тому, что вещество связано, прибор полностью безопасен даже после повреждения колбы

В процессе работы приборов амальгамного типа исключено выделение озона, что делает их безопасными. Бактерицидный эффект очень высок. Конструктивные особенности таких ламп делают их безопасными и в случае небрежного обращения. Если холодная колба по какой-либо причине будет разбита, ее можно просто выбросить в ближайший мусорный контейнер. В случае повреждения целостности горящей лампы все немного сложнее.

Из нее выйдут пары ртути, поскольку они амальгама горячая. Однако их количество минимально и вреда они не причинят. Для сравнения, если разобьется бактерицидное или кварцевое устройство, существует реальная угроза здоровью.

Каждая из них содержит порядка 3 г жидкой ртути, которая при разлитии может представлять опасность. По этой причине такие лампы должны быть утилизированы особым способом, а место, где разлита ртуть, обрабатывается специалистами.

Еще одно преимущество амальгамных приборов заключается в их долговечности. По сравнению с аналогами их срок службы минимум в два раза выше. Это связано с тем, что колбы, изнутри покрытые амальгамой, не теряют прозрачность. Тогда как лампы с жидкой ртутью постепенно покрываются плотным мало прозрачным налетом, что значительно сокращает срок их службы.

Как не ошибиться в выборе прибора

Прежде, чем принимать решение о покупке прибора, следует точно определиться, действительно ли он так необходим. Покупка будет совершенно оправдана, если есть некоторые показания. Лампа может использоваться для дезинфекции помещений, воды, предметов общего пользования и т.д.

Нужно понимать, что слишком увлекаться этим не стоит, поскольку жизнь в стерильных условиях очень неблагоприятно сказывается на иммунитете, особенно детском.

Перед покупкой ультрафиолетовой лампы нужно определиться для каких целей она будет использоваться. Нужно понимать, что использовать ее нужно очень осторожно и только посоветовавшись с врачом

Поэтому медики рекомендуют разумно использовать прибор в семьях с часто болеющими детьми в период сезонных заболеваний. Устройство будет полезно в процессе ухода за лежачими больными, поскольку позволяет не только дезинфицировать комнату, но и помогает бороться с пролежнями, устраняет неприятные запахи и т.д. УФ-лампа способна вылечить некоторые заболевания, но в этом случае она используется только по рекомендации врача.

Ультрафиолет помогает при воспалениях ЛОР-органов, дерматитах различного происхождения, псориазе, неврите, рахите, гриппе и простудных заболеваниях, при лечении язв и труднозаживающих ран, гинекологических проблемах. Возможно домашнее использование уф-излучателей в косметологических целях. Таким способом можно получить красивый загар и избавиться от проблем с кожей, высушить покрытые особым лаком ногти.

Помимо этого выпускаются специальные лампы для обеззараживания воды и приборы, стимулирующие рост домашних растений. Все они имеют специфические особенности, которые не позволяют использовать их не по назначению. Таким образом, ассортимент бытовых уф-ламп очень большой. Универсальных вариантов среди них довольно мало, поэтому перед покупкой нужно точно знать, для каких целей и как часто будет использоваться прибор.

Ультрафиолетовая лампа закрытого типа — наиболее безопасный для находящихся в помещении вариант. Схема ее действия представлена на рисунке. Воздух проходит дезинфекцию внутри защитного корпуса

Кроме этого существует ряд факторов, которые обязательно учитываются при выборе.

Тип бытовой уф-лампы

Для работы в домашних условиях производители выпускают три типа оборудования:

• Открытые лампы. Ультрафиолет от источника распространяется беспрепяственно. Использование таких приборов ограничивается характеристиками лампы. Чаще всего их включают на строго определенное время, животные и люди удаляются из помещения.
• Закрытые устройства или рециркуляторы. Воздух подается внутрь защищенного корпуса прибора, где дезинфицируется, после чего поступает в помещение. Такие лампы не опасны для окружающих, поэтому могут работать в присутствии людей.
• Специализированное оборудование, предназначенное для выполнения определенных задач. Чаще всего комплектуется набором насадок-тубусов.

Способ крепления устройства

Производитель предлагает выбрать подходящую модель из двух основных вариантов: стационарного и мобильного. В первом случае предусматривается закрепление устройства на выбранном для этого месте. Перемещений не планируется. Такие приборы могут закрепляться к потолку либо к стене. Последний вариант более востребован. Отличительная черта стационарных приборов – большая мощность, позволяющая обработать комнату значительной площади.

Более мощные, как правило, приборы со стационарным креплением. Они монтируются на стену или на потолок так, чтобы при работе охватывать всю площадь помещения

Чаще всего в таком исполнении выпускают закрытые лампы-рециркуляторы. Мобильные устройства отличаются меньшей мощностью, но при этом их можно легко перемещать на другое место. Это могут быть как закрытые, так и открытые лампы. Последние особенно удобны для дезинфекции небольших пространств: плательных шкафов, ванных и туалетных комнат и т.п. Мобильные приборы обычно устанавливают на полу или на столах, что довольно удобно.

Причем напольные модели имеют большую мощность и вполне способны обработать комнату внушительных размеров. Большая часть специализированного оборудования относится к мобильному виду. Относительно недавно появились интересные модели уф-излучателей. Это своеобразные гибриды светильника и бактерицидной лампы с двумя два рабочими режимами. Они работают как осветительные приборы или обеззараживают комнату.

Мощность ультрафиолетового излучателя

Для правильного использования уф-лампы важно, чтобы ее мощность соответствовала размерам помещения, в котором она будет использоваться. Производитель обычно указывает в техническом паспорте изделия так называемый «охват помещения». Это площадь, которая оказывается под воздействием прибора. Если такой информации нет, будет обозначена мощность устройства.

От мощности зависит зона охвата оборудования и время его воздействия. При выборе уф-лампы это обязательно нужно учесть

В среднем для помещений объемом до 65 куб. м будет достаточно прибора мощностью 15 Вт. Это означает, что такую лампу можно смело приобретать, если площадь обрабатываемых комнат составляет от 15 до 35 кв. м при высоте не более 3 м. Более мощные экземпляры, выдающие 36 Вт, нужно приобретать для помещений площадью 100-125 куб. м при стандартной высоте потолков.

Самые популярные модели уф-ламп

Ассортимент ультрафиолетовых излучателей, предназначенных для домашнего использования, достаточно широк. Отечественные производители выпускают качественную, эффективную и вполне приемлемую по цене технику. Рассмотрим несколько таких устройств.

Различные модификации аппарата Солнышко

Под этой маркой выпускаются кварцевые излучатели открытого типа различной мощности. Большинство моделей предназначено для дезинфекции поверхностей и пространства, площадь которого не больше 15 кв. м. Кроме того, прибор может использоваться для терапевтического облучения взрослых и детей старше трехлетнего возраста. Устройство многофункционально, поэтому считается универсальным.

Ультрафиолетовый излучатель Солнышко пользуется особой популярностью. Это универсальное устройство способно дезинфицировать пространство и выполнять терапевтические процедуры для чего комплектуется набором специальных насадок

Корпус оснащен особым защитным экраном, который используется при проведении лечебных процедур и снимается при дезинфекции помещения. В зависимости от модели оборудование оснащается набором специальных насадок или тубусов для проведения различных терапевтических процедур.

Компактные излучатели Кристалл

Еще один образец отечественного производства. Представляет собой мобильное устройство небольших размеров. Предназначено исключительно для дезинфекции пространства, объем которого не превышает 60 куб. м. Этим параметрам соответствует комната стандартной высоты площадью не больше 20 кв. м. Устройство представляет собой лампу открытого типа, поэтому требует грамотного обращения.

Компактный мобильный уф-излучатель Кристалл очень удобен в использовании. Важно не забыть удалить из зоны его действия растения, животных и людей

На время работы оборудования из зоны его действия следует обязательно удалять растения, животных и людей. Конструктивно прибор очень прост. Отсутствует таймер и система автоматического отключения. По этой причине пользователь должен самостоятельно следить за временем работы аппарата. При необходимости уф-лампа может быть заменена на стандартную люминесцентную и тогда оборудование будет работать как обычный светильник.

Бактерицидные рециркуляторы серии РЗТ и ОРББ

Это мощные устройства закрытого типа. Предназначены для дезинфекции и очистки воздуха. Приборы оснащаются уф-лампой, которая находится внутри закрытого защитного корпуса. Воздух всасывается внутрь устройства под действием вентилятора, после обработки подается наружу. Благодаря этому прибор может функционировать в присутствии людей, растений или животных. Они не получают негативного воздействия.

В зависимости от модели устройства могут дополнительно оснащаться фильтрами, задерживающими частички загрязнения и пыль. Оборудование в основном выпускается в виде стационарных приборов с настенным креплением, встречаются и потолочные варианты. В некоторых случаях устройство можно снять со стены и разместить на столе.

Выводы и полезное видео по теме

Знакомимся с уф-лампами Солнышко:

Как работает бактерицидная лампа Кристалл:

Правильно выбираем ультрафиолетовый излучатель для дома:

Ультрафиолет необходим каждому живому существу. К сожалению, не всегда его можно получить в достаточном количестве. Кроме того, уф-лучи – мощное оружие против самых разных микроорганизмов и патогенной микрофлоры. Поэтому многие задумываются о покупке бытового ультрафиолетового излучателя. Делая выбор не нужно забывать о том, что пользоваться прибором нужно предельно аккуратно. Необходимо строго соблюдать рекомендации врачей и не переусердствовать. Большие дозы ультрафиолета очень опасны для всего живого.

Применение ультрафиолетового излучения мы чаще всего наблюдаем в косметических и медицинских целях. Также ультрафиолетовое излучение используется при печати, при обеззараживании и дезинфекции воды и воздуха, при необходимости полимеризации и изменения физического состояния материалов.

Ультрафиолетовое излечение – это вид излучения, который имеет определенную длину волны и занимает промежуточное положение между рентгеновским и фиолетовой зоной видимого излучения. Такое излучение является невидимым для человеческого глаза. Однако благодаря своим свойствам, такое излучение получило очень широкое распространение и применяется во многих областях.

В настоящее время многие ученые целенаправленно изучают действие ультрафиолетового излучения на многие процессы жизнедеятельности, в том числе обменные, регуляторные, трофические. Известно, что ультрафиолетовое излучение благотворно воздействует на организм при некоторых заболеваниях и нарушениях, способствуя лечению . Именно поэтому оно получило широкое применение в области медицины.

Благодаря трудам многих ученых было изучено воздействие ультрафиолетового излучения на биологические процессы в организме человека, чтобы можно было этими процессами управлять.

Защита от ультрафиолетового излучения является необходимой в тех случаях, когда кожа подвергается длительному воздействию солнечных лучей.

Считается, что именно ультрафиолетовые лучи ответственны за фотостарение кожи, а также за развитие канцерогенеза, поскольку при их воздействии образуется много свободных радикалов , пагубно влияющих на все процессы в организме.
К тому же, при применении ультрафиолетового излучения весьма велик риск повреждения цепей ДНК, а это уже может привести к очень трагическим последствиям и возникновению таких страшных заболеваний, как рак и другие.

А вы знаете, какие могут быть полезны для человека? О таких свойствах, а также о свойствах, ультрафиолетового излучения, позволяющих использовать его в различных производственных процессах вы сможете узнать все из нашей статьи.

У нас также доступен обзор . Прочитайте наш материал и вы поймете все основные различия между естественными и искусственными источниками света.

Основным естественным источником такого вида излучения является Солнце . А среди искусственных различают несколько видов:

• Эритемные лампы (придуманы еще 60-х годах, используются, в основном, для компенсации недостаточности естественного ультрафиолетового излучения. Например, для предотвращения рахита у детей, для облучения молодого поколения сельскохозяйственных животных, в фотариях)
• Ртутно-кварцевые лампы
• Эксилампы
• Бактерицидные лампы
• Люминесцентные лампы
• Светодиоды

Множество ламп, излучающих в ультрафиолетовом диапазоне предназначены для освещения помещений и других объектов, а принцип их действия связан с ультрафиолетовым излучением, которое разными способами преобразуется в видимый свет .

Способы генерирования ультрафиолетового излучения:

• Температурное излучение (применяется в лампах накаливания)
• Излучение, создающееся благодаря движущимся в электрическом поле газам и парам металлов (применяется в ртутных и газоразрядных лампах)
• Люминесценция (применяется в эритемных, бактерицидных лампах)

Применение ультрафиолетового излучения в силу его свойств

Промышленность выпускает множество видов ламп для различных способов применения ультрафиолетового излучения:

• Ртутные
• Водородные
• Ксеноновые

Основные свойства УФ — излучения, которые обуславливают его применение:

• Высокая химическая активность (способствует ускорению многих химических реакций, а также ускорению биологических процессов в организме):
  Под воздействие ультрафиолетового излучения в коже образуется витамин D, серотонин, улучшается тонус и жизнедеятельность организма.
• Способность убивать различные микроорганизмы (бактерицидное свойство):
  Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения способствует дезинфекции воздуха, особенно в таких местах, где собирается много людей (больницы, школы, высшие учебные заведения, вокзалы, метро, большие магазины).
  Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением также пользуется большим спросом, поскольку дает неплохие результаты. При таком способе очистки вода не приобретает неприятный запах и вкус. Это великолепно подходит для очистки воды в рыбных хозяйствах, бассейнах.
  Часто используют метод ультрафиолетового обеззараживания при обработке хирургических инструментов .
• Способность вызывать люминесценцию некоторых веществ:
  Благодаря такому свойству эксперты-криминалисты обнаруживают следы крови на различных предметах. А также благодаря специальной краске можно обнаруживать меченые купюры, которые применяют в операциях по борьбе с коррупцией.

Применение ультрафиолетового излучения фото

Ниже приводим фотографии по теме статьи «Применение ультрафиолетового излучения». Для открытия галереи фотографий достаточно нажать на миниатюру изображения.

И фиолетовый), ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн λ 400-10 нм. Вся область ультрафиолетового излучения условно делится на ближнюю (400-200 нм) и далёкую, или вакуумную (200-10 нм); последнее название обусловлено тем, что ультрафиолетовое излучение этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.

Ближнее ультрафиолетовое излучение открыто в 1801 году немецким учёным Н. Риттером и английским учёным У. Волластоном по фотохимическому действию этого излучения на хлористое серебро. Вакуумное ультрафиолетовое излучение обнаружено немецким учёным В. Шуманом при помощи построенного им вакуумного спектрографа с флюоритовой призмой (1885-1903) и безжелатиновых фотопластинок. Он получил возможность регистрировать коротковолновое излучение до 130 нм. Английский учёный Т. Лайман, впервые построив вакуумный спектрограф с вогнутой дифракционной решёткой, регистрировал ультрафиолетовое излучение с длиной волны до 25 нм (1924). К 1927 году был изучен весь промежуток между вакуумным ультрафиолетовым излучением и рентгеновским излучением.

Спектр ультрафиолетового излучения может быть линейчатым, непрерывным или состоять из полос в зависимости от природы источника ультрафиолетового излучения (см. Спектры оптические). Линейчатым спектром обладает УФ-излучение атомов, ионов или лёгких молекул (например, H 2). Для спектров тяжёлых молекул характерны полосы, обусловленные электронно-колебательно-вращательными переходами молекул (см. Молекулярные спектры). Непрерывный спектр возникает при торможении и рекомбинации электронов (см. Тормозное излучение).

Оптические свойства веществ.

Оптические свойства веществ в ультрафиолетовой области спектра значительно отличаются от их оптических свойств в видимой области. Характерной чертой является уменьшение прозрачности (увеличение коэффициента поглощения) большинства тел, прозрачных в видимой области. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм; в более коротковолновой области прозрачны лишь увиолевое стекло, сапфир, фтористый магний, кварц, флюорит, фтористый литий и некоторые другие материалы. Наиболее далёкую границу прозрачности (105 нм) имеет фтористый литий. Для λ < 105 нм прозрачных материалов практически нет. Из газообразных веществ наибольшую прозрачность имеют инертные газы, граница прозрачности которых определяется величиной их ионизационного потенциала. Самую коротковолновую границу прозрачности имеет гелий - 50,4 нм. Воздух непрозрачен практически при λ < 185 нм из-за поглощения кислородом.

Коэффициент отражения всех материалов (в том числе металлов) уменьшается с уменьшением длины волны излучения. Например, коэффициент отражения свеженапылённого алюминия, одного из лучших материалов для отражающих покрытий в видимой области спектра, резко уменьшается при λ < 90 нм (рис. 1) . Отражение алюминия значительно уменьшается также вследствие окисления поверхности. Для защиты поверхности алюминия от окисления применяются покрытия из фтористого лития или фтористого магния. В области λ < 80 нм некоторые материалы имеют коэффициент отражения 10-30% (золото, платина, радий, вольфрам и др.), однако при λ < 40 нм и их коэффициент отражения снижается до 1% и меньше.

Источники ультрафиолетового излучения.

Излучение накалённых до 3000 К твёрдых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощное ультрафиолетовое излучение испускает плазма газового разряда. При этом в зависимости от разрядных условий и рабочего вещества может испускаться как непрерывный, так и линейчатый спектр. Для различных применений ультрафиолетового излучения промышленность выпускает ртутные, водородные, ксеноновые и другие газоразрядные лампы, окна которых (либо целиком колбы) изготовляют из прозрачных для ультрафиолетового излучения материалов (чаще из кварца). Любая высокотемпературная плазма (плазма электрических искр и дуг, плазма, образующаяся при фокусировке мощного лазерного излучения в газах или на поверхности твёрдых тел, и так далее) является мощным источником ультрафиолетового излучения. Интенсивное ультрафиолетовое излучение непрерывного спектра испускают электроны, ускоренные в синхротроне (синхротронное излучение). Для ультрафиолетовой области спектра разработаны также оптические квантовые генераторы (лазеры). Наименьшую длину волны имеет водородный лазер (109,8 нм).

Естественные источники ультрафиолетового излучения - Солнце, звёзды, туманности и другие космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть ультрафиолетового излучения (λ > 290 нм) достигает земной поверхности. Более коротковолновое ультрафиолетовое излучение поглощается озоном, кислородом и другими компонентами атмосферы на высоте 30-200 км от поверхности Земли, что играет большую роль в атмосферных процессах. Ультрафиолетовое излучение звёзд и других космических тел, кроме поглощения в земной атмосфере, в интервале 91,2-20 нм практически полностью поглощается межзвёздным водородом.

Приёмники ультрафиолетового излучения.

Для регистрации ультрафиолетового излучения при λ > 230 нм используются обычные фотоматериалы. В более коротковолновой области к нему чувствительны специальные маложелатиновые фотослои. Применяются фотоэлектрические приёмники, использующие способность ультрафиолетового излучения вызывать ионизацию и фотоэффект: фотодиоды, ионизационные камеры, счётчики фотонов, фотоумножители и др. Разработан также особый вид фотоумножителей - каналовые электронные умножители, позволяющие создавать микроканаловые пластины. В таких пластинах каждая ячейка является каналовым электронным умножителем размером до 10 мкм. Микроканаловые пластины позволяют получать фотоэлектрические изображения в ультрафиолетовом излучении и объединяют преимущества фотографических и фотоэлектрических методов регистрации излучения. При исследовании ультрафиолетового излучения также используют различные люминесцирующие вещества, преобразующие ультрафиолетовое излучение в видимое. На этой основе созданы приборы для визуализации изображений в ультрафиолетовом излучении.

Применение ультрафиолетового излучения.

Изучение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области позволяет определять электронную структуру атомов, ионов, молекул, а также твёрдых тел. УФ-спектры Солнца, звёзд и др. несут информацию о физических процессах, происходящих в горячих областях этих космических объектов (см. Ультрафиолетовая спектроскопия, Вакуумная спектроскопия). На фотоэффекте, вызываемом ультрафиолетовым излучением, основана фотоэлектронная спектроскопия. Ультрафиолетовое излучение может нарушать химические связи в молекулах, в результате чего могут происходить различные химические реакции (окисление, восстановление, разложение, полимеризация и так далее, см. Фотохимия). Люминесценция под действием ультрафиолетового излучения используется при создании люминесцентных ламп, светящихся красок, в люминесцентном анализе и люминесцентной дефектоскопии. Ультрафиолетовое излучение применяется в криминалистике для установления идентичности красителей, подлинности документов и тому подобное. В искусствоведении ультрафиолетовое излучение позволяет обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставраций (рис. 2) . Способность многих веществ к избирательному поглощению ультрафиолетового излучения используется для обнаружения в атмосфере вредных примесей, а также в ультрафиолетовой микроскопии.

Мейер А., Зейтц Э., Ультрафиолетовое излучение, пер. с нем., М., 1952; Лазарев Д. Н., Ультрафиолетовая радиация и ее применение, Л. - М., 1950; Samson I. A. R., Techniques of vacuum ultraviolet spectroscopy, N. Y. - L. - Sydney, ; Зайдель А. Н., Шрейдер Е. Я., Спектроскопия вакуумного ультрафиолета, М., 1967; Столяров К. П., Химический анализ в ультрафиолетовых лучах, М. - Л., 1965; Бейкер А., Беттеридж Д., Фотоэлектронная спектроскопия, пер. с англ., М., 1975.

Рис. 1. Зависимости коэффициента отражения r слоя алюминия от длины волны.

Рис. 2. Спектры действия ультр. изл. на биообъекты.

Рис. 3. Выживаемость бактерий в зависимости от дозы ультрафиолетового излучения.

Биологическое действие ультрафиолетового излучения.

При действии на живые организмы ультрафиолетовое излучение поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных. В основе биологического действия ультрафиолетового излучения лежат химические изменения молекул биополимеров. Эти изменения вызываются как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и (в меньшей степени) образующимися при облучении радикалами воды и других низкомолекулярных соединений.

На человека и животных малые дозы ультрафиолетового излучения оказывают благотворное действие - способствуют образованию витаминов группы D (см. Кальциферолы), улучшают иммунобиологические свойства организма. Характерной реакцией кожи на ультрафиолетовое излучение является специфическое покраснение - эритема (максимальным эритемным действием обладает ультрафиолетовое излучение с λ = 296,7 нм и λ = 253,7 нм), которая обычно переходит в защитную пигментацию (загар). Большие дозы ультрафиолетового излучения могут вызывать повреждения глаз (фотоофтальмию) и ожог кожи. Частые и чрезмерные дозы ультрафиолетового излучения в некоторых случаях могут оказывать канцерогенное действие на кожу.

В растениях ультрафиолетовое излучение изменяет активность ферментов и гормонов, влияет на синтез пигментов, интенсивность фотосинтеза и фотопериодической реакции. Не установлено, полезны ли и тем более необходимы ли для прорастания семян, развития проростков и нормальной жизнедеятельности высших растений малые дозы ультрафиолетового излучения. Большие дозы ультрафиолетового излучения, несомненно, неблагоприятны для растений, о чём свидетельствуют и существующие у них защитные приспособления (например, накопление определённых пигментов, клеточные механизмы восстановления от повреждений).

На микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений ультрафиолетовое излучение оказывает губительное и мутагенное действие (наиболее эффективно ультрафиолетовое излучения с λ в пределах 280-240 нм). Обычно спектр летального и мутагенного действия ультрафиолетового излучения примерно совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот - ДНК и РНК (рис. 3, А) , в некоторых случаях спектр биологического действия близок к спектру поглощения белков (рис. 3, Б) . Основная роль в действии ультрафиолетового излучения на клетки принадлежит, по-видимому, химическим изменениям ДНК: входящие в её состав пиримидиновые основания (главным образом тимин) при поглощении квантов ультрафиолетовое излучение образуют димеры, которые препятствуют нормальному удвоению (репликации) ДНК при подготовке клетки к делению. Это может приводить к гибели клеток или изменению их наследственных свойств (мутациям). Определённое значение в летальном действии ультрафиолетового излучения на клетки имеют также повреждение биолеских мембран и нарушение синтеза различных компонентов мембран и клеточной оболочки.

Большинство живых клеток может восстанавливаться от вызываемых ультрафиолетовым излучением повреждений благодаря наличию у них систем репарации. Способность восстанавливаться от повреждений, вызываемых ультрафиолетовым излучением, возникла, вероятно, на ранних этапах эволюции и играла важную роль в выживании первичных организмов, подвергавшихся интенсивному солнечному ультрафиолетовому облучению.

По чувствительности к ультрафиолетовому излучению биологические объекты различаются очень сильно. Например, доза ультрафиолетового излучения, вызывающая гибель 90% клеток, для разных штаммов кишечной палочки равна 10, 100 и 800 эрг/мм 2 , а для бактерий Micrococcus radiodurans - 7000 эрг/мм 2 (рис. 4, А и Б) . Чувствительность клеток к ультрафиолетовому излучению в большой степени зависит также от их физиологического состояния и условий культивирования до и после облучения (температура, состав питательной среды и др.). Сильно влияют на чувствительность клеток к ультрафиолетовому излучению мутации некоторых генов. У бактерий и дрожжей известно около 20 генов, мутации которых повышают чувствительность к ультрафиолетовому излучению. В ряде случаев такие гены ответственны за восстановление клеток от лучевых повреждений. Мутации других генов нарушают синтез белка и строение клеточных мембран, тем самым повышая радиочувствительность негенетических компонентов клетки. Мутации, повышающие чувствительность к ультрафиолетовому излучению, известны и у высших организмов, в том числе у человека. Так, наследственное заболевание - пигментная ксеродерма обусловлено мутациями генов, контролирующих темновую репарацию.

Генетические последствия облучения ультрафиолетовым излучением пыльцы высших растений, клеток растений и животных, а также микроорганизмов выражаются в повышении частот мутирования генов, хромосом и плазмид. Частота мутирования отдельных генов, при действии высоких доз ультрафиолетового излучения, может повышаться в тысячи раз по сравнению с естественным уровнем и достигает нескольких процентов. В отличие от генетического действия ионизирующих излучений, мутации генов под влиянием ультрафиолетового излучения возникают относительно чаще, чем мутации хромосом. Благодаря сильному мутагенному эффекту ультрафиолетовое излучение широко используют как в генетических исследованиях, так и в селекции растений и промышленных микроорганизмов, являющихся продуцентами антибиотиков, аминокислот, витаминов и белковой биомассы. Генетическое действие ультрафиолетового излучения могло играть существенную роль в эволюции живых организмов. О применении ультрафиолетового излучения в медицине см. Светолечение.

Самойлова К. А., Действие ультрафиолетовой радиации на клетку, Л., 1967; Дубров А. П, Генетические и физиологические эффекты действия ультрафиолетовой радиации на высшие растения, М., 1968; Галанин Н. Ф., Лучистая энергия и ее гигиеническое значение, Л., 1969; Смит К., Хэнеуолт Ф., Молекулярная фотобиология, пер. с англ., М., 1972; Шульгин И. А., Растение и солнце, Л., 1973; Мясник М. Н., Генетический контроль радиочувствительности бактерий, М., 1974.

В сельскохозяйственном производстве для технологического воздействия оптическим излучением на живые организмы и рас­тения широко применяют специальные источники ультрафиоле­тового (100…380 нм) и инфракрасного (780…106 нм) излучения, а также источники фотосинтетически активного излучения (400…700 нм).

По распределению потока оптического излучения между раз­личными областями ультрафиолетового спектра различают источ­ники общего ультрафиолетового (100…380 нм), витального (280…315 нм) и преимущественно бактерицидного (100…280 нм) действия.

Источники общего ультрафиолетового излучения - дуговые ртут­ные трубчатые лампы высокого давления типа ДРТ (ртутно-кварцевые лампы). Лампа типа ДРТ представляет собой трубку из кварцевого стекла, в концы которой впаяны вольфрамовые элект­роды. В лампу вводится дозированное количество ртути и аргона. Для удобства крепления к арматуре лампы ДРТ снабжены метал­лическими держателями. Лампы ДРТ выпускаются мощностью 2330, 400, 1000 Вт.

Витальные люминесцентные лампы типа ЛЭ выполнены в виде цилиндрических трубок из увиолевого стекла, внутренняя поверх­ность которых покрыта тонким слоем люминофора, излучающего в ультрафиолетовой области спектра световой поток с длиной вол­ны 280…380 нм (максимум излучения в области 310…320 нм). Кро­ме сорта стекла, диаметра трубки и состава люминофора, трубча­тые витальные лампы конструктивно не отличаются от трубчатых люминесцентных ламп низкого давления и включаются в сеть с помощью тех же устройств (дросселя и стартера), что и люминес­центные лампы той же мощности. Лампы ЛЭ выпускаются мощностью 15 и 20 Вт. Кроме этого разработаны и витально-осветительные люминесцентные лампы.

Бактерицидные лампы - это источники коротковолнового ульт­рафиолетового излучения, большая часть которого (до 80 %) при­ходится на длину волны 254 нм. Конструкция бактерицидных ламп принципиально не отличается от трубчатых люминесцент­ных ламп низкого давления, но стекло с легирующими присадка­ми, применяемое для их изготовления, хорошо пропускает излу­чение в диапазоне спектра менее 380 нм. Кроме этого колба бакте­рицидных ламп не покрыта люминофором и имеет несколько уменьшенные размеры (диаметр и длину) по сравнению с анало­гичными люминесцентными лампами общего назначения одина­ковой мощности.

Бактерицидные лампы включают в сеть с помощью тех же уст­ройств, что и люминесцентные лампы.

Лампы повышенного фотосинтетически активного излучения . Эти лампы применяют при искусственном облучении растений. К ним относятся люминесцентные фотосинтетические лампы низкого давления типов ЛФ и ЛФР (Р означает рефлекторные), дуговые ртутные люминесцентные фотосинтетические высокого давления типа ДРЛФ, металлогалогенные дуговые ртутные высокого давле­ния типов ДРФ, ДРИ, ДРОТ, ДМЧ, дуговые ртутные вольфрамо­вые типа ДРВ.

Люминесцентные фотосинтетические лампы низкого давления типов ЛФ и ЛФР по конструкции аналогичны люминесцент­ным лампам низкого давления и отличаются от них только со­ставом люминофора, а следовательно, и спектром излучения. В лампах типа ЛФ относительно высокая плотность излучения лежит в диапазонах волн 400…450 и 600…700 нм, на которые приходится максимум спектральной чувствительности зеленых растений.

Лампы ДРЛФ конструктивно сходны с лампами типа ДРЛ, но в отличие от последних у них увеличено излучение в красной части спектра. Под слоем люминофора у ламп ДРЛФ есть отражающее покрытие, обеспечивающее требуемое распределение лучистого потока в пространстве.

Источником инфракрасного излучения в простейшем случае может служить обычная осветительная лампа накаливания . В ее спектре излучения инфракрасная область занимает почти 75 %, причем увеличить поток инфракрасных лучей можно за счет уменьшения на 10…15% подводимого к лампе напряжения или окраской колбы в синий или красный цвет. Однако основным ис­точником инфракрасного излучения являются специальные инф­ракрасные зеркальные лампы.

Инфракрасные зеркальные лампы (термоизлучатели) отлича­ются от обычных осветительных ламп параболоидной формой колбы и более низкой температурой нити накаливания. Относи­тельно низкая температура нити накаливания ламп-термоизлучателей позволяет сместить спектр их излучения в инфракрасную область и увеличить среднюю продолжительность горения до 5000 ч.

Внутренняя часть колбы таких ламп, прилегающая к цоколю, покрыта зеркальным слоем, что позволяет перераспределять и концентрировать в заданном направлении излучаемый инфра­красный поток. Для снижения интенсивности видимого излуче­ния нижнюю часть колбы некоторых инфракрасных ламп покры­вают красным или синим теплостойким лаком.

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

Деградация полимеров и красителей

Сфера применения

Чёрный свет

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.

Примечания

1. ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances . Архивировано из первоисточника 23 июня 2012.
2. Бобух, Евгений О зрении животных . Архивировано из первоисточника 7 ноября 2012. Проверено 6 ноября 2012.
3. Советская энциклопедия
4. В. К. Попов // УФН . - 1985. - Т. 147. - С. 587-604.
5. 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.
6. А. Г. Молчанов