Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение: Разница между Инфракрасным и Ультрафиолетовым излучением

Инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение

Инфракрасное излучение

Инфракрасные лучи были обнаружены за пределами красной границы, между длинноволновым и коротковолновым участками этой части спектра. 

Излучение занимают диапазон частот 3·10¹¹— 3,85·10¹⁴ Гц. Им соответствует длина волны 780 нм –1 мм.

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем. Изучая повышение температуры термометра, нагреваемого видимым светом, Гершель обнаружил наибольшее нагревание термометра вне области видимого света (за красной областью). Расщепив солнечный свет призмой, Гершель поместил термометр сразу за красной полосой видимого спектра и показал, что температура повышается, а следовательно, на термометр воздействует световое излучение, не доступное человеческому взгляду. Невидимое излучение, учитывая его место в спектре, было названо инфракрасным.

Фридрих Вильгельм Гершель, 1738 — 1822гг. — английский астроном немецкого происхождения. Первое и наиболее важное открытие Гершеля — открытие планеты Уран —1781 г. Изготовил самый большой телескоп своего времени (свыше 12 метров).

Основная характеристика этих не видимых глазу лучей – сильная тепловая энергия: ее непрерывно излучают все нагретые тела.

Источником инфракрасного излучения является излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях. Мощный источник инфракрасного излучения – Солнце, около 50% его излучения лежит в инфракрасной области. На инфракрасное излучение приходится значительная доля (от 70 до 80 %) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Инфракрасное излучение испускает электрическая дуга и различные газоразрядные лампы. Излучения некоторых лазеров лежит в инфракрасной области спектра.

Индикаторами инфракрасного излучения являются фото и терморезисторы, специальные фотоэмульсии.

Инфракрасное излучение используют:

• для сушки древесины, пищевых продуктов и различных лакокрасочных покрытий (инфракрасный нагрев),
• для сигнализации при плохой видимости,
• дает возможность применять оптические приборы, позволяющие видеть в темноте, а также при дистанционном управлении.
• Инфракрасные лучи используются для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника.
• Эти лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет, 
• особенности строения молекул вещества (спектральный анализ).
• Инфракрасная фотография применяется в биологии при изучении болезней растений,
• в медицине при диагностике кожных и сосудистых заболеваний,
• в криминалистике при обнаружении подделок. 

Положительное воздействие инфракрасного излучения проявляется в различных аспектах:

• уничтожаются некоторые виды вирусов;
• подавляется рост злокачественных образований;
• у больных диабетом повышается выработка инсулина;
• нейтрализуется результат воздействия вредных излучений, в частности, радиации и электромагнитных волн;
• улучшается состояние при кожных и других болезнях.

Ультрафиолетовое излучение

Существование лучей за фиолетовой границей спектра было доказано в 1801 году немецким ученым Иоганном Риттером. Изучая почернение хлористого серебра под действием видимого света, Риттер обнаружил, что серебро чернеет еще более эффективно в области, находящейся за фиолетовым краем спектра, где видимое излучение отсутствует. . Диапазон ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, составляет от 400 до 20 нм (8·10¹⁴  – 3·10¹⁶ Гц), однако до земной поверхности доходят только незначительная часть коротковолнового спектра – до 290 нм. 

УФ-излучение активно поглощается нуклеиновыми кислотами, следствием чего являются изменения важнейших показателей жизнедеятельности клеток – способности к росту и делению. Именно повреждение ДНК является главным компонентом механизма воздействия на организмы ультрафиолетовых лучей.
Основной орган нашего тела, на который действует ультрафиолетовое излучение – это кожа. Известно, что благодаря УФ-лучам запускается процесс образования витамина Д, который необходим для нормального усвоения кальция, а также синтезируются серотонин и мелатонин – важные гормоны, оказывающие влияние на суточные ритмы и настроение человека.

Источник ультрафиолетового излучения — валентные электроны атомов и молекул, также ускорено движущиеся свободные заряды. Излучение накаленных до температур — 3000 К твердых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощный источник ультрафиолетового излучения — любая высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетового излучения используются ртутные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы. Естественные источники ультрафиолетового излучения — Солнце, звезды, туманности и другие космические объекты. 

В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное, оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также вызывая загар. Большая доза ультрафиолетового излучения может вызвать ожог кожи и раковые новообразования (в 80 % излечимые). Кроме того, чрезмерное ультрафиолетовое излучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний. Ультрафиолетовое излучение оказывает также бактерицидное действие: под действие этого излучения гибнут болезнетворные бактерии.

Ультрафиолетовое излучение применяется в люминесцентных лампах, в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (спомощью ультрафиолетовых лучей можно обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставрации). Практически не пропускает ультрафиолетовое излучение оконное стекло, т.к. его поглощает оксид железа, входящий в состав стекла. По этой причине даже в жаркий солнечный день нельзя загореть в комнате при закрытом окне. 

Рентгеновское излучение

В стеклянный сосуд впаивались два электрода, к ним подводилось высокое напряжение. То, что от таких трубок  распространяются какие-то лучи, подозревалось давно. В 1879 году опытным путем  Крукс доказал, что речь идет именно о лучах: крест, используемый в опытах, отбрасывал на стекло отчетливую тень.  В 1897 году Томсоном доказано, что лучи представляют собой поток электронов, определив отношение заряда к массе частицы.

Рентген: «Вечером 8 ноября 1895 года я, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, я собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Почему он светился? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и в добавок закрыта черным чехлом их картона. Я еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, я забыл ее выключить. Нащупав рубильник, я выключил трубку. Исчезло и свечение экрана. Включил трубку вновь  и вновь появилось свечение. Значит свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом?  Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней. Оправившись от минутного изумления, я начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные  мной Х – лучами. С экраном в руках я начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора – два метра для этих лучей не преграда. Они легко проникали через книгу, стекло, станиоль. Лучи, попавшие на фотопластинку, засветили ее. Они не расходились вокруг трубки сферически, а имели определенное направление».

В 1901 году Рентген стал первым Нобелевским лауреатом. Х-лучи были названы рентгеновскими. Обнаружение дифракции рентгеновских лучей позволило оценить длину волны: λ≈10^-8 см. В современных условиях для получения рентгеновских лучей созданы специальные рентгеновские трубки, на которые подается высокое напряжение, порядка 50-200 кВ. Электроны, испускаемые накаленным катодом рентгеновской трубки, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между анодом и катодом и с большой скоростью ударяются об анод.

Спектры тормозного рентгеновского излучения

Причина возникновения излучения:  Вокруг летящих электронов существует магнитное поле, поскольку движение электронов представляет собой электрический ток. При резком торможении электрона в момент удара о препятствие магнитное поле электрона быстро изменяется и в пространство излучается электромагнитная волна.

Рентгеновское излучение относится к радиационному. Различные рентгеновские аппараты используются в медицинских учреждениях.  

При флюорографии грудной клетки, то действие излучения приведет к одномоментной дозе 370 мбэр. Еще больше даст рентгенография зуба – 3 бэр. Если задумали рентгеноскопию желудка, то вас ждет 30 бэр местного облучения. Дозы эти очень небольшие, организм человека успевает за короткий срок как бы залечить незначительные радиационные поражения и восстановить свое первоначальное состояние. Источником излучения являются экран компьютера, телевизора. Если смотреть передачи в течение года ежедневно по 3 часа, то это приведет к облучению дозой 0,1 мбэр.

Впервые дифракцию рентгеновских лучей наблюдали в 1913 г. Лауэр, Фридрих и Книппинг. Они рассматривали дифракцию рентгеновских лучей на кристаллах. В кристаллах выполняется условие, при котором период дифракционной решетки больше длины рентгеновского излучения.

Дифракция рентгеновских лучей от кристаллов используется для изучения состава спектра рентгеновского излучения (рентгеновская спектроскопия) и при исследовании кристаллических структур (рентгеноструктурный анализ).

Находя направления максимумов, которые получаются при дифракции рассматриваемого рентгеновского излучения от кристаллов, структура которых известна, находя длины волн. Проще всего для нахождения длин волн использовать кристаллы кубической системы. Межплоскостные расстояния при этом находят из плотности и относительной молекулярной массы кристалла.

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения

Инфоурок
›

Физика
›Презентации›Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения

2 слайд

Описание слайда:

Фредерик Уильям Гершель— выдающийся английский астроном немецкого происхождения. Прославился открытием планеты Уран, а также двух её спутников — Титании и Оберона. Он также является первооткрывателем двух спутников Сатурна и инфракрасного излучения. (1738 —1822)

3 слайд

Описание слайда:

Инфракрасное излучение Видимый спектр

4 слайд

Описание слайда:

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм). низкой интенсивности высокой интенсивности

5 слайд

Описание слайда:

Тепло – это инфракрасное излучение, испускаемое движущимися молекулами.

6 слайд

Описание слайда:

Свойства инфракрасных лучей: Инфракрасные лучи испускают все тела. Инфракрасное излучение обусловлено хаотическим движением молекул и атомов в любом веществе. Инфракрасные лучи имеют большую длину волны, чем красные лучи. Преломляются слабее красных лучей видимого спектра. Инфракрасные лучи подчиняются тем же законам что и видимый свет, НО резко отличаются от него по действию на вещество – тепловое действие.

7 слайд

Описание слайда:

Применение:

8 слайд

Описание слайда:

Иоганн Вильгельм Риттер — немецкий химик, физик, философ-романтик. (1776—1810)

9 слайд

Описание слайда:

Ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями.

10 слайд

Описание слайда:

Ультрафиолетовое излучение поглощается стеклом, поэтому для его исследования применяют линзы и призмы из кварца. Ультрафиолетовое излучение имеет меньшую длину волны, чем фиолетовые лучи. Преломляется сильнее фиолетовых лучей. Ультрафиолетовое излучение подчиняются тем же законам что и видимый свет, НО резко отличаются от него по действию на вещество наблюдается химическая и биологическая активность. Свойства ультрафиолетовых лучей

11 слайд

Описание слайда:

Применение:

Курс повышения квалификации

Курс профессиональной переподготовки

Учитель физики

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию:
Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс:
Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник:
Все учебники

Выберите тему:
Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала:

ДВ-427792

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Действие инфракрасного и ультрафиолетового излучения на человека.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 9Следующая ⇒

Инфракрасное излучение генерируется любым нагретым телом, температура которого определяет интенсивность и спектр излучаемой электромагнитной энергии. Нагретые тела, имеющие температуру выше 100oС, являются источником коротковолнового инфракрасного излучения.

В зависимости от длины волны изменяется проникающая способность инфракрасного излучения. Наибольшую проникающую способность имеет коротковолновое инфракрасное излучение (0,76-1,4 мкм), которое проникает в ткани человека на глубину в несколько сантиметров. Инфракрасные лучи длинноволнового диапазона (9-420 мкм) задерживаются в поверхностных слоях кожи.
Биологическое действие инфракрасного излучения

Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом — изменяется температура лёгких, головного мозга, почек и некоторых других органов человека.

Значительное изменение общей температуры тела (1,5-2oС) происходит при облучении инфракрасными лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань, коротковолновое излучение вызывает «солнечный удар». Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в глазах, нарушение координации движений, возможна потеря сознания. При интенсивном облучении головы происходит отёк оболочек и тканей мозга, проявляются симптомы менингита и энцефалита.

При воздействии на глаза наибольшую опасность представляет коротковолновое излучение. Возможное последствие воздействия инфракрасного излучения на глаза — появление инфракрасной катаракты.

Тепловая радиация повышает температуру окружающей среды, ухудшает её микроклимат, что может привести к перегреву организма.

Источники инфракрасного излучения

В производственных условиях выделение тепла возможно от:
плавильных, нагревательных печей и других термических устройств;
остывания нагретых или расплавленных металлов;
перехода в тепло механической энергии, затрачиваемой на привод основного технологического оборудования;
перехода электрической энергии в тепловую и т. п.

Естественным источником ультрафиолетового излучения (УФИ) является Солнце. Невидимые ультрафиолетовые (УФ) лучи появляются в источниках излучения с температурой выше 1500oС и достигают значительной интенсивности при температуре более 2000oС. Искусственными источниками УФИ являются газоразрядные источники света, электрические дуги (дуговые электропечи, сварочные работы), лазеры и др.

Для организма человека вредное влияние оказывает как недостаток ультрафиолетового излучения, так и его избыток. Воздействие на кожу больших доз УФ-излучения приводит к кожным заболеваниям (дерматитам). Повышенные дозы УФ-излучения воздействуют и на центральную нервную систему, отклонения от нормы проявляются в виде тошноты, головной боли, повышенной утомляемости, повышения температуры тела и др.

Ультрафиолетовое излучение с длиной волны менее 0,32 мкм отрицательно влияет на сетчатку глаз, вызывая болезненные воспалительные процессы. Уже на ранней стадии этого заболевания человек ощущает боль и чувство песка в глазах. Заболевание сопровождается слезотечением, возможно поражение роговицы глаза и развитие светобоязни («снежная» болезнь). При прекращении воздействия ультрафиолетового излучения на глаза симптомы светобоязни обычно проходят через 2-3 дня.

Недостаток УФ-лучей опасен для человека, так как эти лучи являются стимулятором основных биологических процессов организма. Наиболее выраженное проявление «ультрафиолетовой недостаточности» — авитаминоз, при котором нарушается фосфорно-кальциевый обмен и процесс костеобразования, а также происходит снижение работоспособности и защитных свойств организма от заболеваний. Подобные проявления характерны для осенне-зимнего периода при значительном отсутствии естественной ультрафиолетовой радиации («световое голодание»).

Классификация помещений и наружных установок по пожароопасности.

Производственные здания промышленных предприятий делятся на несгораемые, трудносгораемые, сгораемые.

Несгораемые под действием огня не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются (1,2,3 категории) за 2–3 часа. Они могут быть из следующих естественных неорганических материалов: асбест, гипсоволокнистые плиты, металлы и т.д.

Трудносгораемые при высокой температуре не воспламеняются, тлеют или обугливаются, продолжают гореть только при наличии огня. К ним относятся асфальтобетон, войлок, смоченный глиной, древесина, пропитанная сернокислым аммонием. Категория 4 – оштукатуренные деревянные материалы.

Сгораемые – при высокой температуре воспламеняются или тлеют и продолжают гореть после удаления источника огня. К этой категории относятся все органические материалы.

Аналогично классифицируются производственные здания предприятий: сгораемые, трудносгораемые и несгораемые.

Билет №5

1. Допустимое воздействие вредных факторов на человека. Принципы определения предельно допустимых воздействий вредных факторов.

Уровни воздействия на работаю­щих вредных производственных факторов нормированы предельно-допустимыми уровнями, значения которых указаны в соответствующих стандартах системы стандартов безопасности труда и санитарно-гигиенических правилах.

Предельно допустимое значе­ние вредного производственно­го фактора (по ГОСТ 12.0.002-80) — это предельное значение вели­чины вредного производствен­ного фактора, воздействие ко­торого при ежедневной регла­ментированной продолжитель­ности в течение всего трудового стажа не приводит к снижению работоспособности и заболева­нию как в период трудовой дея­тельности, так и к заболеванию в последующий период жизни, а также не оказывает неблагопри­ятного влияния на здоровье по­томства.

Конкретные производственные условия характеризуются совокупностью негативных факторов, а также различаются по уровням вредных факторов и риску проявления травмирующих факторов.

К особо опасным работам на промышленных предприятиях относят:

– монтаж и демонтаж тяжелого оборудования массой более 500 кг;

– транспортирование баллонов со сжатыми газами, кислот, щелочных металлов и других опасных веществ;

– ремонтно-строительные и монтажные работы на высоте более 1,5 м с применением приспособлений (лестниц, стремянок и т. п.), а также работы на крыше;

– земляные работы в зоне расположения энергетических сетей;

– работы в колодцах, тоннелях, траншеях, дымоходах, плавильных и нагревательных печах, бункерах, шахтах и камерах;

– монтаж, демонтаж и ремонт грузоподъемных кранов и подкрановых путей; такелажные работы по перемещению тяжеловесных и крупногабаритных предметов при отсутствии подъемных кранов;

– гидравлические и пневматические испытания сосудов и изделий;

– чистка и ремонт коллов, газоходов, циклонов и другого оборудования котельных установок, а также ряд других работ.

Источниками негативных воздействий на производстве являются не только технические устройства. На уровень травматизма оказывают влияние психофизическое состояние и действия работающих.

Воздействие негативных факторов производственной среды приводит к травмированию и профессиональным заболеваниям работающих.

Нормирование — это определение количественных показателей факторов окружающей среды, характеризующих безопасные уровни их влияния на состояние здоровья и условия жизни населения. Нормативу не могут быть установлены произвольно, они разрабатываются на основе всестороннего изучения взаимоотношений организма с соответствующими факторами окружающей среды. Соблюдение нормативов на практике способствует созданию благоприятных условий труда, быта и отдыха, снижению заболеваемости, увеличению долголетия и работоспособности всех членов общества.
В основу нормирования положены принципы сохранения постоянства внутренней среды организма (гомеостаза) и обеспечения его единства с окружающей средой, зависимости реакций организма от интенсивности и длительности воздействия факторов окружающей среды, пороговости в проявлении неблагоприятных эффектов, допустимости при исследовании воздействия факторов среды на организм человека и условия его жизни.
При обосновании нормативов используется комплекс физиологических, биохимических, физико-математических и других методов исследования для выявления начальных признаков вредного влияния факторов на организм. Особое внимание уделяется изучению отдаленных эффектов: онкогенного, мутагенного, аллергенного; влияния на половые железы, эмбрионы и развивающееся потомство. Окончательная апробация нормативов осуществляется при их использовании на практике путем изучения состояния здоровья людей, контактирующих с нормируемым фактором. Существуют методы учета комбинированного действия комплекса вредных факторов.
В зависимости от нормируемого фактора окружающей среды различают: предельно допустимые концентрации (ПДК), допустимые остаточные количества (ДОК), предельно допустимые уровни (ПДУ), ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ), предельно допустимые выбросы (ПДВ), предельно допустимые сбросы (ПДС) и др.
Предельно допустимый уровень фактора (ПДУ) — это тот максимальный уровень воздействия, который при постоянном действии в течение всего рабочего времени и трудового стажа не вызывает биологических изменений адаптационно-компенсаторных возможностей, психологических нарушений у человека и его потомства.
Нормативы являются составной частью санитарного законодательства и основой предупредительного и текущего санитарного надзора, а также служат критерием эффективности разрабатываемых и проводимых оздоровительных мероприятий по созданию безопасных условий среды обитания.

Читайте также:





Зачем нам ультрафиолетовое и инфракрасное излучение: польза, вред, влияние на человека

Солнечный свет – это совокупность различных типов излучений. Кроме видимой семицветной части спектра есть невидимый глазу диапазон. Сюда относится инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Ультрафиолетовое излучение и его особенности

Ультрафиолетовые лучи – это лучи, существующие за границей фиолетового спектра (от лат. ultra – сверх, свыше, по ту сторону). Их диапазон колеблется от 400 до 20 нм. Однако через земную атмосферу проходят только коротковолновые ультрафиолетовые лучи – не более 290 нм.

Этот тип излучения обладает не только тепловым эффектом, но и имеет фотохимическое воздействие. Ультрафиолет влияет на основные параметры жизнедеятельности клеток: их способность к делению, рост, скорость протекания в них биохимических процессов. Современные ученые считают, что именно благодаря УФ-излучению возникла жизнь на планете. С другой стороны, его избыток может привести к ранней гибели клеток и распаду органических веществ.

Инфракрасное излучение и его особенности

Инфракрасные лучи существуют за красной границей спектра. Они имеют выраженный тепловой эффект. Их длина волны колеблется от 780 до 10000 нм. Практически половина солнечной радиации приходится именно на инфракрасное излучение. Следует помнить, что все люди находятся под его непрерывным воздействием: ИК-лучи исходят от всех нагретых тел, чья температура выше абсолютного 0 (-273 °C). Это абсолютно естественное излучение, оно является неотъемлемой частью окружающей среды. Человеческое тело также участвует в этом обмене: оно постоянно поглощает и отдает ИК-лучи.

Влияние излучений на организм человека

При воздействии ИК-лучей начинается прилив крови к поверхности кожи. Доказано, что при недостатке теплового воздействия снижается иммунитет человека, запускаются механизмы старения. Положительное влияние ИК-излучения давно доказано. Оно имеет следующие эффекты:

· уничтожение болезнетворных бактерий;

· расширение сосудов;

· подавление роста опухолей;

· нейтрализация радиационного воздействия;

· улучшение состояния при различных заболеваниях;

· стимуляция иммунитета.

ИК-излучение широко используется в медицине. На его основе разработаны различные приборы. Например, аппараты Рикта сочетают в себе несколько типов излучения, в том числе и инфракрасное.

Под воздействием ультрафиолета в организме начинает синтезироваться витамин D, вырабатывается меланин (пигмент, дающий загар), вырабатываются гормоны, регулирующие суточные ритмы: серотонин и мелатонин. Однако избыток УФ-лучей может привести к образованию злокачественных опухолей, при этом в 1 очередь страдает кожа. Также сильно повреждается сетчатка глаза. Поэтому в горах и при работе с УФ-излучателями рекомендуется надевать защитные очки.

Диапазоны излучения и вещество

Хотя в вакууме электромагнитные волны всех частот распространяются одинаково — со скоростью света, их взаимодействие с веществом очень сильно зависит от частоты (а равным образом от длины волны и энергии кванта). По характеру взаимодействия с веществом излучение делят на диапазоны: гамма-излучение, рентген, ультрафиолет, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны, которые вместе образуют электромагнитный спектр. Сами эти диапазоны в свою очередь разделяют на поддиапазоны, причем в науке нет единой устоявшейся традиции такого деления. Тут многое зависит от применяемых технических средств для генерации и регистрации излучения. Поэтому в каждой сфере науки и техники поддиапазоны определяют по-своему, а нередко даже сдвигают границы основных диапазонов.

Видимое излучение

Из всего спектра человеческий глаз способен улавливать излучение только в очень узком диапазоне видимого света. От одного его края до другого частота излучения (а равно длина волны и энергия квантов) меняется менее чем в два раза. Для сравнения самые длинные радиоволны в 10¹⁴ раз длиннее видимого излучения, а самые энергичные гамма-кванты — в 10²⁰ энергичнее. Тем не менее, на протяжении многих тысяч лет большую часть информации об окружающем мире люди черпали из диапазона видимого излучения, границы которого определяются свойствами светочувствительных клеток человеческой сетчатки.

Разные длины волн видимого света воспринимаются человеком как разные цвета — от красного до фиолетового. Традиционное деление видимого диапазона спектра на семь цветов радуги является культурной условностью. Никаких четких физических границ между цветами нет. Англичане, например, обычно делят радугу на шесть цветов. Известны и другие варианты. За восприятие всего разнообразия цветов и оттенков видимого света отвечают всего три различных типа рецепторов, которые чувствительны к красному, зеленому и синему цвету. Это позволяет воспроизводить практически любой цвет, смешивая на экране эти три основных цвета.

Для приема видимого света от далеких космических источников используют вогнутые зеркала, которые собирают излучение с большой площади практически в одну точку. Чем крупнее зеркала, тем мощнее телескоп. Зеркала должны изготавливаться с чрезвычайно высокой точностью — отклонения формы поверхности от идеальной не должны превышать десятой доли длины волны — 40 нанометров, то есть 0,04 микрона. И такая точность должна сохраняться при любых поворотах зеркала. Это определяет высокую стоимость больших телескопов. Диаметр зеркал самых крупных оптических инструментов — телескопов Кека на Гавайях — 10 метров.

Хотя атмосфера прозрачна для видимого света (отмечено голубыми стрелками на плакате), она всё же создает серьезные помехи для наблюдений. Даже если забыть про облака, атмосфера немного искривляет лучи света, что снижает четкость изображения. Кроме того, сам воздух рассеивает падающий свет. Днем это голубое свечение, вызванное рассеянным светом Солнца, не позволяет вести астрономические наблюдения, а ночью — рассеянный свет звезд (и в последние десятилетия искусственная засветка неба наружным освещением городов, автомобилями и т. п.) ограничивает видимость самых бледных объектов. Справиться с этими трудностями позволяет вынос телескопов в космос. Телескоп «Хаббл» по земным меркам имеет очень скромные размеры — диаметр 2,24 метра, однако благодаря заатмосферному размещению он позволил сделать множество первоклассных астрономических открытий.

Ультрафиолетовое излучение

С коротковолновой стороны от видимого света располагается ультрафиолетовый диапазон, который делят на ближний и вакуумный. Как и видимый свет, ближний ультрафиолет проходит через атмосферу. Органами чувств человек его не воспринимает, но на коже ближний ультрафиолет вызывает появление загара. Это защитная реакция кожи на определенные химические нарушения под действием ультрафиолета. Чем короче длина волны, тем большие нарушения может вызывать ультрафиолетовое излучение в биологических молекулах. Если бы весь ультрафиолет проходил через атмосферу, жизнь на поверхности Земли была бы невозможна. Однако выше некоторой частоты атмосфера перестает пропускать ультрафиолетовое излучение, поскольку энергии его квантов становится достаточно для разрушения (диссоциации) молекул воздуха. Одним из первых ультрафиолетовый удар принимает на себя озон, за ним следует кислород. Вместе атмосферные газы предохраняют поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, которое называют вакуумным, поскольку оно может распространяться только в пустоте (вакууме). Верхний предел вакуумного ультрафиолета — 200 нм. С этой длины волны начинает поглощать ультрафиолет молекулярный кислород (O₂).

Телескопы для ближнего ультрафиолетового излучения строятся по тем же принципам, что и для видимого диапазона. В них тоже используются зеркала, покрытые тонким отражающим металлическим слоем, но изготавливать их надо с еще большей точностью. Ближний ультрафиолет можно наблюдать с Земли, вакуумный — только из космоса.

Рентгеновское излучение

Формальной границы между жестким ультрафиолетовым и рентгеновским излучением нет. К ее определению есть два основных подхода: с одной стороны, к рентгену принято относить излучение, способное вызывать возбуждение атомных ядер — подобно тому, как видимое и инфракрасное излучение возбуждает электронные оболочки атомов и молекул. В этом случае даже жесткий вакуумный ультрафиолет в некоторых случаях может быть отнесен к рентгену. В другом подходе рентгеном считают излучение с длиной волны меньше характерного размера атомов (0,1 нм). Тогда получается, что большую часть мягкого рентгеновского диапазона следует считать сверхжестким ультрафиолетом.

Мягкое рентгеновское излучение еще может отражаться от полированного металла, но только при скользящем падении — под углом менее 1 градуса. Более жесткое излучение приходится концентрировать иными способами. Для задания направления используют узкие трубки, отсекающие кванты, приходящие сбоку, а приемником служит сцинтиллятор, в котором рентгеновские кванты ионизируют атомы, а те, вновь объединяясь с электронами, испускают видимое или ультрафиолетовое излучение, которое регистрируют при помощи фотоэлектронных умножителей. По сути, в телескопах жесткого рентгеновского диапазона ведется подсчет отдельных квантов излучения и уже потом при помощи компьютера формируется изображение.

От рентгена к гамма

Граница, на которой рентгеновский диапазон сменяется гамма-излучением, также условна. Обычно ее связывают с энергией квантов, которые испускаются при ядерных реакциях (или наоборот, могут их вызывать). Другой подход связан с тем, что тепловое излучение не принято относить к гамма-диапазону, как бы ни была высока его энергия. Во Вселенной наблюдаются относительно стабильные макроскопические объекты, разогретые до десятков миллионов градусов — это центральные участки аккреционных дисков вокруг нейтронных звезд и черных дыр. А вот объекты с температурой в миллиарды градусов — например, ядра массивных красных гигантов — практически всегда укрыты непрозрачной оболочкой. Впрочем, нередко даже излучение в их недрах называют не мягким гамма-излучением, а сверхжестким рентгеном. Устойчивых образований с температурой выше десятков миллиардов градусов в современной Вселенной неизвестно. Это дает основание считать, что гамма-излучение всегда генерируется нетепловым путем. Основным механизмом является излучение при столкновении заряженных частиц, разогнанных до околосветовых скоростей мощными электромагнитными полями, например, у нейтронных звезд.

Гамма-излучение

Деление гамма-излучения на поддиапазоны носит еще более условный характер. К сверхвысоким энергиям относят гамма-кванты, генерация которых выходит за пределы возможностей современных технологий. Все источники такого излучения связаны исключительно с космосом. Но поскольку технологиям свойственно развиваться, это определение нельзя назвать четким.

Атмосфера защищает нас и от гамма-излучения. В мягком и жестком поддиапазонах она полностью его поглощает. Кванты диапазона сверхвысоких энергий, сталкиваясь с ядрами атомов в атмосфере, порождают каскады частиц, энергия которых постепенно снижается и рассеивается. Однако первые эшелоны частиц в них движутся быстрее скорости света в воздухе. В таких условиях заряженные частицы порождают так называемое тормозное (черенковское) излучение, в чем-то подобное звуковой ударной волне от сверхзвукового самолета. Ультрафиолетовые и видимые кванты тормозного излучения достигают поверхности Земли, где улавливаются специальными телескопами. Можно сказать, что сама атмосфера становится частью телескопа, и это позволяет наблюдать с Земли гамма-излучение сверхвысоких энергий. Это отмечено на плакате красными стрелками.

Еще более энергичные кванты — ультравысоких энергий — порождают настолько мощные каскады частиц, что они пробивают атмосферу насквозь и достигают поверхности Земли. Их называют широкими атмосферными ливнями (ШАЛ) и регистрируют сцинтилляционными датчиками. Частицы ШАЛ наряду с естественной радиоактивностью земных пород могут повреждать биологические молекулы, в частности ДНК, и вызывать мутации в живых организмах. Тем самым они вносят свой вклад в эволюцию жизни на Земле. Но если бы их интенсивность была заметно выше, это могло бы стать серьезным препятствием для жизни. К счастью, чем выше энергия гамма-квантов, тем реже они встречаются. Самые энергичные кванты с энергией около 10²⁰ эВ приходят примерно раз в сто лет на квадратный километр земной поверхности. Происхождение столь энергичных гамма-квантов пока не вполне ясно. Значительно большей энергией кванты обладать не могут, так как выше некоторого порога они начинают взаимодействовать с реликтовым микроволновым излучением, приводя к рождению заряженных частиц. Иначе говоря, Вселенная непрозрачна для излучения заметно более энергичного, чем 10²¹–10²⁴ эВ.

Инфракрасное излучение

Отправляясь от видимого света в длинноволновую сторону спектра, мы попадаем в диапазон инфракрасного излучения. Ближнее ИК-излучение физически ничем не отличается от видимого света, за исключением того, что не воспринимается сетчаткой глаза. Его можно регистрировать теми же приборами, в частности, телескопами, что и видимый свет. Человек также ощущает инфракрасное излучение кожей — как тепло. Именно благодаря инфракрасному излучению нам тепло сидеть у костра. Большую часть энергии горения уносит вверх восходящий поток воздуха, на котором мы кипятим воду в котелке, а инфракрасное (и видимое) излучение испускается в стороны молекулами газов, продуктов сгорания и раскаленными частицами угля.

С ростом длины волны атмосфера теряет прозрачность для инфракрасного излучения. Это связано с так называемыми колебательно-вращательными полосами поглощения молекул атмосферных газов. Будучи квантовыми объектами, молекулы не могут вращаться или колебаться произвольным образом, как грузы на пружинке. У каждой молекулы есть свой набор энергий (и, соответственно, частот излучения), которые они могут запасать в форме колебательных и вращательных движений. Однако даже у не самых сложных молекул воздуха набор этих частот столь обширен, что фактически атмосфера поглощает всё излучение в некоторых участках инфракрасного спектра — это так называемые инфракрасные полосы поглощения. Они перемежаются небольшими участками, в которых космическое ИК-излучение достигает поверхности Земли — это так называемые окна прозрачности, которых насчитывается около десятка. Их существование представлено на плакате разрозненными голубыми стрелками в инфракрасном диапазоне. Интересно отметить, что поглощение ИК-излучения почти полностью происходит в нижних слоях атмосферы из-за повышения плотности воздуха у поверхности Земли. Это позволяет вести наблюдения почти во всем инфракрасном диапазоне с аэростатов и высотных самолетов, которые поднимаются в стратосферу.

Деление инфракрасного излучения на поддиапазоны также весьма условно. Граница между ближним и средним инфракрасным излучением проводится примерно в районе абсолютной температуры 300 К, которая характерна для предметов на земной поверхности. Поэтому все они, включая приборы, являются мощными источниками инфракрасного излучения. Чтобы в таких условиях выделить излучение космического источника, аппаратуру приходится охлаждать до температур, близких к абсолютному нулю, и выносить за пределы атмосферы, которая сама интенсивно светит в среднем ИК-диапазоне — именно за счет этого излучения Земля рассеивает в космос энергию, постоянно поступающую от Солнца. Основной тип приемника излучения в этом диапазоне — болометр, то есть, попросту говоря, маленькое черное тело, поглощающее излучение, соединенное со сверхточным термометром.

Дальний инфракрасный диапазон — один из наиболее сложных, как для генерации, так и для регистрации излучения. В последнее время благодаря разработке особых материалов и сверхбыстродействующей электроники с ним научились достаточно эффективно работать. В технике его часто называют терагерцевым излучением. Сейчас активно идет разработка бесконтактных сканеров для определения химического состава объектов на основе генераторов терагерцевого излучения. Они смогут выявлять пластиковую взрывчатку и наркотики на контрольных пунктах в аэропортах.

В астрономии этот диапазон чаще называют субмиллиметровым излучением. Он интересен тем, что в нем (а также в соседнем с ним микроволновом диапазоне) наблюдается реликтовое излучение Вселенной. До уровня моря субмиллиметровое излучение не доходит, но поглощается оно в основном в самых нижних слоях атмосферы. Поэтому в горах Чили и Мексики на высоте около 5 тысяч метров над уровнем моря сейчас строятся крупные субмиллиметровые телескопы — в Мексике 50-метровый, а в Чили массив из 64 телескопов диаметром 12 метров.

Микроволны и радиоволны

К инфракрасному диапазону примыкает радиоизлучение, которое охватывает весь длинноволновый край электромагнитного спектра. Энергия квантов в радиодиапазоне очень мала. Ее обычно не хватает для существенных изменений в структуре атомов и молекул, но хватает, чтобы взаимодействовать с вращательными уровнями молекул, например, воды. Энергии радиоволн также достаточно для того, чтобы воздействовать на свободные электроны, например, в проводниках. Колебания электромагнитного поля радиоволны вызывают синхронные колебания электронов в антенне, то есть переменный электрический ток.

При высокой интенсивности микроволнового излучения этот ток может вызывать значительный нагрев вещества. Это свойство используется для разогрева продуктов, содержащих воду, в микроволновых печах. Микроволновое излучение также называют сверхвысокочастотным (СВЧ) излучением. Оно является самым коротковолновым поддиапазоном радиоизлучения с длиной волны от 1 мм до 30 см. СВЧ-излучение проникает в толщу продуктов на глубину до нескольких сантиметров, что обеспечивает прогрев по всему объему, а не только с поверхности, как в случае обработки инфракрасным излучением на гриле. В микроволновом диапазоне также работают все системы сотовых телефонов и локальной радиосвязи, например, протоколы Bluetooth и WiFi, используемые беспроводными электронными устройствами.

Чем больше длина радиоволны, тем меньшую энергию она несет и тем труднее ее зарегистрировать. Для приема антенну, в которой под действием радиоволны возникают электрические колебания, подключают к электрическому контуру. При попадании в резонанс с его собственной частотой колебания усиливаются и их можно зарегистрировать. Чтобы поймать радиоволны, идущие из космоса, применяют зеркала-антенны параболической формы, которые собирают радиоизлучение всей своей площадью и концентрируют его на небольшой антенне. Тем самым повышается чувствительность инструмента.

Большая часть микроволнового излучения (начиная с длины волны 3–5 мм) проходит через атмосферу. То же можно сказать про ультракороткие волны (УКВ), на которых вещают местные телевизионные и радиостанции (в т. ч. FM-станции) и ведется космическая радиосвязь. Излучение их передатчиков регистрируется только в пределах прямой видимости антенн. Окно прозрачности атмосферы в радиодиапазоне (голубые стрелки на плакате) заканчивается примерно на длине волны 10–30 метров.

Более длинные радиоволны отражаются от ионосферы Земли. Это не позволяет наблюдать космические радиоисточники на более длинных волнах, но зато обеспечивает возможность глобальной коротковолновой радиосвязи. Радиоволны в диапазоне от 10 до 100 метров могут огибать всю Землю, многократно отражаясь от ионосферы и поверхности Земли. Правда, их распространение зависит от состояния ионосферы, на которую сильно влияет солнечная активность. Поэтому коротковолновая связь не отличается высоким качеством и надежностью.

Средние и длинные волны также отражаются от ионосферы, но сильнее затухают с расстоянием. Для того чтобы сигнал можно было поймать на расстоянии более тысячи километров, требуются очень мощные передатчики. Сверхдлинные радиоволны, с длиной в сотни и тысячи километров, огибают Землю уже не благодаря ионосфере, а за счет волновых эффектов, которые также позволяют им проникать на некоторую глубину под поверхность океана. Это свойство используется для экстренной связи с боевыми подводными лодками в погруженном состоянии. Другие радиоволны не проходят через морскую воду, которая из-за растворенных в ней солей представляет из себя хороший проводник и поглощает или отражает радиоизлучение.

Никакого теоретического предела для длины радиоволн неизвестно. На практике экспериментально удалось создать и зарегистрировать радиоволну с длиной волны 38 тыс. км (частота 8 Гц).

Далее: Что изображено на плакате

4. Инфракрасные и ультрафиолетовые излучения, коллективные и индивидуальные средства защиты от них

Инфракрасное
излучение
— это
тепловое излучение, представляющее
собой электромагнитные колебания,
обла­дающие как волновыми, так и
световыми свойствами. Инфра­красные
лучи в зависимости от длины волны делятся
на следующие области: коротковолновую
ИКИ-А (менее 1,4
мкм), средневолновую
ИКИ — В (1,4-3
мкм), длинноволновую
ИКИ-С (более 3
мкм). В
производственных условиях наибольшее
ги­гиеническое значение имеет узкий
диапазон инфракрас­ного излучения с
длиной волны от 0,77
до 70
мкм.

Максимальной
проникающей способностью обладают
красные лучи видимого спектра и короткие
инфракрасные лучи с длиной волны до 1,5
мкм, глубоко
проникаю­щие в ткани и мало поглощаемые
поверхностью кожи. 3а счет большой
глубины проникновения коротковолновая
часть спектра вызывает повышение
температуры глубоко­лежащих тканей
тела. Например, длительное облучение
глаз человека может привести к помутнению
хрусталика и развитию профессионального
заболевания — производ­ственной
катаракты.
Наибольший
нагрев поверхности кожи вызывают лучи
с длиной волны около 3
мкм.

Передача теплоты
от более нагретых тел к менее нагре­тым
осуществляется тремя способами:
теплопроводностью, конвекцией и тепловым
излучением (лучеиспусканием).

Лучистая энергия,
попадая на человека, воздействует прежде
всего на незащищенные части тела (лицо,
руки, шею, грудь). Причем, если конвективная
теплота влияет главным образом на
внешние кожные покровы, то лучистая
теплота может проникать на некоторую
глубину в ткани.

Продолжительное
воздействие лучистой энергии на отк­рытые
участки кожи человека может приводить
к термическим
ожогам.

По тяжести поражения
ожоги условно
делятся на четы­ре степени: первая
степень характеризуется краснотой,
припухлостью кожи, болезненностью;
вторая степень — по­явлением пузырьков,
заполненных жидкостью; третья сте­пень
— глубоким повреждением, вызывающим
омертвление участков тканей; четвертая
степень — поражением всей тол­щи кожи,
а также глубоколежащих тканей и органов.

При систематических
перегревах организма человека отмечается
повышенная восприимчивость его к
простуд­ным заболеваниям. Таким
образом, тепловое излучение воздействует
на организм человека, нарушая его
нормаль­ную деятельность, вызывая
серьезные осложнения. По­этому меры
борьбы с избыточной теплотой имеют
большое значение для улучшения условий
труда.

Инфракрасное
(тепловое) излучение,
поглощаясь
тканями, вы­зывает тепловой эффект.
Наиболее поражаемые ИК-излучением
­кожный покров и органы зрения (возможны
ожоги, резкое расшире­ние капилляров,
усиление пигментации кожи). При хроническом
об­лучении появляется стойкое изменение
пигментации, красный цвет лица, например
у стеклодувов, сталеваров. Повышение
температуры тела ухудшает самочувствие,
снижает работоспособность человека.

Ультрафиолетовое
излучение
большого уровня может
вызвать ожоги глаз вплоть до временной
или полной потери зрения, острое
вос­паление кожи с покраснением,
иногда отеком и образование пузырей,
при этом возможно повышение температуры,
появление озноба, голов­ная боль.
Острые поражения глаз называются
электроофтальмией. УФИ умеренного
уровня вызывает изменение пигментации
кожи (за­гар), хронический конъюнктивит,
воспаление век, помутнение хру­сталика.
Длительное воздействие излучения
приводит к старению кожи, развитию рака
кожи. УФИ небольших уровней полезно и
даже необходимо для человека. Но в
производственных условиях УФИ, как
правило, является вредным фактором.

Воздействие
лазерного излучения на
человека зависит от ин­тенсивности
излучения (энергии лазерного луча),
длины волны (ин­фракрасного, видимого
или ультрафиолетового диапазона),
характера излучения (непрерывное или
импульсное), времени воздействия.
Лазер­ное излучение действует
избирательно на различные органы,
выделя­ют локальное и общее повреждение
организма. При облучении глаз легко
повреждаются роговица и хрусталик,
наиболее опасен видимый диапазон
лазерного излучения, при котором
поражается сетчатка глаза.

ЛИ наносит
повреждения кожи различных степеней —
от по­краснения до обугливания и
образования глубоких дефектов кожи,
особенно на пигментированных участках
(родимые пятна, места с сильным загаром).
ЛИ, особенно инфракрасного диапазона,
способно проникать через ткани на
значительную глубину, поражая внутренние
органы. Длительное воздействие ЛИ даже
небольшой интенсивности может привести
к различным функциональным нарушениям
нервной, сердечнососудистой систем,
желез внутренней секреции, артериально­го
давления, повышению утомляемости,
снижению работоспособности.

Инфракрасный, видимый свет и мягкое ультрафиолетовое излучение — Введение

Неионизирующее электромагнитное излучение охватывает широкий диапазон частот — от чрезвычайно низких частот (СНЧ), которые включают частоты, используемые в электросети, через радиочастоты (РЧ) до мягкого ультрафиолета (УФ).

Важный диапазон неионизирующего излучения — это инфракрасный, видимый и мягкий ультрафиолетовый свет. Этот диапазон частот, особенно видимый свет, очень важен в повседневной жизни.Излучение на этих частотах может быть от естественных или искусственных источников.

Ниже приведены длины волн и диапазоны частот инфракрасного света, видимого света и мягкого УФ-излучения:

Инфракрасный (ИК) диапазон

Длины волн в этом диапазоне короче, чем у RF, и длиннее, чем у видимого света.Они измеряются в микронах, представленных греческой буквой µ (1 микрон равен одной тысячной миллиметру).

Инфракрасный диапазон обычно делится на поддиапазоны, которые включают длинный и средний инфракрасный (3–14 µ), короткий инфракрасный (1,4–3 µ) и ближний инфракрасный (0,75–1,4 µ). Это классификация, используемая Международной комиссией по освещению (CIE). Инфракрасное излучение используется в таких приложениях, как лазеры, медицинская визуализация, компьютерные аксессуары (например,грамм. мышь) и др.

Диапазон видимого света (VL)

Волны видимого света могут восприниматься средним человеческим глазом. Длины волн видимого света измеряются в нанометрах (1 нм равен одной тысячной микрону или одной миллионной миллиметру) и колеблется от 380 до 700 нанометров. Частоты диапазона видимого света 430-790 терагерц (ТГц).

Видимый свет представляет собой спектр цветов, который можно увидеть при дифракции через призму или в радуге.Они претерпевают постепенное изменение от самой длинной волны около 700 нм (красный свет) до самой короткой длины волны около 380 нм (фиолетовый свет). Последовательность цветов следующая: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый, а также все возможные промежуточные цвета. Этот частотный диапазон используется для освещения, экранов телевизоров и компьютеров, оптической связи, солнечных батарей и т. Д.

Мягкий ультрафиолет (УФ)

УФ-диапазон определяется как спектральный диапазон от 380 до 10 нм, что соответствует 790 ТГц — 30 Пета Гц (ПГц).Он включает три основных поддиапазона: UVA (380-315 нм), UVB (315-280 нм) и UVC (280-100 нм). Кроме того, существует УФ-излучение, которое выше УФ-C (ниже 121,6 нм). Диапазон УФ от 380 до 121,6 нм, рассматриваемый как мягкий УФ, находится в пределах диапазона неионизирующего излучения, а диапазон ниже 121,6 нм обычно определяется как ионизирующий УФ и включается в диапазон ионизирующего излучения спектра электромагнитного излучения. . Диапазон коротких УФ-волн, излучаемых солнцем, почти полностью поглощается ионосферой — самым верхним слоем атмосферы.

Диапазон УФ-излучения чрезвычайно важен с точки зрения воздействия на здоровье человека — см. Главу о политике. Среди его применений: лечение (стоматологическое и другое), гигиена и уход за красотой (очистка питьевой воды, солярии и т. Д.), Медицинские исследования и военные применения.

Частотный диапазон, включающий инфракрасный, видимый свет и ультрафиолетовый свет, имеет бесконечное количество применений в повседневной жизни человека, как показано на электромагнитном спектре на домашней странице TNUDA и в Таблице частот и их использования.

Список литературы

Ультрафиолетовое (УФ) излучение и воздействие солнца | RadTown

Агентство по охране окружающей среды США (EPA)

Программа

EPA SunWise представляла собой образовательную программу по вопросам окружающей среды и здоровья, в ходе которой детей учили, как защитить себя от чрезмерного воздействия солнца.В 2016 году программа SunWise была интегрирована в программы Национального фонда экологического образования (NEEF). Программа NEEF SunWise — это бесплатная образовательная программа по вопросам окружающей среды и здоровья, цель которой — научить детей до 8 лет безопасному солнцу, ультрафиолетовому излучению и стратосферному озону.

Sun Safety
На этой веб-странице приводится историческая информация о программе SunWise, а также ссылки на дополнительные ресурсы по защите от солнца.

УФ-индекс
На этой веб-странице представлены часто задаваемые вопросы об УФ-индексе и карты текущего и прогнозируемого уровня УФ-излучения в Соединенных Штатах.

SunWiseExit
Национальный фонд экологического образования (NEEF)
На этой веб-странице представлены ссылки на ресурсы и информацию, относящиеся к защите от солнца и мерам безопасности.

Министерство торговли США (DOC), Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), Национальная служба погоды

Индекс УФ-излучения Национальной метеорологической службы прогнозирует уровни УФ-излучения на следующий день по шкале от 1 до 11+. Эта информация помогает людям спланировать, как защитить себя от солнца.

Текущий прогноз УФ-индекса (обновляется ежедневно)
На этой веб-странице представлены ежедневные данные УФ-индекса как в виде карты, так и в текстовой форме для крупных городов США.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)

Соединенные Штаты и Канада приняли пересмотренные рекомендации ВОЗ по УФ-индексу и применили их к своим текущим УФ-индексам в 2004 году.

Global Solar UV Index: Практическое руководство (PDF) (18 стр., 412 K, About PDF) Exit
В этом руководстве подробно рассматриваются проблемы глобального солнечного УФ-индекса, сообщения о защите от солнца и образовательные концепции.

Министерство здравоохранения и социальных служб США (HHS), Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA)

FDA устанавливает правила для маркировки продуктов и рекламы солнцезащитных кремов. FDA гарантирует, что фактор защиты от солнца (SPF) для солнцезащитного крема четко указан на его этикетке и что потребители могут легко понять маркировку и инструкции.

Солнцезащитный крем: как защитить кожу от солнца
На этой веб-странице объясняется, как читать этикетку солнцезащитного крема, и представлена ​​основная информация об использовании солнцезащитного крема.

Инфракрасное излучение | определение инфракрасного излучения по Медицинскому словарю

излучение

[ra ″ de-a´shun]

1. исходящее из общего центра.

2. структура, состоящая из частей, выходящих наружу из центра, особенно тракта центральной нервной системы, состоящего из волокон, выходящих в разных направлениях.

3. энергия, переносимая волнами или потоком частиц. Один из видов — это электромагнитное излучение, которое состоит из волнового движения электрического и магнитного полей.Квантовая теория основана на том факте, что электромагнитные волны состоят из дискретных «пакетов» электромагнитного излучения, называемых фотонами, которые не имеют ни массы, ни заряда и имеют энергию, обратно пропорциональную длине волны. В порядке увеличения энергии фотонов и уменьшения длины волны электромагнитный спектр делится на радиоволны, инфракрасный свет, видимый свет, ультрафиолетовый свет и рентгеновские лучи.

Другой тип — это излучение радиоактивных материалов.альфа-частицы — это высокоэнергетические ядра гелия-4, состоящие из двух протонов и двух нейтронов, испускаемые радиоизотопами тяжелых элементов, таких как уран. бета-частицы — это электроны высокой энергии, испускаемые радиоизотопами более легких элементов. гамма-лучи — это фотоны высокой энергии, испускаемые вместе с альфа- и бета-частицами, а также испускаемые только метастабильными радионуклидами, такими как технеций-99m. Гамма-лучи имеют энергию в рентгеновской области спектра и отличаются от рентгеновских лучей только тем, что они образуются в результате радиоактивного распада, а не рентгеновских аппаратов.

Излучение, обладающее достаточной энергией, чтобы выбивать электроны из атомов и производить ионы, называется ионизирующим излучением и включает альфа-частицы, бета-частицы, рентгеновское и гамма-излучение. Этот вид излучения может вызвать повреждение тканей напрямую, поражая жизненно важную молекулу, такую ​​как ДНК, или косвенно, поражая молекулу воды и производя высокоактивные свободные радикалы, которые химически атакуют жизненно важные молекулы. Воздействие радиации может убивать клетки, делать их неспособными к воспроизводству или вызывать несмертельные мутации, приводящие к образованию раковых клеток или врожденных дефектов у потомства.Радиочувствительность нормальных тканей или раковых клеток увеличивается с увеличением скорости их деления клеток и уменьшается с увеличением скорости их клеточной специализации. К высокорадиочувствительным клеткам относятся лимфоциты, гемопоэтические клетки костного мозга, половые клетки и эпителиальные клетки кишечника. Радиочувствительный рак включает лейкемии и лимфомы, семиному, дисгерминому, гранулезно-клеточную карциному, аденокарциному эпителия желудка и плоскоклеточную карциному кожи, рта, носа и горла, шейки матки и мочевого пузыря.

Применение излучения, будь то рентгеновское излучение или радиоактивные вещества, для лечения различных заболеваний называется лучевой терапией или радиотерапией.

Для измерения ионизирующего излучения используются три типа единиц. Рентген (R) — это единица экспозиционной дозы, применимая только к рентгеновским и гамма-излучениям. Это количество излучения, которое производит 2,58 × 10 ⁻⁴ кулонов положительных и отрицательных ионов, проходящих через 1 килограмм сухого воздуха. Рад — единица поглощенной дозы, равная 100 эрг поглощенной энергии на 1 г поглощающего материала; Поглощенная доза зависит как от типа излучения, так и от материала, в котором оно поглощается.Бэр — это единица эквивалента поглощенной дозы, которая дает тот же биологический эффект, что и 1 рад высокоэнергетического рентгеновского излучения. Для бета- и гамма-излучения 1 бэр примерно равен 1 рад; для альфа-излучения 1 рад составляет примерно 20 бэр.

Ранее дозы, вводимые при лучевой терапии, обычно определялись как измеренные дозы облучения в рентгенах. Текущая практика состоит в том, чтобы указывать поглощенную дозу в интересующей ткани или органе в рад. Многие устройства мониторинга персонала считывают данные в ремах.В конце концов, рад и бэр могут быть заменены новыми единицами СИ, серым и зивертом; 1 грей равен 100 рад, а 1 зиверт равен 100 бэр.

Радиационная опасность. Вредные эффекты радиации включают серьезные нарушения костного мозга и других органов кроветворения, ожоги и бесплодие. Возможно необратимое повреждение генов, что приведет к генетическим мутациям. Мутации могут передаваться будущим поколениям. Радиация также может оказывать вредное воздействие на эмбрион или плод, вызывая гибель плода или пороки развития.Многолетние исследования групп лиц, подвергшихся радиационному воздействию, показали, что радиация действует как канцероген; то есть он может вызвать рак, особенно лейкоз. Это также может предрасполагать людей к развитию катаракты.

Воздействие больших доз радиации в течение короткого периода времени вызывает группу симптомов, известных как острый лучевой синдром. Эти симптомы включают общее недомогание, тошноту и рвоту, за которыми следует период ремиссии симптомов. Позже у пациента развиваются более серьезные симптомы, такие как лихорадка, кровотечение, потеря жидкости, анемия и поражение центральной нервной системы.Затем симптомы постепенно ослабевают или становятся более серьезными и могут привести к смерти.

Радиационная защита. Чтобы избежать упомянутых выше радиационных опасностей, необходимо знать три основных принципа: время, расстояние и экранирование, задействованные в защите от радиации. Очевидно, что чем дольше человек находится рядом с источником радиации, тем больше будет облучение. То же верно и в отношении близости к источнику; чем ближе человек подходит к источнику излучения, тем больше облучение.

Экранирование имеет особое значение, когда время и расстояние не могут быть полностью использованы как факторы безопасности.В таких случаях свинец, который является чрезвычайно плотным материалом, используется в качестве защитного устройства. Стены диагностических рентгеновских кабинетов облицованы свинцом, а свинцовые контейнеры используются для радия, кобальта-60 и других радиоактивных материалов, используемых в лучевой терапии.

Контрольные устройства, такие как пленочный значок, термолюминесцентный дозиметр или карманный монитор, носят люди, работающие вблизи источников излучения. Эти устройства содержат специальные детекторы, которые чувствительны к излучению и, таким образом, служат ориентирами для определения количества излучения, которому подвергся человек.Для наблюдения за большими территориями, в которых радиационная опасность может быть проблемой, могут использоваться дозиметры, такие как счетчик Гейгера. Дозиметр также полезен для обнаружения источников излучения, таких как радиевый имплантат, который может быть утерян.

Разумное использование этих защитных и контрольных устройств может значительно снизить ненужное воздействие радиации и позволить в полной мере реализовать многие преимущества радиации.

Проникающая способность различных видов излучения. От Игнатавичуса и Уоркмана, 2002 г.

Излучение испускается радиоактивным материалом. Количество излучения измеряется в рентгенах, радах или бэр, в зависимости от точного использования. Из Bushong, 2001.

корпускулярное излучение частиц, испускаемых при ядерном распаде, включая альфа- и бета-частицы, протоны, нейтроны, позитроны и дейтроны.

электромагнитное излучение энергия, не связанная с материей, которая передается в пространстве посредством волн (электромагнитных волн), распространяющихся во всех случаях со скоростью 3 × 10 ¹⁰ см или 186 284 миль в секунду, но имеющей длину от 10 ^{От 11} см (электрические волны) до 10 ⁻¹² см (космические лучи), включая радиоволны, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый, рентгеновские и гамма-лучи.

внефокальное излучение излучение, исходящее от источника, отличного от фокального пятна рентгеновской трубки.

инфракрасное излучение часть спектра электромагнитного излучения с длинами волн от 0,75 до 1000 мкм; см. также инфракрасный. ионизирующее излучение корпускулярное или электромагнитное излучение, способное прямо или косвенно производить ионы при прохождении через вещество. См. Также излучение.

первичное излучение , исходящее непосредственно от источника, такого как радиоактивное вещество или рентгеновская трубка, без взаимодействия с веществом.

пирамидальное излучение волокна, идущие от пирамидного тракта до коры.

рассеянное излучение ( вторичное излучение, ), возникающее при взаимодействии первичного излучения с веществом. См. Иллюстрацию.

Три типа излучения: полезный пучок, рассеянное излучение и рассеянное излучение. From Bushong, 2001.

стриоталамическое излучение волоконная система, соединяющая таламус и гипоталамическую область.

тегментальное излучение волокна, исходящие латерально от ядра рубера.

волокна таламуса выходят через боковую поверхность таламуса через внутреннюю капсулу в кору головного мозга.

ультрафиолетовое излучение часть спектра электромагнитного излучения с длинами волн от 0,39 до 0,18 мкм; см. также ультрафиолетовые лучи.

Энциклопедия и словарь Миллера-Кина по медицине, сестринскому делу и смежному здоровью, седьмое издание. © 2003 Saunders, принадлежность Elsevier, Inc. Все права защищены.

излучение

(рад-э-а’шон) [Л. radiatio , сияющий]

1. Процесс, посредством которого энергия распространяется в пространстве или материи.

2. Излучение лучей во всех направлениях из общего центра.

3. Ионизирующие лучи, используемые в диагностических или терапевтических целях. Для больных раком обычно используются два типа лучевой терапии: телетерапия и брахитерапия. См .: брахитерапия

4. Любая форма излучения или расхождения лучистой энергии, например, энергии во всех направлениях от светящихся тел, радиографических трубок, ускорителей частиц, радиоактивных элементов и флуоресцентных веществ.

5. В неврологии — группа волокон, имеющих общее происхождение.

акустическое излучение

Слуховое излучение.

актиничное излучение

Ионизирующее электромагнитное излучение, которое может вызывать химические изменения, например, повреждение кожи ультрафиолетовым солнечным светом.

слуховое излучение

Полоса волокон, соединяющая слуховые области коры головного мозга с медиальным коленчатым телом таламуса. Синоним: акустическое излучение

фоновое излучение

Общая радиоактивность космических лучей, природных радиоактивных материалов и другого излучения, присутствующего в определенной области.

тормозное излучение

Синоним: тормозное излучение

тормозное излучение

Диагностическое излучение, вырабатываемое на мишени анода в рентгеновской трубке. Электрон ускоряется с высокой скоростью от катодной нити рентгеновской трубки. Он взаимодействует с ядерным полем атома-мишени, меняя направление и теряя энергию, которая испускается в виде фотона ионизирующего излучения. В результате получается неоднородный пучок.

Синоним: тормозное излучение

характеристическое излучение

В радиологии образование излучения в аноде, вызванное взаимодействием между электроном из электронного потока и электроном внутренней оболочки материала мишени.Результатом являются выброшенный электрон, положительный атом и рентгеновский фотон, характеризующий разницу в энергиях связи между атомными оболочками.

Излучение мозолистого тела

Все волокна, исходящие из мозолистого тела в каждое полушарие головного мозга.

корпускулярное излучение

Излучение, состоящее из дискретных элементов или частиц, таких как элементы атомных ядер, то есть альфа, бета, нейтронные, позитронные или протонные частицы.

космическое излучение

Ионизирующее излучение Солнца и других внеземных источников.Он имеет короткую длину волны, высокую скорость и исключительную способность проникать в ткани. На его долю приходится около одной десятой годовой общей дозы ионизирующего излучения на каждого человека. В просторечии это известно как «космические лучи».

электромагнитное излучение

Фотоны, движущиеся со скоростью света. Они проявляют как магнитные, так и электрические свойства.

См .: таблицу электромагнитного спектра

Гетерогенное излучение

Излучение, содержащее волны различной длины.

однородное излучение

Излучение, содержащее фотоны одинаковой длины волны.

инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение.

интерстициальное излучение

Лучевая терапия путем введения закрытых источников эмиттера частиц непосредственно в ткани.

ионизирующее излучение

Электромагнитные волны, способные производить ионы после взаимодействия с веществом. Примеры включают рентгеновские лучи, гамма-лучи и бета-частицы.

См .: поражение ионизирующим излучением

раздражающее излучение

Передозировка ультрафиолетовым излучением, вызывающая эритему и, в исключительных случаях, образование волдырей.

низкоуровневое излучение

Электромагнитные волны с уровнями интенсивности ниже известного причиняют очевидный ущерб живым существам. К низкоуровневому излучению относятся излучения, исходящие от линий электропередач, атомных электростанций и таких приборов, как электрические одеяла, телевизоры и компьютерные терминалы.

неионизирующее излучение

Сокращение: NIR

Электромагнитное излучение, которое с трудом ионизирует атомы, например, в видимом свете, ультрафиолетовом свете, инфракрасном свете, микроволнах, ультразвуке и радиочастотном излучении.

оптическое излучение

Система волокон, идущих от латерального коленчатого тела таламуса через сублентикулярную часть внутренней капсулы к затылочной корке калькаринового отдела (полосатая зона). Синоним: коленчато-щелочной тракт

фотохимическое излучение

Световые лучи, проникающие в ткани лишь на доли миллиметра, поглощаются клетками и вызывают физические и биологические изменения. Этот вид излучения вызывает нагрев поверхности.

фототермическое излучение

Излучение тепла источником света, например, от электрической лампочки.

первичное излучение

Это излучение, излучаемое непосредственно пациенту из источника рентгеновского излучения.

пирамидное излучение

Излучение волокон от коры головного мозга до пирамидных путей.

остаточное излучение

Ионизирующее излучение, которое проходит через исследуемую деталь для получения рентгенографического изображения.

рассеянное излучение

Рентгеновские лучи, изменившие направление из-за столкновения с веществом.

вторичное излучение

Рентгеновские лучи, возникающие при взаимодействии первичного излучения и излучаемого вещества.

солнечная радиация

солнечная радиация; 60% — инфракрасное, а 40% — видимое и ультрафиолетовое.

пространственно фракционированное излучение

Сокращенное обозначение: SFR

Лучевая терапия, применяемая в больших дозах к большой опухоли через решетку, предназначенную для направления энергии в несколько дискретных областей массы.

стриатомезэнцефалическое излучение

Волокна, берущие начало в полосатом теле и заканчивающиеся преимущественно в черной субстанции среднего мозга.

стриатосубталамическое излучение

Система волокон, состоящая из трех групп, которые выходят из медиальной части ядра чечевицеобразной формы и входят в субталамическую область, в основном заканчиваясь там, но некоторые продолжаются в среднем мозге. Синоним: ansa lenticularis

стриатоталамическое излучение

Группы волокон, соединяющих полосатое тело с таламусом и субталамусом.

синхротронное излучение

Излучение заряженных частиц, ускоренных синхротроном.Его можно использовать для получения неинвазивных изображений структур тела (например, коронарных артерий) или для изучения структуры белков, образцов тканей или других объектов, представляющих биологический или медицинский интерес.

таламическое излучение

Группы волокон, соединяющих таламус с полушариями головного мозга. К ним относятся лобное, центропариетальное, затылочное и оптическое излучение.

тепловое излучение

тепловое излучение.

ультрафиолетовое излучение

Энергия излучения от 3900 до 200 ангстрем (А.U.) делится на ближний ультрафиолет, который простирается от 3900 до 2900 A.U., и дальний ультрафиолет, который простирается от 2900 до 200 A.U.

видимое излучение

Излучение видимого спектра, которое может быть разделено на волны различной длины, представляющие разные цвета:

Фиолетовый, 3900–4550 единиц Ангстрем (A.U.)

Синий, 4550–4920 A.U.

Зеленый, 4920–5770 A.U.

Желтый, 5770–5970 A.U.

Оранжевый, 5970–6220 A.U.

Красный, 6220–7700 A.U.

x излучение

1. Форма электромагнитного излучения с длинами волн в диапазоне от 0,01 до 10 нм, частотами от 3 × 10 ¹⁶ Гц до 3 × 10 ¹⁹ Гц и энергиями в диапазон от 120 эВ до 120 кэВ.

2. Лечение или облучение рентгеновскими лучами.

Медицинского словарь, © 2009 Farlex и Партнеры

Все о инфракрасном излучении и спектроскопии

*

Выберите страну / regionUnited StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Демократическим Республика Острова КукаКоста-РикаКот-д’ИвуарХорватияКубаКипрЧешская РеспубликаДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаВосточный ТиморЭквадорЭгипетЭль-СальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские острова (Мальвинские острова) Франция Югославия ТерриторияФранция, Франция oriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard и McDonald IslandsHoly Престол (Ватикан) HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran (Исламская Республика) IraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJordanKazakstanKenyaKiribatiKorea, Корейские Народно-Демократической RepKorea, Республика ofKuwaitKyrgyzstanLao Народный Демократической RepLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacauMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Федеративные StatesMoldova, Республика ofMonacoMongoliaMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua Нового GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint HelenaSaint Китс и НевисСент-Люк iaSaint Пьер и MiquelonSamoaSan MarinoSao Том и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSpainSri LankaSth Georgia & Sth Sandwich Институт социальный Винсент и GrenadinesSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwan, провинция ChinaTajikistanTanzania, Объединенная Республика ofThailandTogoTokelauTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks и Кайкос IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Арабского EmiratesUnited KingdomUruguayUS Малого отдаленное IslandsUzbekistanVanuatuVenezuelaVietnamVirgin остров (Британский) Виргинские острова (США.S.) Острова Уоллис и Футуна Западная Сахара Йемен Югославия Замбия Зимбабве

ультрафиолетовый Википедия

Электромагнитное излучение с длиной волны короче, чем у видимого света, но длиннее, чем у рентгеновского

Переносная ультрафиолетовая лампа

Ультрафиолет ( UV ) — это форма электромагнитного излучения с длиной волны от 10 (с соответствующей частотой около 30 ПГц) до 400 нм (750 ТГц), короче, чем у видимого света, но длиннее, чем у рентгеновских лучей.УФ-излучение присутствует в солнечном свете и составляет около 10% от общего электромагнитного излучения Солнца. Его также производят электрические дуги и специализированные лампы, такие как ртутные лампы, лампы для загара и черные лампы. Хотя длинноволновый ультрафиолет не считается ионизирующим излучением, поскольку его фотонам не хватает энергии для ионизации атомов, он может вызывать химические реакции и заставляет многие вещества светиться или флуоресцировать. Следовательно, химические и биологические эффекты ультрафиолетового излучения превосходят простые эффекты нагрева, и многие практические применения ультрафиолетового излучения основаны на его взаимодействии с органическими молекулами.

Коротковолновый ультрафиолетовый свет повреждает ДНК и стерилизует поверхности, с которыми он контактирует. Для людей загар и солнечные ожоги являются знакомыми эффектами воздействия на кожу ультрафиолетового света, наряду с повышенным риском рака кожи. Количество ультрафиолетового света, производимого Солнцем, означает, что Земля не сможет поддерживать жизнь на суше, если большая часть этого света не будет отфильтрована атмосферой. ^[1] Более энергичное, коротковолновое «экстремальное» УФ-излучение ниже 121 нм ионизирует воздух настолько сильно, что он поглощается еще до того, как достигнет земли. ^[2] Однако ультрафиолетовый свет (в частности, UVB) также ответственен за образование витамина D у большинства наземных позвоночных, включая человека. ^[3] Таким образом, УФ-спектр оказывает как благотворное, так и вредное воздействие на жизнь.

Нижний предел длины волны человеческого зрения обычно принимается равным 400 нм, поэтому ультрафиолетовые лучи невидимы для людей, хотя некоторые люди могут воспринимать свет на немного более коротких длинах волн, чем это. Насекомые, птицы и некоторые млекопитающие могут видеть ближний УФ (т.е., длина волны немного короче, чем может видеть человек).

Видимость []

Ультрафиолетовые лучи невидимы для большинства людей. Хрусталик человеческого глаза блокирует большую часть излучения в диапазоне длин волн 300–400 нм; более короткие длины волн блокируются роговицей. ^[4] У людей также отсутствует адаптация цветовых рецепторов к ультрафиолетовым лучам. Тем не менее фоторецепторы сетчатки чувствительны к ближнему УФ-излучению, и люди без хрусталика (состояние, известное как афакия) воспринимают ближний УФ-свет как беловато-синий или беловато-фиолетовый. ^[5] В некоторых условиях дети и молодые люди могут видеть ультрафиолетовый свет вплоть до длины волны около 310 нм. ^{[6] [7]} Ближний УФ-излучение видно насекомым, некоторым млекопитающим и птицам. У мелких птиц есть четвертый цветовой рецептор ультрафиолетовых лучей; это дает птицам «истинное» ультрафиолетовое зрение. ^{[8] [9]}

Discovery []

«Ультрафиолет» означает «за пределами фиолетового» (от латинского ultra , «за пределами»), фиолетовый — это цвет самых высоких частот видимого света.Ультрафиолет имеет более высокую частоту (следовательно, более короткую длину волны), чем фиолетовый свет.

УФ-излучение было обнаружено в 1801 году, когда немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер заметил, что невидимые лучи сразу за фиолетовым концом видимого спектра затемняют пропитанную хлоридом серебра бумагу быстрее, чем сам фиолетовый свет. Он назвал их «(де-) окисляющими лучами» (немецкий: de -oxidierende Strahlen ), чтобы подчеркнуть химическую реакционную способность и отличить их от «тепловых лучей», открытых годом ранее на другом конце видимого спектра.Вскоре после этого был принят более простой термин «химические лучи», который оставался популярным на протяжении всего XIX века, хотя некоторые говорили, что это излучение полностью отличалось от света (в частности, Джон Уильям Дрейпер, который назвал их «титоническими лучами» ^{[10] ) [11]} ). Термины «химические лучи» и «тепловые лучи» в конечном итоге были отброшены в пользу ультрафиолетового и инфракрасного излучения соответственно. ^{[12] [13]}
В 1878 году был открыт стерилизующий эффект коротковолнового света, убивающий бактерии.К 1903 году было известно, что наиболее эффективные длины волн составляют около 250 нм. В 1960 году было установлено действие ультрафиолетового излучения на ДНК. ^[14]

Открытие ультрафиолетового излучения с длинами волн ниже 200 нм, названного «вакуумным ультрафиолетом», поскольку оно сильно поглощается кислородом воздуха, было сделано в 1893 году немецким физиком Виктором Шуманом. ^[15]

Подтипы []

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения (УФИ), наиболее широко определяемый как 10–400 нанометров, может быть подразделен на ряд диапазонов, рекомендованных стандартом ISO ISO-21348: ^[16]

Было исследовано несколько твердотельных и вакуумных устройств для использования в различных частях УФ-спектра. Многие подходы стремятся адаптировать устройства, чувствительные к видимому свету, но они могут страдать от нежелательной реакции на видимый свет и различных нестабильностей. Ультрафиолет может быть обнаружен подходящими фотодиодами и фотокатодами, которые могут быть настроены так, чтобы быть чувствительными к различным частям УФ-спектра.Доступны чувствительные УФ-фотоумножители. Спектрометры и радиометры предназначены для измерения УФ-излучения. Кремниевые детекторы используются по всему спектру. ^[17]

Вакуумное УФ, или ВУФ, длины волн (короче 200 нм) сильно поглощаются молекулярным кислородом воздуха, хотя более длинные волны около 150–200 нм могут распространяться через азот. Следовательно, научные приборы могут использовать этот спектральный диапазон, работая в бескислородной атмосфере (обычно чистый азот), без необходимости использования дорогостоящих вакуумных камер.Яркие примеры включают оборудование для фотолитографии с длиной волны 193 нм (для производства полупроводников) и спектрометры кругового дихроизма.

В течение многих десятилетий в основе технологий для приборов ВУФ лежала солнечная астрономия. В то время как оптика может использоваться для удаления нежелательного видимого света, который в целом загрязняет ВУФ; детекторы могут быть ограничены их реакцией на не-ВУФ-излучение, и разработка «солнечных слепых» устройств была важной областью исследований. Широкозонные твердотельные устройства или вакуумные устройства с фотокатодами с высокой отсечкой могут быть привлекательны по сравнению с кремниевыми диодами.

Экстремальное УФ-излучение (EUV или иногда XUV) характеризуется переходом в физику взаимодействия с веществом. Длины волн, превышающие примерно 30 нм, взаимодействуют в основном с внешними валентными электронами атомов, в то время как длины волн короче, чем те, которые взаимодействуют в основном с электронами и ядрами внутренней оболочки. Длинный конец спектра EUV задается заметной спектральной линией He ⁺ на 30,4 нм. EUV-излучение сильно поглощается большинством известных материалов, но возможен синтез многослойной оптики, отражающей до 50% EUV-излучения при нормальном падении.Эта технология была впервые использована в зондовых ракетах NIXT и MSSTA в 1990-х годах и использовалась для создания телескопов для получения изображений Солнца. См. Также спутник Extreme Ultraviolet Explorer.

Уровни озона на разных высотах (ЕД / км) и блокирование разных полос ультрафиолетового излучения: По сути, весь УФС блокируется двухатомным кислородом (100–200 нм) или озоном (трехатомный кислород) (200–280 нм) в атмосфера. Озоновый слой блокирует большую часть UVB-излучения. Между тем, на УФА озон практически не влияет, и большая его часть достигает земли.UVA составляет почти весь ультрафиолетовый свет, проникающий в атмосферу Земли.

В некоторых источниках используется различие между «жестким УФ» и «мягким УФ» — в случае астрофизики граница может быть на пределе Лаймана, то есть на длине волны 91,2 нм, при этом «жесткое УФ» является более энергичным. ^[18] Те же самые термины могут также использоваться в других областях, таких как косметология, оптоэлектроника и т. Д. — числовое значение границы между жестким / мягким, даже в аналогичных научных областях, не обязательно совпадает; например, в одной публикации по прикладной физике использовалась граница 190 нм между жесткими и мягкими УФ-областями. ^[19]

Солнечный ультрафиолет []

Очень горячие объекты испускают УФ-излучение (см. Излучение черного тела). Солнце испускает ультрафиолетовое излучение на всех длинах волн, включая крайний ультрафиолет, где он переходит в рентгеновские лучи на длине волны 10 нм. Чрезвычайно горячие звезды излучают пропорционально больше УФ-излучения, чем Солнце. Солнечный свет в космосе в верхней части атмосферы Земли (см. Солнечная постоянная) состоит примерно из 50% инфракрасного света, 40% видимого света и 10% ультрафиолетового света с общей интенсивностью около 1400 Вт / м ² в вакууме. ^[20]

Атмосфера блокирует около 77% солнечного УФ-излучения, когда Солнце находится выше всего в небе (в зените), а поглощение увеличивается при более коротких длинах волн УФ-излучения. На уровне земли, когда солнце находится в зените, солнечный свет составляет 44% видимого света, 3% ультрафиолета и остальное инфракрасное. ^{[21] [22]} Из ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, более 95% составляют более длинные волны UVA, а небольшой остаток — UVB. УФС почти не достигает поверхности Земли. ^[23] Доля УФВ, остающаяся в УФ-излучении после прохождения через атмосферу, сильно зависит от облачности и атмосферных условий. В «частично облачные» дни участки голубого неба, видимые между облаками, также являются источниками (рассеянных) UVA и UVB, которые производятся рассеянием Рэлея так же, как видимый синий свет из этих частей неба. UVB также играет важную роль в развитии растений, поскольку влияет на большинство гормонов растений. ^[24] Во время полной облачности количество поглощения из-за облаков сильно зависит от толщины облаков и широты, при этом нет четких измерений, коррелирующих удельную толщину и поглощение УФВ. ^[25]

Более короткие полосы УФС, а также еще более энергичное УФ-излучение, производимое Солнцем, поглощаются кислородом и генерируют озон в озоновом слое, когда отдельные атомы кислорода, образующиеся в результате УФ-фотолиза дикислорода, вступают в реакцию с большим количеством кислорода. Озоновый слой особенно важен для блокирования большей части ультрафиолета B и оставшейся части ультрафиолета C, еще не заблокированной обычным кислородом воздуха.

Блокираторы, амортизаторы и окна []

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

В солнцезащитных кремах ингредиенты, которые поглощают лучи UVA / UVB, такие как авобензон, оксибензон ^[26] и октилметоксициннамат, являются органическими химическими поглотителями или «блокаторами». Они контрастируют с неорганическими поглотителями / «блокаторами» УФ-излучения, такими как технический углерод, диоксид титана и оксид цинка.

Для одежды коэффициент защиты от ультрафиолета (UPF) представляет собой соотношение УФ-излучения, вызывающего солнечные ожоги, без защиты ткани и с защитой ткани, аналогично рейтингу фактора защиты от солнца (SPF) для солнцезащитного крема. ^{[ необходима ссылка ]} Стандартные летние ткани имеют UPF около 6, что означает, что около 20% УФ-излучения будет проходить сквозь них. ^{[ необходима ссылка ]}

Взвешенные наночастицы в цветном стекле не позволяют УФ-лучам вызывать химические реакции, которые изменяют цвета изображения. ^{[ необходима ссылка ]} Планируется использовать набор цветных эталонных чипов для калибровки цветных камер для миссии марсохода ESA 2019 года, поскольку они не будут подавлены высоким уровнем ультрафиолетового излучения, присутствующего в поверхность Марса. ^{[ необходима ссылка ]}

Обычное натриево-известковое стекло, например оконное стекло, частично прозрачно для УФА, но непрозрачно для более коротких волн, пропуская около 90% света с длиной волны выше 350 нм, но блокируя более 90% света ниже 300 нм. ^{[27] [28] [29]} Исследование показало, что автомобильные окна пропускают 3-4% окружающего УФ-излучения, особенно если УФ-излучение превышает 380 нм. ^[30] Другие типы автомобильных окон могут уменьшить пропускание УФ-излучения, превышающее 335 нм. ^[30] Плавленый кварц, в зависимости от качества, может быть прозрачным даже для длин волн вакуумного УФ-излучения. Кристаллический кварц и некоторые кристаллы, такие как CaF ₂ и MgF ₂ , хорошо пропускают на длинах волн 150 или 160 нм. ^[31]

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

Искусственные источники []

«Черные огни» []

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

Черный свет Лампа излучает длинноволновое УФА-излучение и мало видимого света. Флуоресцентные лампы черного света работают аналогично другим люминесцентным лампам, но на внутренней поверхности трубки используется люминофор, который излучает УФА-излучение вместо видимого света.В некоторых лампах используется темно-синевато-фиолетовый стеклянный оптический фильтр Вуда, который блокирует почти весь видимый свет с длиной волны более 400 нанометров. ^[32] Другие используют простое стекло вместо более дорогого стекла Вуда, поэтому при работе они кажутся голубыми для глаз. Лампы накаливания черного цвета также производятся с использованием фильтрующего покрытия на оболочке лампы накаливания, которая поглощает видимый свет ( см. Раздел ниже ). Они дешевле, но очень неэффективны и излучают лишь часть процента своей мощности в виде УФ.Черные лампы на основе паров ртути мощностью до 1 кВт с УФ-излучающим люминофором и оболочкой из стекла Вуда используются для театральных и концертных дисплеев. Черный свет используется в приложениях, в которых необходимо минимизировать посторонний видимый свет; в основном для наблюдения за флуоресценцией , цветным свечением, которое многие вещества испускают при воздействии УФ-излучения. Лампы, излучающие UVA / UVB, также продаются для других специальных целей, таких как лампы для загара и разведение рептилий.

Коротковолновые ультрафиолетовые лампы []

Бактерицидная УФ лампа мощностью 9 Вт, компактная люминесцентная лампа (CF)

Бактерицидная лампа для коммерческого использования в мясной лавке

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

Лампы накаливания []

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

Лампы газоразрядные []

Специализированные УФ-газоразрядные лампы, содержащие различные газы, производят УФ-излучение в определенных спектральных линиях для научных целей. Аргоновые и дейтериевые дуговые лампы часто используются в качестве стабильных источников, либо без окон, либо с различными окнами, такими как фторид магния. ^[33] Они часто являются источниками излучения в оборудовании УФ-спектроскопии для химического анализа.

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

Эксимерная лампа, источник УФ-излучения, разработанный в начале 2000-х годов, находит все большее применение в научных областях. Он имеет преимущества высокой интенсивности, высокой эффективности и работы в различных диапазонах длин волн в вакуумном ультрафиолете.

Ультрафиолетовые светодиоды []

Ультрафиолетовый светодиод на 380 нм заставляет светиться некоторые обычные предметы домашнего обихода.

Светодиоды (СИД) могут быть изготовлены для излучения в ультрафиолетовом диапазоне. В 2019 году, после значительных достижений за предыдущие пять лет, были доступны светодиоды UVA с длиной волны 365 нм и более с эффективностью 50% при выходной мощности 1000 мВт. В настоящее время наиболее распространенные типы УФ-светодиодов, которые можно найти / купить, имеют длины волн 395 и 365 нм, оба из которых находятся в спектре UVA. Когда речь идет о длине волны УФ-светодиодов, номинальная длина волны — это максимальная длина волны, которую излучают светодиоды, и присутствует свет как на более высоких, так и на более низких частотах длин волн около максимальной длины волны, что важно учитывать при поиске их применения для определенные цели.Более дешевые и более распространенные УФ-светодиоды с длиной волны 395 нм гораздо ближе к видимому спектру, и светодиоды не только работают на максимальной длине волны, но также излучают фиолетовый цвет и в конечном итоге не излучают чистый УФ-свет, в отличие от других. УФ-светодиоды с более глубоким спектром. ^[34] Такие светодиоды все чаще используются для таких применений, как УФ-отверждение, зарядка светящихся в темноте объектов, таких как картины или игрушки, и они становятся очень популярными в процессе, известном как ретро-яркость, которая ускоряет усовершенствовали процесс восстановления / отбеливания старых пластиков и портативных фонарей для обнаружения фальшивых денег и телесных жидкостей, и уже успешно применяются в приложениях цифровой печати и в инертных средах УФ-отверждения.Плотность мощности приближается к 3 Вт / см ² (30 кВт / м ² ) теперь возможна, и это, в сочетании с последними разработками фотоинициаторов и разработчиков рецептур смол, делает вероятным расширение отверждаемых светодиодами УФ-материалов.

Светодиоды UVC быстро развиваются, но могут потребоваться испытания для проверки эффективности дезинфекции. Рекомендации по дезинфекции больших площадей относятся к источникам ультрафиолетового излучения без использования светодиодов ^[35] , известным как бактерицидные лампы. ^[36] Кроме того, они используются в качестве линейных источников для замены дейтериевых ламп в приборах жидкостной хроматографии. ^[37]

Ультрафиолетовые лазеры []

Газовые лазеры, лазерные диоды и твердотельные лазеры могут быть изготовлены для излучения ультрафиолетовых лучей, и доступны лазеры, которые покрывают весь УФ-диапазон. Лазер на газообразном азоте использует электронное возбуждение молекул азота для излучения луча, который в основном является УФ. Самые сильные ультрафиолетовые линии имеют длину волны 337,1 нм и 357,6 нм. Другой тип мощных газовых лазеров — это эксимерные лазеры. Это широко используемые лазеры, излучающие в ультрафиолетовом и вакуумном ультрафиолетовом диапазонах длин волн.В настоящее время эксимерные УФ-лазеры на фториде аргона, работающие на длине волны 193 нм, обычно используются в производстве интегральных схем с помощью фотолитографии. Текущий таймфрейм ^{[? ]} Предел длины волны для получения когерентного УФ-излучения составляет около 126 нм, что характерно для эксимерного лазера Ar ₂ *.

Доступны лазерные диоды с прямым УФ-излучением на длине волны 375 нм. ^[38] Твердотельные лазеры с УФ-диодной накачкой были продемонстрированы с использованием кристаллов Ce: LiSAF (легированный церием фторид лития-стронция-алюминия), процесс, разработанный в 1990-х годах в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса. ^[39] Длины волн короче 325 нм коммерчески генерируются в твердотельных лазерах с диодной накачкой. Ультрафиолетовые лазеры также могут быть сделаны путем преобразования частоты в низкочастотные лазеры.

Ультрафиолетовые лазеры находят применение в промышленности (лазерная гравировка), медицине (дерматология и кератэктомия), химии (MALDI), безопасной связи в открытом воздухе, вычислительной технике (оптическое хранилище) и производстве интегральных схем.

Настраиваемый вакуумный ультрафиолет (ВУФ) посредством смешивания суммарной и разностной частот []

Полоса вакуумного ультрафиолета (ВУФ) (100–200 нм) может быть сгенерирована нелинейным четырехволновым смешением в газах путем смешивания суммарной или разностной частоты двух или более длинноволновых лазеров.Генерация обычно осуществляется в газах (например, криптоне, водороде, который имеет двухфотонный резонанс около 193 нм) ^[40] или парах металлов (например, магния). Сделав один из лазеров настраиваемым, можно настроить ВУФ. Если один из лазеров резонирует с переходом в газе или паре, то производство ВУФ-излучения усиливается. Однако резонансы также генерируют дисперсию длин волн, и, таким образом, фазовый синхронизм может ограничивать настраиваемый диапазон 4-волнового смешения. Смешивание разностной частоты (т.е., λ ₁ + λ ₂ — λ ₃ ) в качестве преимущества перед смешиванием суммарной частоты, поскольку согласование фаз может обеспечить большую настройку. ^[40] В частности, смешивание разностной частоты двух фотонов эксимерного лазера ArF (193 нм) с перестраиваемым лазером видимого или ближнего ИК-диапазона в водороде или криптоне обеспечивает резонансное усиление настраиваемого ВУФ-излучения в диапазоне от 100 до 200 нм. ^[40] На практике отсутствие подходящих материалов окна газовой / паровой ячейки с длиной волны отсечки фторида лития ограничивает диапазон настройки более чем примерно 110 нм.Настраиваемые длины волн ВУФ до 75 нм были достигнуты с использованием безоконных конфигураций. ^[41]

Плазменные и синхротронные источники экстремального УФ []

Лазеры использовались для косвенной генерации некогерентного крайнего ультрафиолетового (EUV) излучения на длине волны 13,5 нм для литографии в крайнем ультрафиолете. EUV излучается не лазером, а скорее электронными переходами в чрезвычайно горячей оловянной или ксеноновой плазме, которая возбуждается эксимерным лазером. ^[42] Этот метод не требует синхротрона, но может производить УФ на краю рентгеновского спектра.Источники синхротронного света также могут излучать все длины волн УФ, в том числе на границе УФ и рентгеновского спектров на длине волны 10 нм.

Воздействие на здоровье человека []

Воздействие ультрафиолетового излучения на здоровье человека сказывается на рисках и пользе солнечного воздействия, а также на такие проблемы, как люминесцентные лампы и здоровье. Чрезмерное пребывание на солнце может быть вредным, но в умеренных количествах пребывание на солнце полезно. ^[43]

Благоприятные эффекты []

УФ-свет (в частности, УФ-В) заставляет организм вырабатывать витамин D, который необходим для жизни.Людям необходимо УФ-излучение для поддержания адекватного уровня витамина D. По данным Всемирной организации здравоохранения ^[44]

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

Витамин D также можно получить с пищей и добавками. ^[45] Однако чрезмерное пребывание на солнце оказывает вредное воздействие. ^[44]

Витамин D способствует выработке серотонина. Производство серотонина прямо пропорционально степени яркого солнечного света, получаемого организмом. ^[46] Считается, что серотонин дарит людям ощущение счастья, благополучия и безмятежности. ^[47]

Состояние кожи []

УФ-лучи также лечат определенные кожные заболевания. Современная фототерапия успешно применяется для лечения псориаза, экземы, желтухи, витилиго, атопического дерматита и локальной склеродермии. ^{[48] [49]} Кроме того, было показано, что УФ-свет, в частности УФ-В-излучение, вызывает остановку клеточного цикла в кератиноцитах, наиболее распространенном типе клеток кожи. ^[50] Сама по себе терапия солнечным светом может быть кандидатом для лечения таких состояний, как псориаз и эксфолиативный хейлит, состояний, при которых клетки кожи делятся быстрее, чем обычно или необходимо. ^[51]

Вредное воздействие []

У человека чрезмерное воздействие УФ-излучения может вызывать острые и хронические вредные воздействия на диоптрийную систему и сетчатку глаза.Риск повышен на больших высотах, и люди, живущие в высокоширотных районах, где снег покрывает землю прямо в начале лета, а положение солнца даже в зените низкое, особенно подвержены риску. ^[52] Кожа, циркадная система и иммунная система также могут быть затронуты. ^[53]

Ультрафиолетовые фотоны по-разному повреждают молекулы ДНК живых организмов. В одном общем случае повреждения соседние основания тимина соединяются друг с другом, а не поперек «лестницы».Этот «димер тимина» делает выпуклость, и искаженная молекула ДНК не функционирует должным образом.
Эффект солнечного ожога (измеряемый по УФ-индексу) является продуктом спектра солнечного света (интенсивности излучения) и спектра эритемного действия (чувствительности кожи) в диапазоне длин волн УФ-излучения. Производство солнечных ожогов на милливатт интенсивности излучения увеличивается почти в 100 раз между длинами волн ближнего УФ-В, равными 315 и 295 нм.

Дифференциальное воздействие света разных длин волн на роговицу и кожу человека иногда называют «спектром эритемного действия». ^[54] Спектр действия показывает, что УФА не вызывает немедленной реакции, а скорее УФ начинает вызывать фотокератит и покраснение кожи (у людей с более светлой кожей более чувствительны) на длинах волн, начинающихся около начала полосы УФВ при 315 нм, и быстро увеличивается до 300 нм. Кожа и глаза наиболее чувствительны к повреждению УФ-излучением с длиной волны 265–275 нм, что соответствует нижнему диапазону УФ-С. При еще более коротких длинах волн ультрафиолетового излучения повреждения продолжают происходить, но явные эффекты не так велики при таком небольшом проникновении в атмосферу.Ультрафиолетовый индекс, соответствующий стандарту ВОЗ, представляет собой широко известный показатель общей силы ультрафиолетовых волн, вызывающих солнечные ожоги на коже человека, путем взвешивания ультрафиолетового излучения для эффектов спектра действия в заданное время и в определенном месте. Этот стандарт показывает, что большинство солнечных ожогов происходит из-за ультрафиолетового излучения на длинах волн, близких к границе диапазонов UVA и UVB.

Повреждение кожи []

Чрезмерное воздействие УФ-В излучения может вызвать не только солнечный ожог, но и некоторые формы рака кожи. Однако степень покраснения и раздражения глаз (которые в основном не вызваны УФ-А) не предсказывают долгосрочные эффекты УФ-излучения, хотя они отражают прямое повреждение ДНК ультрафиолетом. ^[55]

Все диапазоны УФ-излучения повреждают волокна коллагена и ускоряют старение кожи. И UVA, и UVB разрушают витамин А в коже, что может вызвать дальнейшее повреждение. ^[56]

УФ-В излучение может вызвать прямое повреждение ДНК. ^[57] Эта связь рака является одной из причин для беспокойства по поводу истощения озонового слоя и озоновой дыры.

Самая смертельная форма рака кожи, злокачественная меланома, в основном вызывается повреждением ДНК, не зависящим от УФА-излучения.Это видно по отсутствию прямой мутации УФ-сигнатуры в 92% всех меланом. ^[58] Случайное чрезмерное воздействие и солнечный ожог, вероятно, являются более значительными факторами риска меланомы, чем длительное умеренное воздействие. ^[59] УФС — это самый высокоэнергетический и опасный тип ультрафиолетового излучения, вызывающий побочные эффекты, которые могут быть мутагенными или канцерогенными. ^[60]

Раньше считалось, что UVA не вреден или менее вреден, чем UVB, но сегодня известно, что он способствует развитию рака кожи через косвенное повреждение ДНК (свободные радикалы, такие как активные формы кислорода). ^{[ необходима ссылка ]} UVA может генерировать химические промежуточные продукты с высокой реакционной способностью, такие как гидроксильные и кислородные радикалы, которые, в свою очередь, могут повредить ДНК. Повреждение ДНК, вызванное косвенным воздействием УФА на кожу, в основном состоит из однонитевых разрывов ДНК, в то время как повреждение, вызванное УФВ, включает прямое образование димеров тимина или димеров цитозина и двухцепочечных разрывов ДНК. ^[61] UVA оказывает иммуносупрессивное действие на весь организм (на него приходится большая часть иммуносупрессивных эффектов воздействия солнечного света) и мутагенно для базальных кератиноцитов кожи. ^[62]

Фотоны UVB могут вызывать прямое повреждение ДНК. UVB-излучение возбуждает молекулы ДНК в клетках кожи, вызывая образование аберрантных ковалентных связей между соседними пиримидиновыми основаниями, в результате чего образуется димер. Большинство УФ-индуцированных димеров пиримидина в ДНК удаляются с помощью процесса, известного как эксцизионная репарация нуклеотидов, в котором задействовано около 30 различных белков. ^[57] Те димеры пиримидина, которые избегают этого процесса репарации, могут вызывать форму запрограммированной гибели клеток (апоптоз) или могут вызывать ошибки репликации ДНК, ведущие к мутации.

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

Обсуждение безопасности солнцезащитных кремов []

Демонстрация действия солнцезащитного крема. Солнцезащитный крем виден только на лице мужчины справа. Левое изображение — обычная фотография лица; правое изображение получено в отраженном УФ-свете. Сторона лица с солнцезащитным кремом темнее, потому что солнцезащитный крем поглощает УФ-свет.

Медицинские организации рекомендуют пациентам защищаться от УФ-излучения с помощью солнцезащитного крема.Было показано, что пять ингредиентов солнцезащитного крема защищают мышей от опухолей кожи. Однако некоторые солнцезащитные химические вещества производят потенциально вредные вещества, если они освещаются при контакте с живыми клетками. ^{[63] [64]} Количество солнцезащитного крема, которое проникает в нижние слои кожи, может быть достаточно большим, чтобы вызвать повреждение. ^[65]

Солнцезащитный крем уменьшает прямое повреждение ДНК, вызывающее солнечный ожог, путем блокирования УФ-В, а обычный рейтинг SPF показывает, насколько эффективно блокируется это излучение.Поэтому SPF также называют UVB-PF, что означает «фактор защиты от UVB». ^[66] Этот рейтинг, однако, не содержит данных о важной защите от УФА, ^[67] , который не вызывает в первую очередь солнечных ожогов, но все же является вредным, поскольку вызывает непрямое повреждение ДНК и также считается канцерогенным. Несколько исследований показывают, что отсутствие фильтров UVA может быть причиной более высокой заболеваемости меланомой у пользователей солнцезащитных кремов по сравнению с теми, кто их не использует. ^{[68] [69] [70] [71] [72]} Некоторые солнцезащитные лосьоны содержат диоксид титана, оксид цинка и авобензон, которые помогают защитить от лучей UVA.

Фотохимические свойства меланина делают его отличным фотозащитным средством. Однако солнцезащитные химические вещества не могут рассеивать энергию возбужденного состояния так же эффективно, как меланин, и поэтому, если ингредиенты солнцезащитного крема проникают в нижние слои кожи, количество активных форм кислорода может увеличиваться. ^{[73] [63] [64] [74]} Количество солнцезащитного крема, которое проникает через роговой слой, может быть или не быть достаточно большим, чтобы вызвать повреждение.

В эксперименте Hanson et al. опубликованном в 2006 году, количество вредных активных форм кислорода (АФК) было измерено в необработанной коже и в коже, обработанной солнцезащитным кремом. В первые 20 минут солнцезащитная пленка оказывала защитный эффект, и количество видов ROS было меньше. Однако через 60 минут количество абсорбированного солнцезащитного крема было настолько высоким, что количество ROS было выше в коже, обработанной солнцезащитным кремом, чем в необработанной коже. ^[73] Исследование показывает, что солнцезащитный крем необходимо наносить повторно в течение 2 часов, чтобы предотвратить проникновение ультрафиолетового света на живые клетки кожи, наполненные солнцезащитным кремом. ^[73]

Обострение некоторых кожных заболеваний []

Ультрафиолетовое излучение может усугубить несколько кожных состояний и заболеваний, включая ^[75] системную красную волчанку, синдром Шегрена, синдром Синеара Ушера, розацеа, дерматомиозит, болезнь Дарье и синдром Киндлера – Вири.

Повреждение глаз []

Знаки часто используются для предупреждения об опасности сильных источников УФ-излучения.

Глаз наиболее чувствителен к повреждению УФ-излучением в нижнем УФ-диапазоне 265–275 нм.Излучение этой длины волны почти отсутствует от солнечного света, но встречается в дуговых лампах сварщика и других искусственных источниках. Их воздействие может вызвать «вспышку сварщика» или «дуговую вспышку» (фотокератит) и может привести к образованию катаракты, птеригиума и пингвекулы. В меньшей степени УФ-В при солнечном свете от 310 до 280 нм также вызывает фотокератит («снежную слепоту»), при этом могут быть повреждены роговица, хрусталик и сетчатка. ^[76]

Защитные очки полезны тем, кто подвергается воздействию ультрафиолетового излучения.Поскольку свет может попадать в глаза сбоку, обычно требуется полная защита глаз, если существует повышенный риск воздействия, как при высотном альпинизме. Альпинисты подвергаются воздействию более высоких, чем обычно, уровней УФ-излучения как из-за меньшей атмосферной фильтрации, так и из-за отражения от снега и льда. ^{[77] [78]}
Обычные необработанные очки дают некоторую защиту. Большинство пластиковых линз обеспечивают лучшую защиту, чем стеклянные линзы, потому что, как отмечалось выше, стекло прозрачно для UVA, а обычный акриловый пластик, используемый для линз, менее прозрачен.Некоторые пластмассовые материалы линз, такие как поликарбонат, по своей природе блокируют большую часть ультрафиолета. ^[79]

Разложение полимеров, пигментов и красителей []

Ультрафиолетовое разложение — это одна из форм разложения полимера, которая влияет на пластмассы, подверженные воздействию солнечного света. Проблема проявляется в обесцвечивании или выцветании, растрескивании, потере прочности или разрушении. Эффекты атаки усиливаются с увеличением времени воздействия и интенсивности солнечного света. Добавление поглотителей УФ-излучения подавляет эффект.

ИК-спектр показывает поглощение карбонила из-за УФ-разложения полиэтилена.

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

Многие пигменты и красители поглощают УФ-излучение и меняют цвет, поэтому картины и текстиль могут нуждаться в дополнительной защите как от солнечного света, так и от люминесцентных ламп — двух распространенных источников УФ-излучения. Оконное стекло поглощает вредное УФ-излучение, но ценные артефакты нуждаются в дополнительной защите. Например, во многих музеях черные шторы кладут на акварельные картины и старинные ткани.Поскольку акварельные краски могут иметь очень низкий уровень пигментации, они нуждаются в дополнительной защите от ультрафиолета. Различные формы стекла для обрамления картин, включая акрил (оргстекло), ламинаты и покрытия, обеспечивают разную степень защиты от ультрафиолета (и видимого света).

Приложения []

Из-за своей способности вызывать химические реакции и возбуждать флуоресценцию материалов, ультрафиолетовое излучение имеет ряд применений. В следующей таблице ^[80] приведены некоторые варианты использования конкретных диапазонов длин волн в УФ-спектре.

• 13.5 нм : литография в крайнем ультрафиолете
• 30–200 нм : Фотоионизация, ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия, изготовление стандартных интегральных схем методом фотолитографии
• 230–365 нм : УФ-ID, отслеживание этикеток, штрих-коды
• 230–400 нм : Оптические датчики, различное оборудование
• 240–280 нм : Дезинфекция, обеззараживание поверхностей и воды (абсорбция ДНК имеет пик при 260 нм), бактерицидные лампы ^[36]
• 200–400 нм : Судебно-медицинский анализ, обнаружение наркотиков
• 270–360 нм : анализ белков, секвенирование ДНК, открытие лекарств
• 280–400 нм : Медицинская визуализация клеток
• 300–320 нм : Световая терапия в медицине
• 300–365 нм : Отверждение полимеров и чернил для принтеров
• 350–370 нм : Запперы от насекомых (мух больше всего привлекает свет с длиной волны 365 нм) ^[81]

Фотография []

Портрет сделан с использованием только ультрафиолетового света с длинами волн от 335 до 365 нанометров.

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

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

В ультрафиолетовой астрономии измерения используются для определения химического состава межзвездной среды, а также температуры и состава звезд. Поскольку озоновый слой блокирует многие УФ-частоты от попадания в телескопы на поверхности Земли, большинство УФ-наблюдений производится из космоса.

Электротехническая и электронная промышленность []

Коронный разряд на электрическом оборудовании можно обнаружить по его ультрафиолетовому излучению. Корона вызывает деградацию электроизоляции и выброс озона и оксида азота. ^[82]

EPROM (стираемая программируемая постоянная память) стираются под воздействием УФ-излучения. Эти модули имеют прозрачное (кварцевое) окно в верхней части чипа, пропускающее УФ-излучение.

Используется флуоресцентный краситель []

Бесцветные флуоресцентные красители, излучающие синий свет в УФ-диапазоне, добавляются в качестве оптических отбеливателей для бумаги и тканей. Синий свет, излучаемый этими агентами, нейтрализует желтые оттенки, которые могут присутствовать, и заставляет цвета и белый цвет казаться более белыми или более яркими.

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

Парки аттракционов часто используют ультрафиолетовое освещение для флуоресценции картин и фонов для аттракционов. Это часто имеет побочный эффект, заставляя белую одежду всадника светиться светло-фиолетовым.

Птица появляется на многих картах Visa CR, когда они находятся под УФ-светом.

Чтобы предотвратить подделку валюты или подделку важных документов, таких как водительские права и паспорта, на бумаге может быть водяной знак УФ или флуоресцентные многоцветные волокна, видимые в ультрафиолетовом свете. Почтовые марки снабжены люминофором, который светится под УФ-лучами, что позволяет автоматически определять марку и лицевую сторону письма.

УФ-флуоресцентные красители используются во многих областях (например, в биохимии и судебной медицине).Некоторые марки перцовых баллончиков оставляют невидимое химическое вещество (УФ-краситель), которое нелегко смыть на нападающем, обработанном перцовым баллончиком, что поможет полиции позже идентифицировать нападавшего.

В некоторых типах неразрушающего контроля УФ-излучение стимулирует флуоресцентные красители для выявления дефектов в широком диапазоне материалов. Эти красители могут быть перенесены в поверхностные дефекты за счет капиллярного действия (проникающий контроль) или могут быть связаны с частицами феррита, захваченными магнитными полями утечки в черных материалах (контроль магнитных частиц).

Аналитическое использование []

Криминалистика []

UV — это следственный инструмент на месте преступления, помогающий обнаруживать и идентифицировать телесные жидкости, такие как сперма, кровь и слюна. ^[83] Например, эякулированная жидкость или слюна могут быть обнаружены источниками ультрафиолетового излучения высокой мощности, независимо от структуры или цвета поверхности, на которой осаждается жидкость. ^[84] УФ – видимая микроскопия также используется для анализа следов, таких как текстильные волокна и крошки краски, а также сомнительных документов.

Другие приложения включают проверку подлинности различных предметов коллекционирования и искусства, а также обнаружение поддельной валюты. Даже материалы, специально не маркированные красителями, чувствительными к УФ-излучению, могут иметь отчетливую флуоресценцию под воздействием УФ-излучения или могут флуоресцировать по-разному в коротковолновом и длинноволновом ультрафиолете.

Повышение контрастности чернил []

Используя многоспектральную визуализацию, можно читать неразборчивые папирусы, такие как сожженные папирусы Виллы Папирусов или Оксиринха, или палимпсест Архимеда.Техника включает в себя фотографирование неразборчивого документа с использованием различных фильтров в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне, точно настроенных для захвата определенных длин волн света. Таким образом, можно найти оптимальную спектральную часть для отличия чернил от бумаги на поверхности папируса.

Простые источники NUV можно использовать для выделения выцветших чернил на основе железа на пергаменте. ^[85]

Санитарное соответствие []

После тренировки с искусственными жидкостями организма медицинский работник проверяет средства индивидуальной защиты с помощью ультрафиолета, чтобы обнаружить невидимые капли жидкости.Эти жидкости могут содержать смертельные вирусы или другие загрязнения.

Ультрафиолетовый свет помогает обнаруживать отложения органических материалов, которые остаются на поверхностях, где периодическая очистка и дезинфекция могли быть неэффективными. Он используется в гостиничном бизнесе, производстве и других отраслях, где проверяется уровень чистоты или загрязнения. ^{[86] [87] [88] [89]}

Многолетние выпуски новостей для многих телевизионных новостных организаций предполагают, что репортер-расследователь использует аналогичное устройство для выявления антисанитарных условий в гостиницах, общественных туалетах, поручнях , и тому подобное. ^{[90] [91]}

Химия []

УФ / видимая спектроскопия широко используется как метод в химии для анализа химической структуры, наиболее известной из которых являются сопряженные системы. УФ-излучение часто используется для возбуждения данного образца, когда флуоресцентное излучение измеряется с помощью спектрофлуориметра. В биологических исследованиях УФ-излучение используется для количественного определения нуклеиновых кислот или белков.

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

Ультрафиолетовые лампы также используются для анализа минералов и драгоценных камней.

В системах контроля загрязнения ультрафиолетовые анализаторы используются для обнаружения выбросов оксидов азота, соединений серы, ртути и аммиака, например, в дымовых газах электростанций, работающих на ископаемом топливе. ^[92] Ультрафиолетовое излучение может обнаруживать тонкие пленки разлитой нефти на воде либо по высокой отражательной способности масляных пленок в УФ-диапазоне, либо по флуоресценции соединений в масле, либо по поглощению УФ-излучения, создаваемого рамановским рассеянием в воде. ^[93]

Материаловедение использует []

Обнаружение пожара []

Как правило, в детекторах ультрафиолета в качестве чувствительного элемента используется либо твердотельное устройство, например, на основе карбида кремния или нитрида алюминия, либо заполненная газом трубка. УФ-детекторы, чувствительные к УФ-излучению в любой части спектра, реагируют на облучение солнечным и искусственным светом. Например, горящее водородное пламя излучает сильно в диапазоне от 185 до 260 нанометров и очень слабо в ИК-диапазоне, тогда как угольный огонь излучает очень слабо в УФ-диапазоне, но очень сильно в ИК-диапазоне; таким образом, пожарный извещатель, который работает как с УФ, так и с ИК-детектором, более надежен, чем датчик с одним УФ-детектором.Практически все пожары излучают некоторое количество излучения в диапазоне UVC, тогда как солнечное излучение в этом диапазоне поглощается атмосферой Земли. В результате УФ-детектор является «солнечным слепым», то есть он не будет вызывать тревогу в ответ на излучение Солнца, поэтому его можно легко использовать как в помещении, так и на открытом воздухе.

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

Фотолитография []

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

Фотолитография используется в производстве полупроводников, компонентов интегральных схем, ^[94] и печатных плат. В процессах фотолитографии, используемых для изготовления электронных интегральных схем, в настоящее время используется УФ-излучение 193 нм, а экспериментально — 13.УФ 5 нм для литографии в крайнем ультрафиолете.

Полимеры []

Электронные компоненты, которые требуют прозрачной прозрачности для выхода или проникновения света (фотоэлектрические панели и датчики), могут быть залиты акриловыми смолами, отвержденными с помощью УФ-энергии. Преимущества — низкие выбросы ЛОС и быстрое отверждение.

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

Некоторые чернила, покрытия и клеи состоят из фотоинициаторов и смол. Под воздействием ультрафиолетового света происходит полимеризация, и поэтому клеи затвердевают или отверждаются, обычно в течение нескольких секунд.Применения включают склеивание стекла и пластика, покрытия оптических волокон, покрытие полов, УФ-покрытие и отделку бумаги в офсетной печати, зубные пломбы и декоративные гели для ногтей.

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

Воздействие УФ на полимеры используется для изменения (шероховатости и гидрофобности) полимерных поверхностей. Например, поверхность полиметилметакрилата может быть сглажена вакуумным ультрафиолетом. ^[95]

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

Использование в биологии []

Очистка воздуха []

Используя каталитическую химическую реакцию от диоксида титана и воздействия ультрафиолетового излучения, окисление органических веществ превращает патогены, пыльцу и споры плесени в безвредные инертные побочные продукты. Однако реакция диоксида титана и ультрафиолетового излучения не является прямым путем.Несколько сотен реакций происходят перед стадией инертных побочных продуктов и могут препятствовать результирующей реакции с образованием формальдегида, альдегида и других летучих органических соединений на пути к конечной стадии. Таким образом, использование диоксида титана и УФ-излучения требует очень определенных параметров для успешного результата. Механизм очищения от ультрафиолета — это фотохимический процесс. Загрязняющие вещества в помещении почти полностью представляют собой соединения на основе органического углерода, которые разрушаются при воздействии УФ-излучения высокой интенсивности с длиной волны от 240 до 280 нм.Коротковолновое ультрафиолетовое излучение может разрушить ДНК живых микроорганизмов. ^[96] Эффективность УФ-излучения напрямую зависит от интенсивности и времени воздействия.

УФ также снижает содержание газообразных примесей, таких как окись углерода и летучие органические соединения. ^{[97] [98] [99]} УФ-лампы, излучающие с длиной волны 184 и 254 нм, могут удалять низкие концентрации углеводородов и окиси углерода, если воздух рециркулирует между комнатой и камерой лампы. Такое расположение предотвращает попадание озона в очищаемый воздух.Точно так же воздух можно обрабатывать, пропуская один УФ-источник с длиной волны 184 нм и пропуская пентаоксид железа для удаления озона, производимого УФ-лампой.

Стерилизация и дезинфекция []

Трубка для отвода паров ртути низкого давления наполняет внутреннюю часть вытяжного шкафа коротковолновым ультрафиолетовым светом, когда он не используется, стерилизуя микробиологические загрязнения с облученных поверхностей.

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации рабочих мест и инструментов, используемых в биологических лабораториях и медицинских учреждениях.Имеющиеся в продаже ртутные лампы низкого давления излучают около 86% излучения на длине волны 254 нанометра (нм), при этом 265 нм являются кривой максимальной бактерицидной эффективности. УФ на этих бактерицидных волнах повреждает ДНК / РНК микроорганизма, так что он не может воспроизводиться, делая его безвредным (даже если организм не может быть убит). ^[100] Поскольку микроорганизмы могут быть защищены от ультрафиолетовых лучей в небольших трещинах и других затемненных областях, эти лампы используются только в качестве дополнения к другим методам стерилизации.

Светодиоды UV-C относительно новы для коммерческого рынка и становятся все более популярными. ^{[ неудачная проверка ] [101]} Благодаря своей монохроматической природе (± 5 нм) ^{[ неудачная проверка ]} эти светодиоды могут быть нацелены на определенную длину волны, необходимую для дезинфекции. Это особенно важно, зная, что патогены различаются по своей чувствительности к определенным длинам волн УФ-излучения. Светодиоды не содержат ртути, мгновенно включаются / выключаются и имеют неограниченное количество циклов в течение дня. ^[102]

Дезинфекция с использованием УФ-излучения обычно используется при очистке сточных вод и находит все более широкое применение при очистке питьевой воды в городских условиях. Многие поставщики родниковой воды используют оборудование для УФ-дезинфекции для стерилизации воды. Солнечная дезинфекция воды ^[103] была исследована для дешевой обработки загрязненной воды с использованием естественного солнечного света. УФ-излучение и повышенная температура воды убивают организмы в воде.

Ультрафиолетовое излучение используется в некоторых пищевых процессах для уничтожения нежелательных микроорганизмов.УФ можно использовать для пастеризации фруктовых соков, протекая сок над источником ультрафиолета высокой интенсивности. ^[104] Эффективность такого процесса зависит от поглощения сока ультрафиолетового излучения.

Импульсный свет (PL) — это метод уничтожения микроорганизмов на поверхностях с использованием импульсов интенсивного широкого спектра, богатого УФ-С между 200 и 280 нм. Импульсный свет работает с ксеноновыми лампами-вспышками, которые могут производить вспышки несколько раз в секунду. Роботы для дезинфекции используют импульсный УФ-фильтр ^[105]

Биологический []

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

Бабочки используют ультрафиолет как коммуникационную систему для распознавания пола и брачного поведения. Например, у бабочки Colias eurytheme самцы полагаются на визуальные подсказки, чтобы найти и идентифицировать самок. Вместо того, чтобы использовать химические стимулы для поиска партнера, самцов привлекает отражающий ультрафиолет цвет задних крыльев самок. ^[106] Для бабочек Pieris napi было показано, что самки в северной Финляндии с меньшим количеством УФ-излучения, присутствующего в окружающей среде, обладали более сильными УФ-сигналами для привлечения своих самцов, чем те, которые встречаются дальше на юг.Это говорит о том, что с эволюционной точки зрения было сложнее повысить чувствительность глаз к УФ-излучению у самцов, чем увеличивать УФ-сигналы, излучаемые самками. ^[107]

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

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

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

Терапия []

Ультрафиолетовое излучение полезно при лечении кожных заболеваний, таких как псориаз и витилиго. Воздействие ультрафиолетового излучения А, когда кожа гиперфоточувствительна, прием псоралена является эффективным средством лечения псориаза. Из-за способности псораленов вызывать повреждение печени ПУВА-терапию можно использовать только ограниченное количество раз на протяжении жизни пациента.

Фототерапия UVB не требует дополнительных лекарств или препаратов местного действия для терапевтического эффекта; нужна только выдержка.Тем не менее, фототерапия может быть эффективной при использовании в сочетании с некоторыми местными средствами лечения, такими как антралин, каменноугольная смола и производные витаминов A и D, или системными методами лечения, такими как метотрексат и сориатан. ^[108]

Герпетология []

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

Известная проблема состоит в том, что высокие уровни излучения УФa-части спектра могут вызывать повреждение клеток и ДНК чувствительных частей их тела — особенно глаз, где слепота является результатом неправильного использования источника УФa / b и размещение фотокератита. Для многих домовладельцев также должно быть предусмотрено наличие соответствующего источника тепла, что привело к продаже «комбинированных» продуктов тепла и света.Хранители должны быть осторожны с этими «комбинированными» генераторами света / тепла и UVa / b, они обычно излучают высокие уровни UVa с более низкими уровнями UVb, которые установлены и трудно контролировать, чтобы животные могли удовлетворить свои потребности. Лучшая стратегия — использовать индивидуальные источники этих элементов, чтобы они могли размещаться и контролироваться хранителями для максимальной пользы животных. ^[109]

Эволюционное значение []

В современных моделях эволюционной теории эволюция ранних репродуктивных белков и ферментов приписывается ультрафиолетовому излучению.UVB заставляет пары оснований тимина, расположенные рядом друг с другом в генетических последовательностях, связываться вместе в димеры тимина, нарушение цепи, которое репродуктивные ферменты не могут скопировать. Это приводит к сдвигу рамки во время генетической репликации и синтеза белка, обычно убивая клетку. До образования озонового слоя, блокирующего УФ-излучение, когда ранние прокариоты приближались к поверхности океана, они почти всегда вымерли. Те немногие, что выжили, разработали ферменты, которые контролировали генетический материал и удаляли димеры тимина с помощью ферментов эксцизионной репарации нуклеотидов. Calbó, Josep; Пажес, Давид; Гонсалес, Хосеп-Абель (2005). «Эмпирические исследования влияния облаков на УФ-излучение: обзор». Обзоры геофизики . 43 (2): RG2002. Bibcode:

Инфракрасный процесс — AlternativePhotography.com

Писатель / Элизабет Холмс

Руководство по использованию инфракрасной пленки Элизабет Холмс.

Всегда будьте осторожны при обращении с химическими веществами. Прочтите инструкции по охране труда и технике безопасности.

Я использую черно-белую инфракрасную пленку последние десять лет, и она стала моим выбором для художественной фотографии.

С инфракрасной пленкой вы видите новый свет, который создает яркие блики и улучшает текстуру, контраст и глубину.

Результаты могут быть очень захватывающими, но работа с этим фильмом требует понимания нескольких основных концепций , которые я хотел бы кратко осветить:

Что такое инфракрасный порт?

Свет можно охарактеризовать как полный диапазон длин волн электромагнитного спектра. Человеческий глаз чувствителен только к небольшой части видимых цветов в спектре, начиная с синего при 400 нм (нанометрах) и заканчивая красным при 700 нм . Длины волн короче диапазона видимого света — это ультрафиолетовое излучение, а более длинные волны — инфракрасное излучение .

Инфракрасная пленка чувствительна к видимому свету, ультрафиолетовому и инфракрасному излучению . Инфракрасный снимок регистрирует инфракрасное излучение, отраженное от объекта источником света.Источником света может быть солнце, наш естественный источник света или искусственный свет, такой как вольфрам или вспышка. Эффекты инфракрасного излучения проявляются в листьях, траве и листве, которые содержат более высокие уровни инфракрасного излучения. . Они кажутся более светлыми, записывая от белого до светло-серого на фотографии, в то время как небо и вода фактически поглощают инфракрасное излучение и кажутся темнее на некоторых фотографиях.

Типы пленок и чувствительность

На рынке доступно несколько типов инфракрасных пленок, каждая из которых имеет разный уровень чувствительности к ультрафиолетовому, видимому и инфракрасному излучению.Эти уровни чувствительности определяют, как будет выглядеть фотография .

Kodak Инфракрасный HIE

Kodak High Speed ​​Infrared HIE — это пленка со средним контрастом, наиболее чувствительная к инфракрасному излучению с диапазоном от 250 нм (ультрафиолет) до 900 нм (инфракрасный) .Это единственная инфракрасная пленка, в эмульсии которой отсутствует анти-ореол, позволяющая свету отражаться через негатив. Это объясняет эффект ореола вокруг ярких объектов и то, почему эта пленка более чувствительна к свету, чем другие инфракрасные лучи. Kodak продает пленку HIE в рулонах 35 мм с выдержкой 36.

Изображение выше: Kodak HIE 35 мм, после ореолов света, отражающегося от травы и песка.

Konica 750

Пленка Konica 750

— это мелкозернистая инфракрасная пленка с чувствительностью к фиолетовому и синему от 400 до 500 нм и чувствительностью к инфракрасному свету от 640 до 820 нм, достигая максимума при 750 нм .Без фильтрации Konica 750 похожа на панхроматическую пленку, которая записывает весь диапазон видимого света. В формате 120 эта пленка позволяет получать мелкозернистые фотографии с превосходной резкостью и тональностью. Konica 750 продается в рулонах с 35-миллиметровой пленкой с 24 выдержками и 120-12 выдержками.

Илфорд SFX

Ilford SFX 200 имеет постоянную чувствительность от ультрафиолета до красного и достигает 740 нм в инфракрасном диапазоне, достигая максимума на уровне 720 нм . SFX 200 — это пленка средней светочувствительности с умеренным контрастом и полной панхроматической чувствительностью без фильтра.Пленка SFX 200 продается в 35-миллиметровой пленке — 36 кадров и 120 рулонах — 12 кадров.

Загрузочная пленка

Инфракрасная пленка Kodak очень чувствительна к свету, поэтому ее необходимо загружать и выгружать в полной темноте. . Я всегда использую черный мешок для пеленания, чтобы загружать и выгружать свою пленку. Kodak рекомендует хранить необработанную пленку
при температуре 55 ° F в сухом прохладном месте, поэтому я храню пленку в холодильнике и обычно выдерживаю час перед загрузкой в ​​камеру. После съемок роли как можно скорее обработайте свой фильм. Konica и SFX менее чувствительны к свету, но их следует загружать и выгружать при тусклом свете. .

Фильтры

Цель фильтра — блокировать некоторые длины волн от попадания на пленку и пропускать другие длины волн через . В общем, я использую красный фильтр №25 на объективе моей камеры, потому что мне очень нравится смотреть через этот фильтр, и я предпочитаю количество передаваемого инфракрасного излучения. Для инфракрасной пленки существует множество фильтров, и в зависимости от конкретного диапазона чувствительности пленки некоторые фильтры будут лучше работать с вашей пленкой.

• # 8 Желтый фильтр — начинает пропускать свет с длиной волны 450 нм, блокируя ультрафиолет и большую часть синего света.
• # 15 Оранжевый фильтр — начинает пропускать на 500 нм, блокируя весь ультрафиолетовый и синий свет.
• # 25 Красный фильтр — начинает передачу на 600 нм, блокируя ультрафиолет, синий, зеленый и желтый.

Непрозрачные фильтры пропускают только инфракрасный свет:

• # 89B фильтр начинает передачу на 720 нм
• # 88A фильтр на 750 нм
• # 87 фильтр на 800 нм
• # 87C фильтр на 850 нм

Kodak HIE с максимальной чувствительностью к инфракрасному излучению может использоваться с непрозрачным фильтром # 87C. Konica 750 расширяется до 820 нм и не выходит за пределы фильтра # 87. SFX 200 инфракрасный свет
чувствителен к 740 нм и не будет экспонироваться за пределами фильтра # 89B.

Экспозиции и рейтинги ISO

При использовании фильтра необходимо настроить экспозицию . Производители предоставляют коэффициенты фильтрации для настройки диафрагмы. Если коэффициент фильтрации увеличивается вдвое, необходимо увеличить экспозицию на одну ступень . Например, коэффициент фильтрации, равный двум, требует увеличения на одну ступень, а коэффициент фильтрации, равный четырем, требует увеличения на две ступени.Если я использую камеру с замером TTL, я делаю показания экспозиции через объектив с фильтром на объективе и считаю, что экспозиции точные. Если я измеряю без красного фильтра # 25 на камере, я делаю настройку экспозиции на две ступени. Я предлагаю использовать брекетинг +/- полстопа, пока вы не ознакомитесь с возможностями вашего фильма.

Kodak HIE : Kodak не предоставляет рейтинг ISO, но я оцениваю свою пленку в диапазоне от ISO 100 до ISO 200. При ISO 100 негатив имеет меньшую контрастность, и я предпочитаю печатать с этим типом негатива, если собираюсь раскрашивать вручную. фотограф.

Konica 750 : Konica рекомендует оценивать свою пленку при ISO 32 без фильтра и снимать при f5,6 при 1/60 с красным фильтром в солнечных условиях на открытом воздухе. Я оценил Konica на ISO 25 и ISO 50 и получил хорошие результаты при съемке при ярком солнечном свете.

Ilford SFX 200 : SFX может иметь рейтинг от 200 до 800 единиц ISO, и из-за более низкой чувствительности к инфракрасному излучению не требует коррекции фокуса инфракрасного излучения.

Фокусировка

Большинство объективов имеют инфракрасную метку фокусировки, которая служит ориентиром для фокусировки.При настройке фокуса следует учитывать фильтры и пленку. Если вы используете красный фильтр №25, вы записываете больший диапазон длин волн инфракрасного излучения, поэтому после фокусировки сместите объектив ближе к инфракрасной метке фокуса, а не так близко при использовании желтого или оранжевого фильтра .

Изображение слева: гиперфокальная точка соответствует инфракрасной метке фокусировки на широкоугольном объективе с использованием HIE.

Обычно я выбираю пленку Kodak HIE, потому что у нее самый большой инфракрасный диапазон, поэтому я перемещаю свой объектив ближе к инфракрасной метке фокусировки после фокусировки, а не так близко с пленкой SFX 200 или Konica 750.Для пейзажной фотографии с пленкой HIE и широкоугольным объективом 28 мм я установил свою гиперфокусную точку в соответствии с инфракрасной меткой фокусировки, чтобы обеспечить резкую фокусировку.

Разработка

Когда я оцениваю пленку Kodak HIE на ISO 100, я использую D76 при температуре 68 ° F в течение 9 минут. Каждый производитель пленки дает рекомендации по проявке, но если вы разрабатываете пленку самостоятельно, ключ должен быть последовательным в процессе проявления, чтобы узнать о ваших негативах .

Заключение

Использование инфракрасной пленки дает вам возможность работать за пределами обычной пленки для создания фотографий, наполненных эмоциями, драматизмом и загадочностью.