Источники излучения ультрафиолетового излучения: Ультрафиолетовое излучение | Статья в журнале «Молодой ученый»

Ультрафиолетовое излучение | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Дугиева, Д. А. Ультрафиолетовое излучение / Д. А. Дугиева. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 5 (295). — С. 1-3. — URL: https://moluch.ru/archive/295/67050/ (дата обращения: 19.08.2021).



После того как было открыто инфракрасное излучение, немецким физиком Иоганном Вильгельмом Риттером были начаты поиски излучения, находящегося в противоположном конце спектра, имеющий длину волны короче, чем у фиолетового цвета. Уже в 1801 году В. Риттер выяснил, что хлорид серебра, который разлагается под действием света, за пределами фиолетовой области под действием невидимого излучения разлагается быстрее. Сам хлорид серебра имеет белый цвет, и на свету он темнеет в течение нескольких минут. Различные участки спектра влияют по-разному на скорость потемнее, и быстрее всего это происходит в фиолетовой области спектра. После этого, долгое время учёные, включая и Риттера, делили свет на три компонента: инфракрасный его также называли окислительным или тепловым; осветительный компонент или же видимый свет и последний восстановительный компонент это и есть ультрафиолетовое излучение. В те времена это излучение также называли «актиническим излучением». Идею о единстве этих трёх компонентов в 1842 году в свои труды внесли такие учёные, как Александр Беккерель, Мачедонио Мелони и многие другие. Но что же такое вообще ультрафиолетовое излучение?

Ультрафиолетовое (УФ) излучение — это электромагнитное излучение, которое лежит в спектральном диапазоне между видимым и рентгеновским излучением и характеризуется длиной волны от 10 нм до 400 нм. Данный вид спектра достигает высоких температур и появляется, когда температура доходит от 1500 °С до 23000 °С.

Ультрафиолет делят на ближний, средний, дальний или вакуумный. Вакуумным его называют потому, что исследование возможно только в вакууме, так как излучение этого диапазона сильно поглощается воздухом. К тому же каждый вид обладает своим свойством и находит своё применение.

Спектр УФ-лучей, доходящих до поверхности Земли, узок (400–285 нм). Выходит, что Солнце с длиной волны короче 285 нм не испускает свет. На вопрос «так это или нет?» был найден ответ французу А. Корню, который установил, что ультрафиолетовые лучи короче 295 нм поглощаются озоном. На основе этого А. Корню предсказал, что Солнце излучает коротковолновое УФ-излучение. Под его действием молекулы кислорода распадаются на единичные атомы и создают молекулы озона. В верхних слоях атмосферы озон покрывает планету защитным слоем.

Когда человек смог подняться в эти слои атмосферы, догадки ученого подтвердились. Высота Солнца над горизонтом и количество УФ лучей, которые поступают на поверхность земли и находятся в прямой зависимости. Когда освещенность изменится на 20 % количество УФ лучей, которые дошли до поверхности уменьшится в 20 раз. Проведенные исследования показали, что на каждые 100 м подъёма интенсивность УФ-излучения увеличивается на 3–4 %. На экваторе, когда Солнце пребывает в зените, земная поверхность доходит до лучей длиной 290–285 нм, а на поверхность земли за полярным кругом попадают лучи, имеющие длину волны 350–380 нм.

Источники ультрафиолетового излучения.

УФ-излучению присущи свои источники:

1. Природные источники;

2. Источники, сделанные человеком;

3. Лазерные источники.

Природным источником УФ-излучения служит наше Солнце-это их единственный концентратор и излучатель. Расположенная к нам ближе всего звезда излучает сильный заряд волн, который способен пройти через озоновый слой и достичь поверхность земли. Целый ряд исследований позволили учёным выдвинуть теорию о том, что жизнь на Земле зародилась лишь с появлением озонового слоя, который защищает всё живое от проникновения вредного избыточного УФ-излучения.

Источники, созданные человеком-это искусственные источники ультрафиолета. Ими могут быть сделанные людьми приборы, технические средства, устройства. Делаются они для того, чтобы получить нужный спектр света с данными параметрами длины волны. С этой целью получают УФ-излучение, которое можно применить со смыслом в различных областях деятельности.

Источниками искусственного появления могут быть:

1. Эритемные лампы, которые обладают способностью задействовать синтез витамина D в коже человека. Они не только оберегают от заболевания рахитом, но и лечат его.

2. Аппараты для соляриев, которые дают естественный красивый загар.

3. Лампы-атрактанты — это лампы, которые используются в помещениях для борьбы с насекомыми.

4. Люминесцентные устройства.

5. Ксеноновые лампы.

6. Высокотемпературная лампа.

7. Газоразрядные устройства.

Лазерные источники также относятся к искусственным источникам ультрафиолета. Работа лазера основана на возбуждении инертных и не инертных газов. Ими могут быть неон, аргон, азот, кристаллы и т. д. В наши дни есть лазер, который работает на свободных электронах. В нем получают длину волны УФ-излучения равную той, что встречается в вакуумных условиях. Лазерный ультрафиолет применяется в биотехнологических, микробиологических исследованиях и т. д.

Применение ультрафиолетового излучения.

УФ-излучению присущи следующие характеристики, позволяющие применять его в разных сферах:

1. Бактерицидное воздействие;

2. Сияние разных веществ различными оттенками, т. е. способность вызывать люминесценцию.

3. Большой уровень химической активности.

На основании этого УФ-излучение может применяться в медицине, спектрометрических анализах, астрономии, для уничтожения бактерий, насекомых и вирусов.

Спектрометрия специализируется на распознании соединений и их состава по способности поглощать определенный длины УФ-свет. Вымирание насекомых основано на том, что они видят коротковолновые спектры, неуловимые человеческим глазом. Насекомые летят на этот источник и этим они подвергают себя уничтожения. В соляриях тело человека подвергают воздействию УФ-А. После чего в коже человека вырабатывается меланин, который придает ей ровный и более темный цвет. Тут очень важно защитить глаза и чувствительные зоны.

Медицина. Использование ультрафиолета в данной области также связано с уничтожением бактерий и вирусов.

Медицинские лечения ультрафиолетом:

1. Воспалительные процессы;
2. Инфекционные заболевания невралгии;
3. Травма костей, тканей;
4. Заболевания уха, горла, носа;
5. Рахиты и трофические язвы желудка;
6. Туберкулёз, астма и мн.др.

Таким образом, с помощью ультрафиолета медикам удаётся спасти жизнь миллионов людей и вернуть им здоровье.

В настоящей работе мы познакомились с ультрафиолетовым излучением, источниками его излучения и применением.

Литература:

1. Бейкер, А., Беттеридж Д. Фотоэлектронная спектроскопия // М.: Наука, 1985.
2. Дубров, А. П. Генетические и физиологические эффекты действия ультрафиолетовой радиации на высшие растения // М.: Просвещение
3. Лазарев, Д. Н. Ультрафиолетовая радиация и ее применение // Л., 1950.
4. Мейер, А., Зейтц, Э. Ультрафиолетовое излучение // М.: Наука, 1982.

Основные термины (генерируются автоматически): ультрафиолетовое излучение, длина волны, поверхность земли, источник, УФА, искусственный источник ультрафиолета, кожа человека, уничтожение бактерий.

Источники УФ-излучения | Всё о красках

В  качестве  источника  УФ-излучения  используют  микроволновые  безэлектродные УФ-излучатели, ртутные лампы низкого давления и ртутные излучатели высокого давления. В кварцевой трубке (кварц имеет небольшое поглощение в УФ-области) находится заполняющий материал (ртуть, инертный газ и галогеновая добавка) под давлением от 1 до 10 бар, возбуждаемый для эмиссии излучения. В момент действия разряда в насыщенном ртутью газе лампа должна иметь оптимальную рабочую температуру, чтобы можно было добиться высокого коэффициента полезного действия. В этом случае ртутный излучатель высокого давления эмитирует характерный спектр с основными линиями при 254, 302,313, 366, 405 и 456 нм.

Излучение в этой  волновой области обладает высокой энергией, достаточной для расщепления фотоинициатора и инициирования радикальной полимеризации.  Мощность  используемых  излучателей  обычно  составляет  от  80 до 160 Вт/см. Продолжительность их  жизни в среднем 1500-2000 ч до того, как мощность упадет на 80%. Обычно изготавливают лампы с длиной дуги от 50 до 2500 мм. Длиной дуги называется расстояние между двумя электродами. Диаметр ламп варьируется от 19 до 28 мм в зависимости от мощности

В энергетическом балансе УФ-излучения на УФ-С, УФ-В и УФ-А диапазон приходится 25-30%  энергии, видимая область спектра имеет 10-15% и 50-60% приходится на ИК-излучение. При этом излучатели с микроволновым возбуждением имеют 35-40% энергии в ИК-диапазоне, а в УФ-области около 36%, что значительно выше, чем у разрядных ртутных ламп. Для сравнения мощности  УФ-излучателей  получила  признание  специфическая  величина мощности излучения Вт/см.

Мощность излучения не может характеризовать интенсивность и энергетическую плотность попадающего на отверждаемую пленку УФ-излучения, так как в данном случае необходимо также принимать во внимание следующие факторы: геометрию рефлектора и силу фокусировки, расстояние от излучателя до подложки , а также атмосферу, в которой происходит отверждение, УФ-спектр.

Для фокусировки УФ-излучения на подложке применяют рефлекторы, которые собирают УФ-излучение в пучок или отражают. В основном используют два типа рефлекторов. Самым  сильным  является  эллиптический  рефлектор,  создающий  фокальную линию, на которой находится максимум УФ-излучения. Расстояние до окрашенной подложки  должно быть  точно  установлено. В  параболическом рефлекторе излучение отражается параллельно и фокальной линии не образуется.

Так как эмитируемая излучателем мощность ни в коем случае не равна интенсивности попадающего на поверхность субстрата излучения, то УФ-установки характеризуются двумя величинами, для точного измерения которых можно установить один прибор (УФ-фотометр).

Такими величинами являются облучение (Е, доза энергии) и сила облучения (H, УФ-интенсивность). В общем случае эти величины зависят от длины волны. Единицы измерения Е и Н относятся к определенному диапазону длин волн и называются спектральной силой облучения и спектральным облучением. В разных спектральных областях получаются разные значения Е и Н.

Облучение (доза энергии). Доза (облучение) – это общая энергия излучения, которая  попадает на объект. Она измеряется в Дж/см² и связана с интенсивностью через время.Сила облучения (УФ-интенсивность).  Понятие интенсивности описывает по определению собственно эмиссию излучения от источника. Но на практике обычно отклоняются от этого определения. Вошло в обычай измерять интенсивность излучения на поверхности деталей.

Интенсивность – это максимальная мощность излучения, достигшая поверхности субстрата. Она измеряется в Вт/см². Интенсивность является характеристикой излучателя и рефлектора и не зависит от скорости продвижения изделий на линии окраски. Сила облучения является важным параметром химической сшивки и установления степени блеска для УФ-материалов.

На  скорость  отверждения  также  влияет  состав  атмосферы,  в  которой происходит  отверждение.  Коротковолновое  УФ-С  излучение,  обладающее наиболее высокой энергией абсорбции, интенсивно поглощается кислородом воздуха (λ < 200 нм). При снижении количества кислорода в зоне отверждения за счет введения азота или углекислого газа скорость отверждения возрастает.

УФ-отверждение  в  атмосфере  инертного  газа  позволяет  существенно снизить содержание фотоинициатора, уменьшить количество продуктов расщепления фотоинициаторов, отказаться от добавления аминных синергетиков, что уменьшает пожелтение покрытия, не использовать высокофункциональные мономеры, снизить мощность и дозу УФ-облучения.

Источники ультрафиолетового излучения для UPS и ARPES

Для проведения эффективных измерений ARPES и УФ фотоэлектронной спектроскопии требуется не только анализатор энергии, но также и источник излучения. Scienta VUV5000 является узкополосным источником высокой интенсивности крайнего УФ диапазона. Он генерирует концентрированное излучение He I (21 еВ и 23 эВ) и He II (41 эВ) линий, причем плотность потока излучения, отнесенная к единице длины волны, сравнима с плотностью фотонного луча, доступной в лучших на сегодняшний день ондуляторных линиях. Кроме того, через 2 мм апертуру прибора излучается фотонный поток с интенсивностью примерно в 500 раз сильнее, чем УФ излучение, получаемое в обычных газоразрядных вакуумных источниках.

Превосходная стабильность VUV5000 делает его идеальным выбором для исследований сверхтонких пленок и наноматериалов, требующих чрезвычайно высокой интенсивности и длительного времени измерения. Кроме того, полоса пропускания источника в 1 мэВ позволяет использовать его для измерений с высокой разрешающей способностью: (а) образцов в газовой фазе и (б) кластерных материалов.

УФ источник VUV5000

VUV5000 является источником УФ излучения (He I и II линии спектра) наибольшей интенсивности из представленных в настоящий момент на рынке; кроме того, он обладает наименьшей шириной спектральной линии. Источником фотонов в VUV5000 служит гелиевая плазма, полученная при помощи метода электронного циклотронного резонанса. УФ источник VUV5000 очень прост в обращении: при повседневном использовании он управляется при помощи всего лишь двух кнопок, ВКЛ и ВЫКЛ, и никаких дополнительных настроек проводить не требуется.

УФ монохроматор VUV5040/5047

VUV5040/5047 представляет собой компактный монохроматор УФ диапазона, оптимизированный для эффективной работы как с He I, так и He II линиями спектра. Прибор позволяет полностью разделить He Iα и He Iβ линии, обладая при этом полосой пропускания в 1 мэВ. По желанию заказчика, на выходе монохроматора может быть установлен как фиксированный, так и выдвижной концевик.

Варианты доукомплектования монохроматора VUV5040

Существует несколько вариантов сборки монохроматоров VG Scienta. Все компоненты обратно совместимы с предыдущими версиями приборов. Доукомплектование позволит:

• улучшить дифференциальную откачку;
• увеличить пространство для размещения образца посредством замены фиксированного концевика монохроматора на выдвижной;
• облегчить стыковку с блокирующими системами безопасности.

Стандартный VUV5k-модуль

Стандартный VUV5k-модуль состоит из УФ источника VUV5000 и УФ монохроматора VUV5040 и является лучшим прибором из представленных в настоящий момент на рынке. Входящий в комплект поставки УФ источник VUV5000 (He I и II линии спектра) обладает наибольшей интенсивностью излучения вкупе с наименьшей шириной спектральной линии. А уникальная особенность УФ монохроматора VUV5040 заключается в использовании всего диапазона УФ источника VUV5000, в результате чего исследуемый образец облучается монохромированным УФ светом чрезвычайно высокой интенсивности.

VUV5k-модуль с выдвижным концевиком

VUV5k-модуль с выдвижным концевиком состоит из УФ источника VUV5000 и УФ монохроматора VUV5047. В отличие от УФ монохроматора VUV5040, модель VUV5047 обладает выдвижным концевиком с рабочим ходом 65 мм. Остальные технические характеристики двух приборов совпадают.

Источники ультрафиолетового излучения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источники излучения

Измерение источников ультрафиолетового излучения

Применение источников УФ-С-излучения для дезинфекции доказало свою эффективность во многих сферах деятельности. Часто в качестве источников излучения применяются ртутные лампы низкого давления из-за их излучения на длине волны 253,7 нм, что очень близко к пику чувствительности ДНК и РНК [1] (рис. 1). Применение УФ-светодиодов еще не получило широкого распространения из-за их низкой эффективности, но ожидается, что в ближайшие несколько лет их характеристики значительно улучшатся и при проектировании оборудования для обеззараживания УФ-излучением светодиоды станут применяться чаще. В статье пойдет речь о требованиях к измерительному оборудованию и о том, как трансформировать знания об измерениях видимого света к диапазону ультрафиолетового излучения.

Рис. 1. Сравнение спектра поглощения урацила со спектром поглощения тимина и пиковая длина волны ртутной лампы низкого давления [1]

Измерения источников ультрафиолетового излучения

До пандемии измерение характеристик ультрафиолетового излучения оборудования для дезинфекции было очень простой задачей. В большинстве случаев однократные измерения проводились на местах размещения оборудования, на его обычном рабочем месте, а не в лаборатории.

Обычно в технических описаниях УФ-лампы или УФ-оборудования можно найти значение лучистого потока (Вт) (лучистый поток — это количество электромагнитной энергии в единицу времени, не путать с потребляемой мощностью). В некоторых случаях в технические данные также включаются значения облученности (в Вт/м² или мДж/см²c), указанные для определенного расстояния.

Значение лучистого потока УФ-лампы может быть интересно для определения количества потенциально бактерицидной энергии, которую мы сможем получить в проекте. Но это значение не поможет нам рассчитать время обеззараживания для конкретного патогена, если значение дозы указано в мДж/см². Это похоже на то, как если бы мы пытались рассчитать проект освещения офиса, желая получить 500 лк и равномерность распределения освещенности 0,6, зная только то, что значение светового потока источника составляет 3000 лм. Значения облученности (Вт/м²) полезны, если известно расстояние, на котором получена указанная облученность для данной УФ-лампы/облучателя. Однако это позволяет нам только точно знать бактерицидный потенциал и рассчитать степень уничтожения патогенов на расстоянии, представленном в технических данных. Эти расчеты точны только в том направлении, в котором производитель выполнил измерение, мы не можем ожидать, что уровни облученности будут такими же по всей облучаемой поверхности.

В случае ламп точка максимальной интенсивности обычно имеет место на перпендикулярной оси лампы, так что значения интенсивности будут уменьшаться по мере удаления от этой оси. Вот почему для выполнения более надежных расчетов в проектах установок для дезинфекции необходимо знать пространственную характеристику источников УФ-излучения.

Пространственная характеристика УФ-оборудования

Системы для измерения и определения характеристик УФ-ламп и облучателей очень похожи на те, которые используются в фотометрических измерениях (380–780 нм). Основная разница заключается в том, что они должны иметь особую чувствительность к коротким длинам волн 100–400 нм. Радиометры — это фотометры с датчиками, чувствительными к определенным длинам волн. Однако невозможно получить высокую чувствительность, охватывающую весь УФ-диапазон.

Радиометры

Обычно УФ-радиометры измеряют падающее излучение (облученность) в единицах Вт/м². Фотосенсор обычно представляет собой кремниевый (Si) фотодиод с улучшенной чувствительностью к ультрафиолетовым лучам, диапазон чувствительности которого составляет 190–1100 нм. Недостатком этого метода является то, что невозможно получить чувствительность, охватывающую весь УФ-диапазон. Большинство радиометров чувствительны только к узкому диапазону длин волн. Обычно для каждого спектрального распределения, которое должно быть измерено с помощью радиометра, требуется специальная калибровка. Это приводит к довольно высокой неопределенности измерений, если не применяются соответствующие поправочные коэффициенты (рис. 2).

Рис. 2. Кривая чувствительности УФC-радиометра. Точка максимальной чувствительности соответствует длине волны 270 нм, вместе с тем его чувствительность к другим длинам волн резко падает [2]

Спектрорадиометры

Другим типом датчиков для измерения значений облученности являются спектрорадиометры. Основное различие между спектрорадиометром и радиометром состоит в датчике, выполняющем измерение. В радиометре это обычно фотодиод с определенной спектральной чувствительностью, а в спектрорадиометре датчиком служит монохроматор. Основное преимущество спектрорадиометра — возможность точного измерения облученности (Вт/м²) любого источника излучения независимо от его спектра (рис. 3).

Рис. 3. Измерение облученности с помощью УФ-спектрорадиометра. Он позволяет проводить полный анализ для каждой длины волны испытуемого источника излучения

Гониоспектрорадиометр

Упомянутое выше оборудование позволяет измерять только точечные значения на определенном расстоянии от источника излучения. Для определения пространственных характеристик УФ-лампы или облучателя можно использовать гониоспектрорадиометр. Это устройство обладает преимуществом автоматического поворотного устройства гониофотометра и измерительной способности спектрорадиометра.

Рис. 4. Сканирование точечного источника, описанного в CIE 239 [4]

С помощью этой системы можно сканировать весь источник УФ-излучения и определять пространственные распределения характеристик излучения. Кроме того, она позволяет получать спектральное распределение в необходимом диапазоне длин волн. Благодаря этой информации мы можем узнать как лучистый поток (Вт), так и распределение излучения в пространстве. Соответственно, появляется возможность более точно и значительно быстрее выполнять расчеты уровней облученности при разработке дезинфекционных ламп или УФ-облучателей (рис. 4, 5).

Рис. 5. Вверху: радиометрическое тело УФ-C-светодиода, полученное с помощью гониоспектрорадиометра; внизу: полярная кривая силы излучения (Вт/ср) того же УФ-C-светодиода (источник изображения: Asselum Laboraton)

Почему мы не можем использовать обычный гониофотометр?

Люди не способны воспринимать ультрафиолетовое излучение. Наши глаза, как и радиометры, описанные выше, обладают определенной спектральной чувствительностью. Наши рецепторы обладают чувствительностью в области, называемой видимым диапазоном электромагнитного спектра. Это легче понять, если проанализировать кривую чувствительности человеческого глаза, утвержденную МКО. Кривая V(l) определяет чувствительность человека к электромагнитному излучению в диапазоне 380–780 нм (рис. 6).

Рис. 6. Кривая чувствительности человеческого глаза (V(l)) — одна из причин, по которым обычный гониофотометр не подходит для УФ-излучения

Устройства, позволяющие количественно измерять свет (под светом мы понимаем энергию, которую мы воспринимаем и можем обнаруживать нашими глазами), должны иметь тот же диапазон (380–780 нм) и чувствительность, совпадающую с кривой чувствительности человеческого глаза V(l). И наиболее важным показателем качества люксметра является разница между спектральной характеристикой датчика и кривой чувствительности человеческого глаза. Этот параметр известен как коэффициент несоответствия f1’ [4].

Именно по этой причине фотометры, колориметры или спектрорадиометры видимого диапазона не подходят для измерения источников УФ-излучения. Во многих случаях такое оборудование не только не способно обнаружить какой-либо сигнал, но и может генерировать ошибочный сигнал, вызванный попадающим на датчик люксметра УФ-A-излучением. Еще одной причиной, по которой не следует использовать гониофотометры для определения характеристик УФ-источников, является то, что отражающая способность большинства материалов не подходит для коротковолнового УФ-C-излучения. Очень короткие волны (200–280 нм) отражаются гораздо меньше, чем видимое излучение.

Полярное распределение интенсивности излучения (Вт/ср) светильника с алюминиевыми отражателями и ртутной лампой низкого давления показано на рис. 7.

Рис. 7. Вверху: полярное распределение интенсивности излучения в видимом диапазоне (380–780 нм), внизу: полярное распределение интенсивности излучения в УФ-C-диапазоне (200–280 нм)

Видимое излучение отражается от алюминиевого отражателя, благодаря чему в типичных люминесцентных светильниках с отражателями кривая силы света становится шире. При этом коротковолновое УФC-излучение не отражается, а поглощается материалом отражателя. Кроме того, в целях безопасности большинство оборудования для дезинфекции с использованием УФ-C-светодиодов имеет встроенные цветные светодиоды, которые показывают, включено ли оборудование.

Если видимое излучение не будет адекватно подавлено, определение характеристик системы может оказаться ошибочным. На рис. 8 показано полярное распределение в диапазоне 200–350 нм. Как видно из рисунка, появляется асимметричное распределение, несмотря на то, что УФ-C-светодиоды установлены симметрично относительно центра отражателя. Это происходит из-за того, что сбоку размещен светодиод видимого излучения (рис. 8).

Рис. 8. Вверху: распределение интенсивностей излучения (Вт/ср) 200–280 нм. Внизу: те же данные, но для диапазона 200–350 нм

Рис. 9. Пример вставки цветного светодиода безопасности в центр оптической системы, обеспечивающей одинаковое распределение интенсивности в видимом и УФ-C-диапазонах (изображение предоставлено: Lamp Lighting и JW Grup)

Эта проблема касается не только определения пространственного распределения. Включение значений видимого излучения в уровни бактерицидного излучения может привести к ошибке расчета как уровней облученности (Вт/м²), так и времени уничтожения патогенов (рис. 9).

Файлы форматов IES TM 33 и OXL

Все измерения, выполняемые в гониоспектрорадиометрах, должны быть представлены в формате, позволяющем обмениваться данными между платформами и управлять, анализировать и вычислять эти результаты. Для фотометрических данных мы используем фотометрические файлы IES и EULUMDAT. Такие форматы в основном представляют собой матрицу интенсивности света (в канделах или канделах на килолюмен), измеренной гониофотометром, однако они были разработаны еще в прошлом веке и не предназначены для передачи информации о спектральном распределении мощности.

Новые форматы — XML [5], появившийся в США в публикации IES TM33, и UNI XML и OXL от компании Oxytech в Италии, — позволяют хранить фотометрическую и радиометрическую информацию и, прежде всего, спектральное распределение мощности, а также другие технические сведения. С помощью этих файлов можно выполнять расчеты в коммерческих программах расчета освещения, таких как Litestar 4D, Relux, и других (рис. 10).

Рис. 10. Фотометрический и радиометрический файл в формате OXL — фотометрия, радиометрия и изображение

Заключение

Пандемия заставила всю светотехническую отрасль адаптироваться к новым потребностям. Производителям, испытательным лабораториям и изготовителям средств измерений, которые привыкли работать в видимом диапазоне, пришлось изучать и адаптировать свои процедуры под УФ-излучение, а также расширять коммерческие каталоги. Индустрии пришлось привыкать работать со спектральными распределениями, новыми измерительными системами, такими как гониоспектрорадиометры, и, наконец, столкнуться с ограниченностью фотометрических файлов прошлого века, в частности EULUMDAT и IES. Я надеюсь, что как только мы победим вирус, все эти знания можно будет применять в таких областях, как человекоцентричное освещение, агрофотоника, и многих других.

Литература

1. Kowalski W.Ultraviolet germicidal irradiation handbook. Springer-Verlag, 2009.
2. Technical sheet radiometer model RMD of the company Opsytec Dr. Groebe.
3. GIE 239:2020 Goniospectroradiometry of Optical Radiation Sources.
4. Definition of a Spectral Mismatch Index for Spectral power Distributions
5. www.led-professional.com/resources-1/articles/rethinking-the-photometric-data-file-format

Ультрафиолетовое излучение

Общая характеристика ультрафиолетового излучения

Замечание 1

Ультрафиолетовое излучение открыл И.В. Риттер в $1842$ г. Впоследствии свойства этого излучения и его применение подверглись самому тщательному разбору и изучению. Такие ученые как А. Беккерель, Варшавер, Данциг, Франк, Парфенов, Галанин и многие другие внесли в это изучение большой вклад.

В настоящее время ультрафиолетовое излучение широко применяется в разных областях деятельности. Пик активности по воздействию ультрафиолет достигает в интервале высоких температур. Появляется этот вид спектра, когда температура доходит от $1500$ до $20000$ градусов.

Условно диапазон излучения делят на 2 области:

1. Ближний спектр, который от Солнца через атмосферу доходит до Земли и имеет длину волны $380$-$200$ нм;
2. Далекий спектр поглощается озоном, кислородом воздуха и другими компонентами атмосферы. Исследовать этот спектр можно при помощи специальных вакуумных устройств, поэтому его называют ещё вакуумным. Длина его волны $200$-$2$ нм.

Ультрафиолетовое излучение может быть ближним, дальним, экстремальным, средним, вакуумным, причем каждый его вид имеет свои свойства и находит свое применение. Каждый вид ультрафиолетового излучения имеет свою длину волны, но в обозначенных выше пределах.

Спектр ультрафиолетовых солнечных лучей, достигающих поверхности Земли, узок – $400$…$290$ нм. Получается, что Солнце не излучает свет с длиной волны короче $290$ нм. Так это или не так? Ответ на этот вопрос был найден французом А. Корню, установившим, что ультрафиолетовые лучи короче $295$ нм поглощаются озоном. На основании этого А.Корню предположил, что Солнце излучает коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Молекулы кислорода под его действием распадаются на отдельные атомы и образуют молекулы озона. Озон в верхних слоях атмосферы покрывает планету защитным экраном.

Предположение ученого подтвердилось тогда, когда человек сумел подняться в верхние слои атмосферы. Высота Солнца над горизонтом и количество ультрафиолетовых лучей, поступающих на земную поверхность, находятся в прямой зависимости. При изменении освещенности на $20$ % в $20$ раз уменьшится количество ультрафиолетовых лучей, дошедших до поверхности. Проведенные эксперименты показали, что на каждые $100$ м подъема на $3$-$4$ % увеличивается интенсивность ультрафиолетового излучения. В экваториальной области планеты, когда Солнце находится в зените, поверхность земли достигают лучи длиной $290$…$289$ нм. На земную поверхность за Полярным кругом поступают лучи с длиной волны $350$…$380$ нм.

Готовые работы на аналогичную тему

Источники ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение имеет свои источники:

1. Природные источники;
2. Источники, созданные человеком;
3. Лазерные источники.

Природным источником ультрафиолетовых лучей является единственный их концентратор и излучатель – это наше Солнце. Самая близкая к нам звезда излучает мощнейший заряд волн, способных пройти через озоновый слой и достичь земной поверхности. Многочисленные исследования позволили ученым выдвинуть теорию о том, что только с появлением озонового слоя на планете смогла зародиться жизнь. Именно этот слой защищает всё живое от вредного избыточного проникновения ультрафиолетового излучения. Способность к существованию белковых молекул, нуклеиновых кислот и АТФ стала возможна именно в этот период. Озоновый слой выполняет очень важную функцию, взаимодействуя с основной массой УФ-А, УФ-В, УФ-С, он обезвреживает их и не пропускает к поверхности Земли. Поступающее на поверхность земли ультрафиолетовое излучение имеет диапазон, который колеблется в пределах от $200$ до $400$ нм.

Концентрация ультрафиолета на Земле зависит от целого ряда факторов:

1. Наличия озоновых дыр;
2. Положения территории (высота) над уровнем моря;
3. Высота самого Солнца;
4. Способности атмосферы рассеивать лучи;
5. Отражающей способности подстилающей поверхности;
6. Состояния облачных паров.

Искусственные источники ультрафиолета, как правило, создаются человеком. Это могут быть сконструированные людьми приборы, устройства, технические средства. Создаются они для получения нужного спектра света с заданными параметрами длины волны. Цель их создания заключается в том, чтобы полученное ультрафиолетовое излучение можно было с пользой применить в разных областях деятельности.

К источникам искусственного происхождения относятся:

1. Обладающие способностью активировать синтез витамина D в коже человека эритемные лампы. Они не только предохраняют от заболеваний рахитом, но и лечат это заболевание;
2. Специальные аппараты для соляриев, предупреждающие зимнюю депрессию и дающие красивый естественный загар;
3. Применяющиеся в помещениях для борьбы с насекомыми лампы-аттрактанты. Для человека они не представляют опасности;
4. Ртутно-кварцевые устройства;
5. Эксилампы;
6. Люминесцентные устройства;
7. Ксеноновые лампы;
8. Газоразрядные устройства;
9. Высокотемпературная плазма;
10. Синхротронное излучение в ускорителях.

К искусственным источникам ультрафиолета относятся лазеры, работа которых основана на генерации инертных и не инертных газов. Это может быть азот, аргон, неон, ксенон, органические сцинтилляторы, кристаллы. В настоящее время существует лазер, работающий на свободных электронах. В нем получают длину ультрафиолетового излучения равную той, которая наблюдается в вакуумных условиях. Лазерный ультрафиолет используется в биотехнологических, микробиологических исследованиях, масс-спектрометрии и др.

Применение ультрафиолетового излучения

Ультрафиолетовое излучение имеет такие характеристики, которые позволяют его применять в разных сферах.

Характеристики УФ-излучения:

1. Высокий уровень химической активности;
2. Бактерицидное воздействие;
3. Способность вызывать люминесценцию, т.е. свечение различных веществ разными оттенками.

Исходя из этого, ультрафиолетовое излучение может широко использоваться, например, в спектрометрических анализах, астрономии, медицине, в обеззараживании питьевой воды, аналитическом исследовании минералов, для уничтожения насекомых, бактерий и вирусов. Каждая область использует свой тип УФ со своим спектром и длиной волны.

Спектрометрия специализируется на идентификации соединений и их состава по способности поглощать УФ-свет определенной длины волны. По результатам спектрометрии спектры для каждого вещества можно классифицировать, т.к. они являются уникальными. Уничтожение насекомых основано на том, что их глаза улавливают коротковолновые спектры, невидимые для человека. Насекомые летят на этот источник и подвергаются уничтожению. Специальные установки в соляриях подвергают тело человека воздействию УФ-А. В результате в коже происходит активизация выработки меланина, что придает ей более темный и ровный цвет. Здесь, конечно, важно защитить чувствительные зоны и глаза.

Медицина. Применение ультрафиолета в этой области тоже связано с уничтожением живых организмов – бактерий и вирусов.

Медицинские показания лечения ультрафиолетом:

1. Травма тканей, костей;
2. Воспалительные процессы;
3. Ожоги, обморожения, кожные заболевания;
4. Острые респираторные заболевания, туберкулез, астма;
5. Инфекционные заболевания, невралгии;
6. Заболевания уха, горла, носа;
7. Рахиты и трофические язвы желудка;
8. Атеросклероз, почечная недостаточность и др.

Это далеко не весь перечень заболеваний, для лечения которых используется ультрафиолет.

Замечание 2

Таким образом, ультрафиолет помогает медикам спасать миллионы человеческих жизней и возвращать им здоровье.
Используется ультрафиолет и для обеззараживания помещений, стерилизации медицинских инструментов и рабочих поверхностей.

Аналитическая работа с минералами. Ультрафиолет вызывает у веществ люминесценцию и это дает возможность использовать его для анализа качественного состава минералов и ценных горных пород. Очень интересные результаты дают драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. При облучении их катодными волнами, они дают удивительные и неповторимые оттенки. Голубой цвет топаза, например, при облучении высвечивается ярко-зеленым, изумруд – красным, жемчуг переливается многоцветьем. Зрелище потрясающее, фантастическое.

Ультрафиолетовое излучение | ARPANSA

Солнечное УФ-излучение является единственным наиболее значительным источником УФ-излучения и может достигать человека на земле из трех источников: непосредственно от солнца, рассеянного с открытого неба и отраженного от окружающей среды.

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) определяется как часть электромагнитного спектра от 100 до 400 нм. UVR классифицируется по длине волны на три области:

• UVA — Считается, что ультрафиолетовое излучение в диапазоне от 315 до 400 нм способствует преждевременному старению и образованию морщин на коже, а недавно было признано причиной рака кожи.
• UVB — Ультрафиолетовое излучение в диапазоне от 280 до 315 нм более опасно, чем UVA, и считается основной причиной рака кожи, солнечных ожогов и катаракты.
• UVC — Ультрафиолетовое излучение в диапазоне от 100 до 280 нм чрезвычайно опасно, но не достигает поверхности земли из-за поглощения озоном в атмосфере.

Солнечное УФ-излучение является единственным наиболее значительным источником УФ-излучения и может достигать человека на земле из трех источников: непосредственно от солнца, рассеянного с открытого неба и отраженного от окружающей среды.Это означает, что даже если человек находится в тени от прямых солнечных лучей, он все равно может получать значительное УФ-излучение с открытого неба. Также некоторые поверхности земли и зданий отражают УФ-излучение, в том числе белая краска, светлый бетон и металлические поверхности. Эти поверхности могут отражать УФ-излучение на кожу и глаза и снижать эффективность защитных мер.

Существует также множество типов искусственных источников УФ-излучения, некоторые из которых излучают высокие уровни УФ-излучения.Дуговые сварочные аппараты, используемые в промышленности, производят интенсивное УФ-излучение, и рабочие, подвергающиеся сварочному излучению, могут пострадать от таких же последствий для здоровья, что и рабочие, подвергшиеся чрезмерному воздействию солнечного УФ-излучения. Существует множество других форм источников искусственного ультрафиолетового излучения, таких как люминесцентные, ртутные, металлогалогенные и кварцевые галогенные лампы, используемые в промышленности, офисах и дома, однако было показано, что офисное и домашнее освещение дает очень низкие уровни ультрафиолетового излучения.

Широкополосные ультрафиолетовые биометры и пиранометры обычно используются для измерения или мониторинга солнечного УФИ.Эти инструменты измеряют солнечное УФИ, полученное на горизонтальной поверхности от всего полушария неба. Конструкция этих инструментов обеспечивает измерение как прямого, так и рассеянного УФИ излучения. Эти измерения также можно использовать для мониторинга изменений уровней озона и эффектов облачного покрова за счет изменений уровней УФИ.

Дополнительную информацию можно получить на следующих сайтах:
Австралийское метеорологическое бюро
Всемирная метеорологическая организация

Из-за очень малой глубины проникновения УФ-излучения основными органами, подверженными риску воздействия УФ-излучения, являются кожа и глаза.

Люди, подвергшиеся чрезмерному воздействию УФИ, могут не знать о своей травме, поскольку ее нельзя увидеть или почувствовать, и она не вызывает немедленной реакции. Чрезмерное воздействие УФ-излучения может вызвать солнечный ожог, повреждение кожи и рак кожи. Наиболее очевидный краткосрочный эффект чрезмерного воздействия УФ-излучения — это солнечный ожог. Чем больше УФ-излучение, тем сильнее становятся солнечные ожоги. Совокупное воздействие ультрафиолета на человека вместе с количеством серьезных солнечных ожогов, которые он получил, особенно в детстве, увеличивает риск развития рака кожи.Воздействие солнца приводит к утолщению внешних слоев кожи, а длительное воздействие может вызвать появление морщин, обвисание и кожистость кожи. Меланома, наименее распространенный из видов рака кожи, но наиболее опасный, может быть связана с серьезным воздействием солнечного УФИ в раннем возрасте. Злокачественные меланомы могут появиться без предупреждения в виде темной родинки или темного пятна на коже.

Воздействие

UVR также подвергает глаза риску фотокератита, фотоконъюнктивита и катаракты. Катаракта — один из самых распространенных типов поражения глаз в Австралии.Катаракта — это помутнение хрусталика глаза, которое отвечает за фокусировку света и создание четких изображений. Без вмешательства катаракта может привести к слепоте.

Дополнительную информацию можно получить на следующих сайтах:
Онкологический совет Австралии
Всемирная организация здравоохранения
Агентство по охране здоровья
Sunsmart

Повышение осведомленности и интереса общественности к защите от ультрафиолетового излучения частично связано с требованиями к профессиональной защите работников, работающих на открытом воздухе, а также с обеспечением защиты от ультрафиолетового излучения для рынка отдыха.Поведение на открытом воздухе может существенно повлиять на солнечное УФ-излучение человека, а использование средств индивидуальной защиты может существенно снизить получаемую дозу УФИ. Доступны многие формы личной защиты, чтобы уменьшить воздействие солнечного УФ-излучения на человека. Лучшая защита — не выходить на улицу в периоды повышенного уровня ультрафиолета. На открытом воздухе носите одежду, хорошо закрывающую тело, головной убор, солнцезащитные очки, солнцезащитный крем и ищите тень. В последние годы интерес расширился к затеняющим структурам и защите от ультрафиолетового излучения, обеспечиваемой широко используемыми материалами, такими как тенты, пластиковые кровельные материалы, стекло и тонирующие пленки для окон.

Дополнительную информацию можно получить на следующих сайтах:
Safe Work Australia
Стандарт ARPANSA по радиационной защите — Воздействие ультрафиолетового излучения на рабочем месте
Sunsmart

Форма заказа

Источники ультрафиолета — обзор

1.3 УФ-ТЕХНОЛОГИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ

УФ-отверждение теперь признано альтернативным механизму отверждения термическому упрочнению, в отличие от прошлого, когда оно рассматривалось только для отверждения на чувствительных к температуре подложках, таких как дерево , бумага и пластмассы.Эта альтернативная технология отверждения использует энергию фотонов источников излучения в коротковолновой области электромагнитного спектра для образования реактивных частиц, которые запускают реакцию отверждения с быстрым ростом цепи.

За пределами электромагнитного спектра (на рисунке 1.5 показан диапазон от ближнего инфракрасного (NIR), видимого и ультрафиолетового (УФ) до электронных лучей и рентгеновских лучей) УФ-область, далее классифицируемая на УФ-А, Для этой технологии в основном используется УФ-В и УФ-С излучение.

РИС. 1.5. Электромагнитный энергетический спектр.

Энергосодержание фотона определяется уравнением

E = hv = hc / λ,

, где v — частота, а λ — длина волны (нм). Это уравнение говорит нам, что чем короче длина волны, тем выше энергия фотона. Ультрафиолетовый свет в диапазоне длин волн 300–400 нм уже должен быть способен расщеплять связи C-C. Фотонов высокой энергии электронного пучка и рентгеновских лучей достаточно для разрыва связей C-C или C-H, поэтому им не нужен специальный фотоинициатор для образования желаемых радикалов в качестве инициаторов полимеризации.Однако в случае УФ-облучения обычно используются фотоинициаторы, поскольку процессы прямого расщепления недостаточно эффективны. Фотоинициаторы возбуждаются и после каскада реакций образуют желаемые реакционноспособные частицы. В случае использования более длинноволновых воздействий необходимы более сложные реакции передачи энергии.

Из спектра используемых источников радиационной энергии ультрафиолетовая технология является наиболее распространенной. Из источников излучения с более высокой энергией широко использовалась технология электронного луча для технологий нанесения покрытий.Это по-прежнему самая экономичная технология для промышленных приложений с очень большими объемами. Однако высокие требования безопасности, связанные с использованием технологии электронного луча, и высокие инвестиционные затраты препятствуют широкому использованию этой технологии. На конференции RadTech 2005 в Барселоне значительный интерес был проявлен к сессии, посвященной электронно-лучевой технологии для «печати, лакирования и ламинирования для упаковочной промышленности». ¹⁰ Причины такой настороженности — новые разработки компактного и менее дорогого электронно-лучевого оборудования и новые разработки красок, покрытий и клеев для флексографской печати.В частности, при печати на упаковке продуктов, контактирующих с пищевыми продуктами, использование EB-технологии имеет преимущества перед УФ-покрытиями, поскольку не требуется фотоинициатор, который может мигрировать, если покрытие недостаточно отверждено.

РИС. 1.6. Энергии как функция длины волны по сравнению с энергиями связи.

Как видно из нескольких примеров применения, показанных на рисунке 1.7, УФ-отверждаемые покрытия традиционно используются на чувствительных к температуре подложках, таких как дерево, бумага и пластмассы, например, прозрачные покрытия для паркета, мебели, виниловых полов, на пластиковых подложках. (защитный шлем, доски), компакт-диски, линзы фар или лаки для печати (плакаты, глянцевая упаковка).Однако, поскольку покрытия используются почти повсеместно, рынок УФ-покрытий расширяется за счет новых областей применения, где традиционно используются системы термического отверждения. Хорошими примерами являются такие области применения, как УФ-отверждаемые покрытия на металлах (автомобильные, рулонные) и наружные применения на окнах, стеклах, велосипедах, приборах, таких как холодильники, стиральные машины и, что особенно важно, на автомобилях. Множество применений покрытий часто не замечают, например, клеи и защитные покрытия для DVD и CD, защитное покрытие на стекловолоконных проводах, внутри и снаружи банок с напитками, на автомобильных деталях, таких как зеркала фар, а также в различных функциях электронных деталей.Этот список можно легко расширить еще больше.

РИС. 1.7. УФ-покрытия — от традиционных до новых.

До сих пор УФ-отверждаемые системы в основном использовались для нанесения прозрачных покрытий, что предъявляло высокие требования к характеристикам этого слоя; поверхность покрытия подвержена механическим или химическим воздействиям, таким как царапины, бытовая химия (моющие средства, красное вино, кофе, горчица), загрязнителям воздуха (кислоты, вода, птичьи экскременты), а также сколам камней или многие другие воздействия.Таким образом, составы, используемые для отверждаемых излучением покрытий, зависят от конкретных требований к характеристикам и технологии нанесения. Традиционные составы УФ-отверждаемых покрытий по-прежнему представляют собой 100% жидкости (или также обычно называются 100% твердыми веществами, несмотря на то, что они используются в жидкой форме, чтобы указать, что они не содержат растворителей или других летучих веществ). Однако в то же время, из-за рассмотрения УФ-отверждения как альтернативы термическому отверждению, использование небольших количеств растворителей для снижения вязкости, составление УФ-отверждаемых систем на водной основе и разработка УФ-порошка имеют преследовались.

Проникновение на рынок УФ-покрытий до сих пор считается нишевой технологией. Это связано с несколькими факторами, одна решающая причина основана на самой технологии отверждения, которая по-прежнему считается двухмерным процессом отверждения, в котором возможны только плоские подложки. На данный момент существует лишь несколько приложений, связанных с трехмерными объектами.

Как схематично показано на диаграмме на рис. 1.8, обработка приложений в основном основана на промышленных приложениях на двумерных подложках.На подложку сначала наносят покрытие, на примере показана линия литья, а затем ее пропускают под ламповыми блоками, где она подвергается интенсивному излучению. Таким образом, за доли секунды жидкость с низкой молекулярной массой переносится посредством фотоиндуцированной радикальной полимеризации в твердую сшитую сеть. После окончания линии полностью затвердевший и сухой субстрат можно укладывать в штабель и сразу же обрабатывать.

РИС. 1.8. Схема процесса УФ-отверждения и сшивания, индуцированного УФ-излучением.

Типичные составы УФ-отверждаемых покрытий (Таблица 1.5) содержат от 25% до 90% олигомерных смол, которые отвечают за образование пленки и основные свойства покрытия. Реактивные разбавители представляют собой низкомолекулярные соединения, которые включены в полимерную сетку и используются вместо растворителей (в обычных лаках) для регулирования вязкости в соответствии с требованиями процесса нанесения. Типичная вязкость нанесения находится в диапазоне от 3000–5000 МПа с (Паскаль × секунду) для нанесения валиком до 100–200 мПа с для нанесения распылением.В лаках, отверждаемых УФ-излучением, для придания индивидуального состава используется около 1-8% фотоинициаторов, а также несколько других добавок (от 1% до 50%), таких как выравнивающие агенты, стабилизаторы, поглотители УФ-излучения, поглотители радикалов, пигменты и т. Д. формула для процесса нанесения и требований к свойствам покрытия.

ТАБЛИЦА 1.5. Общий состав и функции УФ-лака

15–60

Этот общий состав УФ-отверждаемых покрытий применим как к радикально полимеризуемым покрытиям, так и к катионно отверждаемым системам и отверждаемым ЭБ покрытиям, которые, однако, не нуждаются в фотоинициаторах.

Таблица 1: Распространенные источники УФ-излучения на рабочем месте | Ультрафиолетовое излучение на рабочем месте

Важна ли продукция ультрафиолетового излучения? | Источники света полного спектра | Ответы на освещение

Ультрафиолетовое излучение — Energy Education

Ультрафиолетовое излучение (УФ) — это тип лучистой энергии, очень похожий на свет, который мы видим, но с меньшей длиной волны и большей энергией. Он определяется как свет в спектре длин волн от 40 до 400 нанометров. ^[1] Это означает, что он находится между видимым светом и рентгеновскими лучами в электромагнитном спектре, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Электромагнитный спектр. УФ находится между рентгеновскими лучами и видимым светом. ^[2]

Виды УФ-излучения и их эффекты

Существуют различные подкатегории УФ-излучения: вакуумное УФ, дальнее УФ, УФС, УФВ и УФА. Первые три из упомянутых почти никогда не встречаются на Земле, так как они поглощаются атмосферой. Последние два, UVB и UVA, встречаются очень часто.

UVA

Излучение

UVA имеет длину волны 320-400 нм, что означает, что оно имеет более низкую энергию, чем другие типы ультрафиолетового излучения, но все же может причинить вред людям.Первоначальное воздействие на кожу человека приводит к потемнению пигмента (загар), но чрезмерное воздействие может вызвать солнечный ожог, уплотнение кожи, образование катаракты и другие нежелательные эффекты. Это наиболее часто встречающееся УФ-излучение — на него приходится 95% УФ-излучения, падающего на Землю, — поскольку оно очень легко проникает в атмосферу. ^{[1] [3]} Свет UVA используется в соляриях и лампах для фототерапии.

УВБ

Излучение

UVB является более вредным из двух распространенных категорий УФ-излучения, поскольку оно обладает достаточной энергией, чтобы вызвать фотохимическое повреждение клеточной ДНК. ^[1] И UVA, и UVB необходимы для синтеза витамина D, но важно умеренно подвергаться их воздействию. Избыточное воздействие ультрафиолетового излучения В вызывает те же симптомы, что и УФА, но также известно, что оно является причиной рака кожи. Большая часть света UVB блокируется озоновым слоем. Известные дыры в озоновом слое вызывают беспокойство, потому что это приведет к увеличению шансов заболеть раком кожи. ^{[1] [4]}

Защита от УФ-излучения

Фигура 2.Солнцезащитный крем помогает предотвратить чрезмерное воздействие УФ-излучения и необходим при контакте с этим излучением. ^[5]
УФ-излучение

невидимо для человеческого глаза, и воздействие на кожу не сразу, поэтому последствия передозировки могут очень легко подкрасться к кому-нибудь. Однако есть много способов защиты от УФ-излучения:

• Защита глаз важна при работе с источниками ультрафиолетового излучения, которые потенциально опасны для глаз.Солнцезащитные очки имеют различные встроенные средства защиты, поэтому их важно носить при работе с УФ-излучением.

• Защитная одежда — очень простое решение, которое может включать длинные брюки, шляпы и рубашки с длинными рукавами. Некоторые новые солнцезащитные ткани более эффективно блокируют УФ-излучение.

• Солнцезащитный крем чрезвычайно важен при контакте с солнцем и оценивается по его коэффициенту защиты от солнца (SPF), причем более высокие значения SPF соответствуют лучшей защите, блокирующей почти 100% вредного УФ-излучения.

Существует «УФ-индекс», включенный в большинство прогнозов погоды, который помогает людям подготовиться к вредным лучам. У Environment Canada есть полезная таблица для понимания УФ-индекса, доступная здесь.

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Различные варианты использования УФ-света

Модель использует ультрафиолетовый свет для широкого спектра применений в коммерческих, промышленных и медицинских учреждениях. Ультрафиолетовый (УФ) свет разделяется на три основные категории УФА, УФВ и УФС в зависимости от нанометра или длины волны УФ-излучения.УФС-свет — это самая короткая длина волны, излучаемая солнцем, и она в основном поглощается озоновым слоем.

• УФ-свет А составляет от 315 до 400 нм
• Свет UVB от 280 до 315 нм
• УФС свет от 100 до 280 нм

УФ-технология позволяет инженерам по свету воспроизводить УФ-излучение, что обеспечивает высокоэффективные дезинфицирующие свойства. УФ-лампы обеспечивают бактерицидную эффективность во многих областях, а также во многих других целях и в различных отраслях промышленности по всему миру.Некоторые из наиболее распространенных применений УФ-света включают:

Освещение — конечно, первоначальная цель ламп — освещение, при этом УФ-лампы обеспечивают энергоэффективный яркий свет во многих отраслях промышленности, таких как производство, производство чистых помещений, контроль качества и многих других областях, где требуется хорошо освещенная среда.

Световые указатели — Световые указатели необходимы для многих целей, например, для освещения аварийных выходов в общественных местах, а также для целей маркетинга и повышения осведомленности о торговой марке.LightSources и наш уважаемый партнер Voltarc предоставляют решения для люминесцентного и неонового освещения, имея многолетний опыт разработки индивидуальных решений.

Подсветка — УФ-лампы обеспечивают подсветку для авионики и аэрокосмической промышленности, обеспечивая надежное освещение в кабинах и кабинах самолетов. LightSources и наши уважаемые партнеры предлагают опытные решения для задней подсветки с высококачественными УФ-лампами, предназначенные для задней подсветки, которые используются во многих отраслях с высокими требованиями, включая космический шаттл НАСА.

УФ-отверждение — используется во многих производственных областях. УФ-лампы для отверждения красок, покрытий и отделки обеспечивают усиленное внешнее покрытие. Клеи, лаки и лаки, отверждаемые ультрафиолетовыми лампами, более долговечны и служат в сложных условиях, например, в промышленности, автомобилестроении и авиакосмической отрасли.

Солярий — УФ-лампы являются основной технологией в соляриях, предлагая клиентам возможность насладиться солнечным светом благодаря искусственным технологиям.LightSources предлагает множество преимуществ для индустрии загара благодаря внедрению запатентованной технологии, предназначенной исключительно для улучшения качества и безопасности загара.

Фототерапия — УФ-лампы обеспечивают множество медицинских преимуществ при множестве состояний, таких как кожные заболевания, включая угри, желтуху, псориаз, экзему и другие состояния, такие как сезонная депрессия.

Бактерицидные — Бактерицидные лампы UVC разработаны для имитации ультрафиолетового излучения, которое, как было доказано, обладает огромными стерилизующими и дезинфицирующими свойствами.Сегодня бактерицидные УФ-излучения — лучший выбор для многих отраслей по всему миру, где требуется стерилизация водой, воздухом или поверхностью.

Бактерицидные УФ-лампы и их применение

Air — Бактерицидные лампы UVC используются в системах стерилизации воздуха, включая системы бактерицидного ультрафиолетового облучения (UVGI) в верхних помещениях, а также могут быть помещены в системы HVAC для стерилизации воздуха, проходящего через системы HVAC, а также предотвращения образования плесени и грибка при охлаждении. катушки.Системы УФ-стерилизации воздуха могут использоваться практически везде и особенно полезны в общественных местах, таких как больницы, школы, библиотеки, аэропорты, а также в местах скопления людей с ограниченной вентиляцией. Ультрафиолетовая стерилизация воздуха важна и в больницах для улучшения здоровья людей с респираторными заболеваниями, такими как астма, и предотвращения распространения внутрибольничных инфекций.

Вода — УФ-лампы также обеспечивают безопасный и эффективный способ очистки воды без использования вредных химикатов, вызывающих загрязнение рек, океанов и других водоемов.УФ-лампы экономически эффективно используются для очистки воды при регенерации воды, сточных вод, питьевой воды, промышленной и коммерческой воды, бассейнов и спа, аквакультуры и наук о жизни.

Поверхность — УФ-стерилизация поверхностей очень эффективна в качестве ценного инструмента во многих отраслях и в различных средах. Больницы используют УФ-стерилизацию для дезинфекции хирургического оборудования в палатах. Поверхностная стерилизация важна в ресторанах и коммерческих кухнях, а также в общественных местах, таких как аэропорты, автобусные станции и системы общественного транспорта.УФ-лампы значительно улучшают стерильность в больницах и помогают предотвратить распространение болезней.

Пищевая промышленность — УФ бактерицидные лампы обеспечивают множество преимуществ для пищевой и ресторанной промышленности, при этом облучение пищевых продуктов является высокоэффективным и безопасным методом обработки пищевых продуктов, одобренным FDA. Облучение пищевых продуктов предотвращает преждевременную порчу различных продуктов, продлевает срок их хранения, сохраняет пищевую ценность и помогает избавиться от болезней пищевого происхождения, таких как кишечная палочка и сальмонелла.Лампы UVC могут предотвратить накопление вирусов на поверхностях для приготовления пищи, а также в обеденных зонах и ресторанах. Ультрафиолетовые бактерицидные лампы обеспечивают множество преимуществ для ресторанной пищевой промышленности и могут использоваться в воде, воздухе и на поверхности.

Поставщики УФ-ламп для различных областей применения УФ-света

LightSources и наш уважаемый партнер LightTech являются ведущими поставщиками лампочек в отрасли. Мы производим УФ-лампы практически для любого применения, используя запатентованную, первую на рынке УФ-технологию, разработанную для продления срока службы лампы и повышения ее эффективности.

Все наши бактерицидные ультрафиолетовые лампы низкого, среднего и высокого давления разработаны так, чтобы быть энергоэффективными и долговечными. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как УФ-свет может предложить решение для вашего приложения. Мы предлагаем высококачественные стандартные лампы и компоненты, а также специализируемся на разработке лучших решений для удовлетворения уникальных потребностей наших партнеров.

ЛАМПА ДАННЫЕ О ПРОДУКТЕ:

Бактерицидные УФ лампы

LAMP Применения:

УФ бактерицидные применения

LightSources и наш стратегический партнер LightTech, наряду с нашими дочерними компаниями, сегодня представляют ведущих высокотехнологичных дизайнеров и производителей в ламповой индустрии.Независимо от ваших потребностей или области применения УФ-ламп, LightSources является поставщиком, который может удовлетворить ваши потребности с помощью специально разработанных прототипов, небольших партий или крупносерийного производства для удовлетворения потребностей крупных и малых производителей оригинального оборудования по всему миру. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, как LightSources предлагает решения с использованием высокотехнологичных высококачественных УФ-ламп, предназначенных для сотен видов использования УФ-света.

Этот пост также доступен на:
Китайский (упрощенный) Испанский

Промышленные источники УФ-излучения | Управление риск-менеджмента

В кампусе используются две формы ультрафиолетового излучения: некогерентное (пламы и лампы) и когерентное (лазеры).Термин «промышленный» используется здесь, чтобы отличить эти источники от нашего природного источника: Солнца.

Пределы воздействия УФ-излучения могут быть достигнуты гораздо быстрее, чем с лампой; однако пределы воздействия УФ-излучения для любого источника могут быть достигнуты довольно быстро, как описано ниже.

Лазеры

Эксимерные лазеры (XeCl, KrF, ArF) и твердотельные лазеры с диодной накачкой (в основном тройные (3ω) и учетверенные (4ω) Nd: YAG лазерные лучи) являются когерентными промышленными источниками УФ-излучения.

Пример дозировки УФ: эксимерный лазер на несфокусированном фтористом криптоне (KrF) (248 нм), генерирующий импульс 30 мДж в луче 8 мм на 3 мм, генерирует излучение 125 мДж / см ² за один импульс, что превышает пороговое предельное значение более чем в 10 раз в этом импульсе. Обратите внимание, что эти импульсные источники могут работать при частоте от 10 Гц до 100 Гц, поэтому пользователь может превысить пороговый предел воздействия в 100–1000 раз за одну секунду.

Лампы

Лампы на парах ртути, используемые в качестве бактерицидных ламп или источника спектральной калибровки, или для индуцирования флуоресценции в химических и минеральных образцах, являются некогерентным промышленным источником УФ-излучения в университетском городке.Эти лампы обычно преобразуют около 33% указанной электрической энергии в фотоны с длиной волны 254 нм.

Пример дозировки УФ: лампа мощностью 15 Вт излучает около 5 Вт УФ света при длине волны 254 нм. Если рассматривать как точечный источник, когда пользователь стоит на расстоянии 50 см от этой лампы, пользователь будет испытывать энергетическую освещенность 0,16 мВт / см ² , и потребуется почти минута, чтобы достичь порогового значения для этой длины волны. Обратите внимание, что подход точечного источника является упрощением, поскольку лампу также можно рассматривать как линейный источник; тем не менее, подход точечного источника является разумным приближением за пределами конверта [1].