Спектр излучения уф: эффективная дезинфекция и безопасность / Хабр

Ультрафиолетовый — Ultraviolet — qaz.wiki

Электромагнитное излучение с длиной волны короче, чем у видимого света, но длиннее, чем у рентгеновских лучей.

«UV» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см УФ (значения) .

Переносная ультрафиолетовая лампа

Ультрафиолет ( УФ ) — 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 рентгеновские лучи . 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 излучениемпоскольку 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. Более энергичное, коротковолновое «экстремальное» УФ-излучение ниже 121 нм ионизирует воздух настолько сильно, что он поглощается еще до того, как достигнет земли. Однако ультрафиолетовый свет (в частности, UVB) также ответственен за образование витамина D у большинства наземных позвоночных, включая человека. Таким образом, УФ-спектр оказывает как благоприятное, 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. Немного более короткие длины волн, чем то, что видят люди).

Видимость

Ультрафиолетовые лучи невидимы для большинства людей. Хрусталика глаза человека блокирует наиболее излучение в диапазоне длин волн 300-400 нм; более короткие длины волн блокируются роговицей . У людей также отсутствует адаптация цветовых рецепторов к ультрафиолетовым лучам. Тем не менее, фоторецепторы по сетчатке чувствительны к ближней УФ, и люди , не имеющие линзы (состояние , известное как афакии ) воспринимают ближней УФ- области, как беловато-голубого или беловато-фиолетовой. При некоторых условиях дети и молодые люди могут видеть ультрафиолетовое излучение с длиной волны около 310 нм. Радиация, близкая к ультрафиолетовому, видна насекомым, некоторым млекопитающим и птицам . У маленьких птиц есть рецептор четвертого цвета для ультрафиолетовых лучей; это дает птицам «истинное» ультрафиолетовое зрение.

Открытие

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

Ультрафиолетовое излучение было открыто в 1801 году, когда немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер заметил, что невидимые лучи сразу за фиолетовым концом видимого спектра затемняют бумагу, пропитанную хлоридом серебра, быстрее, чем сам фиолетовый свет. Он назвал их «(де-) окисляющими лучами» ( нем . De -oxierende 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 (особенно Джон Уильям Дрейпер , который назвал их «титоническими лучами»). Термины «химические лучи» и «тепловые лучи» в конечном итоге были отброшены в пользу ультрафиолетового и инфракрасного излучения соответственно. 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.

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 .

Подтипы

Электромагнитного спектра ультрафиолетового излучения (УФО), определяется наиболее широко , как 10-400 нм, могут быть разделены на несколько диапазонов , рекомендованного стандарта ИСО ISO-21348:

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

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 . Поэтому научные инструменты 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 .

Технологии для приборов ВУФ на протяжении многих десятилетий в значительной степени определялись солнечной астрономией. 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.

Экстремальный УФ (EUV или иногда XUV) характеризуется переходом в физике 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 EUV-спектра задается заметной спектральной линией He ⁺ при 30,4 нм. EUV- излучение сильно поглощается большинством известных материалов, но возможен синтез многослойной оптики, которая отражает 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 затем блокирует большую часть УФ-В излучения. Между тем, на УФА-лучи 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 границе Лаймана, то есть на длине волны 91,2 нм, при этом «жесткое УФ» является более энергичным. Те же термины могут также использоваться в других областях, таких как косметология , оптоэлектроника и т. Д. — числовое значение границы между твердым / мягким, даже в аналогичных областях науки, не обязательно совпадает; например, в одной публикации по прикладной физике использовалась граница 190 нм между жесткими и мягкими УФ-областями.

Солнечный ультрафиолет

Очень горячие объекты испускают УФ-излучение (см. Излучение черного тела ). Солнце испускает ультрафиолетовое излучение на все длины волн, в том числе экстремального ультрафиолета , где она пересекает в рентгеновские лучи при 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 из примерно 50% инфракрасного света, 40% видимого света и 10% ультрафиолетового света с общей интенсивностью около 1400 Вт / м ² в вакууме.

Атмосфера блокирует около 77% солнечного УФ-излучения, когда Солнце находится выше всего в небе (в зените), с увеличением поглощения 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. Из ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, более 95% составляют более длинные волны УФА, а небольшой остаток — УФВ. УФС почти не достигает поверхности Земли. Доля УФВ, которая остается 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. 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.

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 двуокиси углерода, вступают в реакцию с большим количеством двуокиси кислорода. Озоновый слой особенно важен для блокирования большей части ультрафиолета B и оставшейся части ультрафиолета C, которая еще не заблокирована обычным кислородом воздуха.

Блокираторы, поглотители и окна

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

В солнцезащитном креме ингредиенты, которые поглощают лучи UVA / UVB, такие как авобензон , оксибензон 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 отношение УФ-излучения, вызывающего солнечные ожоги, без защиты ткани и с защитой ткани, аналогично рейтингу фактора защиты от солнца (SPF) для солнцезащитного крема . Стандартные летние ткани имеют UPF около 6, что означает, что через них проходит около 20% УФ-излучения.

Взвешенные наночастицы в цветном стекле не позволяют УФ-лучам вызывать химические реакции, изменяющие цвета изображения. Набор цветных эталонных чипов из цветного стекла планируется использовать для калибровки цветных камер для марсохода ESA 2019 года , поскольку они останутся незатронутыми из-за высокого уровня ультрафиолетового излучения, присутствующего на поверхности Марса.

Обычное натриево-кальциевое стекло , такое как оконное стекло, частично прозрачно для УФА, но непрозрачно для более коротких волн, пропуская около 90% света выше 350 нм, но блокируя более 90% света ниже 300 нм. Исследование показало, что автомобильные окна пропускают 3-4% окружающего УФ-излучения, особенно если УФ-излучение превышает 380 нм. Другие типы автомобильных окон могут снизить пропускание УФ-излучения, превышающее 335 нм. 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, подходят для длин волн до 150 или 160 нм.

Стекло Вуда представляет собой 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 — это 18-дюймовая 15-ваттная лампа F15T8 / BLB, показанная 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 излучение UVA и мало видимого света. Флуоресцентные лампы черного света работают аналогично другим люминесцентным лампам , но на внутренней поверхности лампы 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 длинами волн более 400 нанометров. Другие используют простое стекло вместо более дорогого стекла Вуда, поэтому во время работы они кажутся голубыми. Лампы накаливания черного цвета также производятся с использованием фильтрующего покрытия на оболочке лампы накаливания, которое 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 флуоресценции , цветного свечения, 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 в компактном люминесцентном форм-факторе (CF)

Коммерческая бактерицидная лампа 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. 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.

Газоразрядные лампы

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 . 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 .

Эксимер лампа , источник УФ , разработанный в начале 2000 — х годов, наблюдается все более широкое 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 (LED) 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, которые работают глубже в спектре. 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, который ускоряет процесс восстановления. / отбеливание старых пластмасс и портативные фонарики 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 ), и это, в сочетании с недавними разработками фотоинициаторов и разработчиков рецептур смол, делает вероятным распространение УФ-материалов, отверждаемых светодиодами.

Светодиоды UVC быстро развиваются, но могут потребоваться испытания для проверки эффективности дезинфекции. Рекомендации по дезинфекции больших площадей относятся к источникам ультрафиолетового излучения без использования светодиода, известным как бактерицидные лампы . Кроме того, они используются как линейные источники для замены дейтериевых ламп в приборах жидкостной хроматографии .

Ультрафиолетовые лазеры

Газовые лазеры , лазерные диоды и твердотельные лазеры могут быть изготовлены для излучения ультрафиолетовых лучей, и доступны лазеры, которые покрывают весь УФ-диапазон. Газообразный азот лазер использует электронное возбуждение молекул азота , чтобы излучать луч , который в основном 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 УФ — эксимерные лазеры на фториде аргона, работающие на длине волны 193 нм, обычно используются в производстве интегральных схем с помощью фотолитографии . Текущий предел длины волны для получения когерентного УФ излучения составляет около 126 нм, что характерно для эксимерного лазера на Ar ₂ *.

Доступны лазерные диоды с прямым УФ-излучением на длине волны 375 нм. УФ — диодной накачкой твердотельных лазеров были продемонстрированы с использованием Ce: кристаллы LiSAF ( церий — легированный литий — стронций фтористый алюминий), процесс разработан в 1990 — х годах в Ливерморской национальной лаборатории . Длины волн короче 325 нм коммерчески производятся 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) за счет смешивания суммы и разности частот

Полоса вакуумного ультрафиолета (ВУФ) (100–200 нм) может создаваться 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) 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 разностных частот (т. Е. Λ ₁ + λ ₂ — λ ₃ ) как преимущество перед смешиванием суммарных частот, поскольку согласование фаз может обеспечить большую настройку. В частности, смешивание разностной частоты двух фотонов эксимерного лазера Ar F (193 нм) с перестраиваемым лазером видимого или ближнего ИК-диапазона на водороде или криптоне обеспечивает резонансное усиление настраиваемого ВУФ-излучения, охватывающего от 100 до 200 нм. На практике отсутствие подходящих материалов для окон газовой / паровой ячейки с длиной волны отсечки фторида лития ограничивает диапазон настройки более чем примерно 110 нм. Регулируемые длины волн ВУФ до 75 нм были достигнуты с использованием безоконных конфигураций.

Плазменные и синхротронные источники экстремального УФ

Лазеры использовались для косвенной генерации некогерентного экстремального ультрафиолетового (EUV) излучения на длине волны 13,5 нм для литографии в экстремальном ультрафиолете . EUV излучается не лазером, а скорее электронными переходами в чрезвычайно горячей оловянной или ксеноновой плазме, которая возбуждается эксимерным лазером. 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 при длине волны 10 нм.

Воздействие на здоровье человека

Воздействие ультрафиолетового излучения на здоровье человека имеет последствия для рисков и преимуществ воздействия солнца, а также влияет на такие проблемы, как люминесцентные лампы и здоровье . Чрезмерное пребывание на солнце может быть вредным, но в умеренных количествах пребывание на солнце полезно.

Благоприятные эффекты

Ультрафиолетовый свет (в частности, UVB) заставляет организм вырабатывать витамин D , который необходим для жизни. Людям необходимо некоторое количество УФ-излучения для поддержания адекватного уровня витамина D. По данным Всемирной организации здравоохранения

Несомненно, 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. Однако чрезмерное пребывание на солнце оказывает вредное воздействие.

Витамин D способствует выработке серотонина . Производство серотонина прямо пропорционально яркости солнечного света, получаемого организмом. Считается, что серотонин дает людям ощущение счастья, благополучия и безмятежности.

Состояние кожи

УФ-лучи также лечат определенные кожные заболевания. Современная фототерапия успешно применяется для лечения псориаза , экземы , желтухи , витилиго , атопического дерматита и локальной склеродермии . Кроме того, УФ-свет, в частности УФ-В-излучение, вызывает остановку клеточного цикла в кератиноцитах , наиболее распространенном типе клеток кожи. Таким образом, 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.

Вредное воздействие

У людей чрезмерное воздействие УФ-излучения может привести к острым и хроническим вредным последствиям для диоптрийной системы глаза и сетчатки . Риск повышается 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. Кожа, циркадная система и иммунная система также могут быть затронуты.

Ультрафиолетовые фотоны по-разному повреждают молекулы ДНК живых организмов. В одном общем случае повреждения соседние основания тимина соединяются друг с другом, а не через «лестницу». Этот « димер тимина » делает выпуклость, и искаженная молекула ДНК не функционирует должным образом.

Эффект солнечного ожога (измеряемый с помощью УФ-индекса ) является продуктом спектра солнечного света (интенсивности излучения) и спектра эритемного действия (чувствительности кожи) во всем 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 различной длины на роговицу и кожу человека иногда называют «спектром действия эритемы». Спектр действия показывает, что УФ-А не вызывает немедленной реакции, а, скорее, УФ-излучение начинает вызывать фотокератит и покраснение кожи (при этом люди с более светлой кожей более чувствительны) на длинах волн, начиная с начала полосы УФ-В при 315 нм и быстро увеличиваясь 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 ультрафиолета повреждения продолжают происходить, но явные эффекты не так велики при таком небольшом проникновении в атмосферу. ВОЗ -Стандартный ультрафиолетовый индекс является широко освещались измерение общей прочности УФ длины волн , которые вызывают солнечные ожоги на коже человека, путем взвешивания УФ — облучения для эффектов спектра действия в данный момент времени и местоположения. 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 УФА) не предсказывают долгосрочных эффектов УФ, хотя они отражают прямое повреждение ДНК ультрафиолетом.

Все полосы УФ-излучения повреждают коллагеновые волокна и ускоряют старение кожи. И UVA, и UVB разрушают витамин А в коже, что может вызвать дальнейшее повреждение.

UVB-излучение может вызвать прямое повреждение ДНК. 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. Случайное чрезмерное воздействие и солнечный ожог, вероятно, являются более серьезными факторами риска развития меланомы, чем длительное умеренное воздействие. УФС — это самый высокоэнергетический и опасный тип ультрафиолетового излучения, вызывающий побочные эффекты, которые могут быть мутагенными или канцерогенными.

В прошлом УФА считалось не вредным или менее вредным, чем УФВ, но сегодня известно, что он способствует развитию рака кожи через непрямое повреждение ДНК (свободные радикалы, такие как активные формы кислорода). UVA может генерировать высокореакционные химические промежуточные соединения, такие как гидроксильные и кислородные радикалы, которые, в свою очередь, могут повредить ДНК. Повреждение ДНК, вызванное косвенным воздействием УФА на кожу, состоит в основном из однонитевых разрывов ДНК, в то время как повреждение, вызванное УФВ, включает прямое образование димеров тимина или димеров цитозина и двухцепочечных разрывов ДНК. УФА является иммунодепрессивным для всего тела (на него приходится большая часть иммунодепрессивных эффектов воздействия солнечного света) и мутагенного действия для базальных кератиноцитов кожи.

Фотоны UVB могут вызвать 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. Те димеры пиримидина, которые избегают этого процесса репарации, могут вызывать некоторую 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 ) уровня 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.

Дискуссия о безопасности солнцезащитных кремов

Демонстрация действия солнцезащитного крема. Солнцезащитный крем виден только на лице мужчины справа. Левое изображение — обычная фотография лица; правое изображение получено отраженным УФ-светом. 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. Количество солнцезащитного крема, которое проникает в нижние слои кожи, может быть достаточно большим, чтобы вызвать повреждение.

Солнцезащитный крем уменьшает прямое повреждение ДНК, вызывающее солнечный ожог, путем блокирования UVB, а обычный рейтинг SPF показывает, насколько эффективно блокируется это излучение. Поэтому SPF также называют UVB-PF, что означает «фактор защиты от UVB». Этот рейтинг, однако, не содержит данных о важной защите от УФА, которое в первую очередь не вызывает солнечных ожогов, но все же вредно, поскольку вызывает косвенное повреждение ДНК и также считается канцерогенным. Несколько исследований показывают, что отсутствие фильтров UVA может быть причиной более высокой заболеваемости меланомой, обнаруживаемой у пользователей солнцезащитных кремов по сравнению с теми, кто их не использует. 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. 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 пленка солнцезащитного крема оказывала защитный эффект, и количество активных форм кислорода 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. Исследование показывает, что солнцезащитный крем необходимо повторно нанести в течение 2 часов, чтобы предотвратить проникновение ультрафиолетового света на живые клетки кожи, наполненные солнцезащитным кремом.

Обострение некоторых кожных заболеваний

Ультрафиолетовое излучение может усугубить несколько состояний и заболеваний кожи, в том числе системная красная волчанка , синдром Шегрена , синдром Sinear Usher , розацеа , дерматомиозит , болезнь Дарье и Киндлера уставшим синдрома .

Повреждение глаз

Знаки часто используются для предупреждения об опасности сильных источников ультрафиолетового излучения.

Глаз наиболее чувствителен к повреждению УФ-излучением в нижнем УФ-диапазоне 265–275 нм. Излучение этой длины волны почти отсутствует в солнечном свете, 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 .

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. 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 пластиковые материалы линз, такие как поликарбонат , по своей природе блокируют большую часть ультрафиолетового излучения.

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.

К чувствительным полимерам относятся 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 УФ-излучения. 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 приведены некоторые варианты использования определенных 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 максимум при 260 нм), бактерицидные лампы.
• 200–400 нм : судебно-медицинский анализ , обнаружение наркотиков
• 270–360 нм : анализ белков , секвенирование ДНК , открытие лекарств
• 280-400 нм : Медицинская визуализация из клеток
• 300–320 нм : световая терапия в медицине
• 300-365 нм : Отверждение из полимеров и чернил принтера
• 350–370 нм : защита от насекомых (мух больше всего привлекает свет с длиной волны 365 нм)

Фотография

Портрет, сделанный с использованием только ультрафиолетового света с длинами волн 335 и 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 необходимы 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 судебно-медицинских 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 ухудшение электрической изоляции и выброс озона и оксида азота .

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

Использование флуоресцентных красителей

Бесцветные флуоресцентные красители, излучающие синий свет под УФ-излучением, добавляются в качестве оптических отбеливателей к бумаге и тканям. 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.

В парках развлечений часто используется ультрафиолетовое освещение для флуоресценции картин и фонов аттракционов. Это часто имеет побочный эффект, заставляя белую одежду всадника светиться светло-фиолетовым.

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

Чтобы предотвратить подделку валюты или подделку важных документов, таких как водительские права и паспорта , бумага может содержать водяной знак УФ-излучения или флуоресцентные многоцветные волокна, которые видны 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 дефекты поверхностного разрушения за счет капиллярного действия ( проникающий контроль ) или они могут быть связаны с частицами феррита, захваченными магнитными полями утечки в черных материалах ( контроль магнитных частиц ).

Аналитическое использование

Криминалистика

УФ — это инструмент расследования на месте преступления, помогающий обнаруживать и идентифицировать телесные жидкости, такие как сперма, кровь и слюна. Например, эякулированные жидкости или слюна могут быть обнаружены источниками ультрафиолетового излучения высокой мощности, независимо от структуры или цвета поверхности, на которой осаждается жидкость.
УФ-видимая микроскопия также используется для анализа следов, таких как текстильные волокна и кусочки краски, а также сомнительных документов.

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

Повышение контрастности чернил

Используя мультиспектральную визуализацию, можно читать неразборчивые папирусы , такие как сожженные папирусы Виллы Папирусов или Оксиринха , или палимпсест Архимеда . Техника включает в себя фотографирование нечитаемого 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 могут использоваться для выделения потускневших чернил на основе железа на пергаменте.

Санитарное соответствие

После тренировки с использованием искусственных жидкостей организма , средства индивидуальной защиты медицинского работника проверяются ультрафиолетом на предмет обнаружения невидимых капель 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 .

Многолетние выпуски новостей для многих телевизионных новостных организаций включают в себя репортера-расследователя, использующего аналогичное устройство для выявления антисанитарных условий в отелях, общественных туалетах, поручнях и т. Д.

Химия

УФ / видимая спектроскопия широко используется как метод в химии для анализа химической структуры , наиболее заметной 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 разных длинах волн, как видно при облучении УФ-светом.

Ультрафиолетовые лампы также используются при анализе 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. Ультрафиолетовое излучение может обнаруживать тонкие пленки разлитой нефти на воде либо по высокой отражательной способности масляных пленок в УФ длинах волн, либо по флуоресценции соединений в масле, либо по поглощению УФ излучения, создаваемого комбинационным рассеянием в воде.

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 газонаполненная 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-датчиками, более надежен, чем датчик с одним УФ-датчиком. Практически все пожары выделяют некоторое излучение в полосе UVC, в то время как Sun излучения «S в этой полосе поглощаются в атмосфере Земли . В результате УФ-детектор является «солнечным слепым», что означает, что 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 пожаров, 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 и печатных плат . В процессах фотолитографии, используемых для изготовления электронных интегральных схем, в настоящее время используется УФ-излучение с длиной волны 193 нм, а в экспериментах используется УФ-излучение с длиной волны 13,5 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 краски, 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 флексографская 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 , возбуждаемые электрическими дугами 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 модификации ( шероховатости и гидрофобности ) полимерных поверхностей. Например, поверхность полиметилметакрилата может быть сглажена вакуумным ультрафиолетом.

Ультрафиолетовое 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 до стадии 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 специфических 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 ультрафиолетового излучения высокой интенсивности с длиной волны от 240 до 280 нм. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение может разрушить ДНК живых микроорганизмов. Эффективность UVC напрямую зависит от интенсивности и времени воздействия.

Также было показано, что УФ-излучение снижает содержание газообразных примесей, таких как окись углерода и летучие органические соединения . УФ-лампы, излучающие с длиной волны 184 и 254 нм, могут удалять низкие концентрации углеводородов и окиси углерода, если воздух циркулирует 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). Поскольку микроорганизмы могут быть защищены от ультрафиолетовых лучей в небольших трещинах и других затененных областях, эти лампы используются только в качестве дополнения к другим методам стерилизации.

Светодиоды UV-C относительно новы на коммерческом рынке и становятся все более популярными. Благодаря монохроматической природе (± 5 нм) эти светодиоды могут работать с определенной длиной волны, необходимой 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.

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 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 нескольких пищевых процессах для уничтожения нежелательных микроорганизмов . Ультрафиолетовое излучение можно использовать для пастеризации фруктовых соков, протекая сок через источник ультрафиолета высокой интенсивности. 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 импульсное УФ-излучение

Биологические

Некоторые животные, в том числе птицы, рептилии и насекомые, например пчелы, могут видеть волны, близкие 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. Следы в моче грызунов могут быть обнаружены специалистами по борьбе с вредителями 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 партнеров, самцов привлекает отражающий ультрафиолет цвет задних крыльев самок. У 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 южнее. Это говорит о том, что с эволюционной точки зрения было сложнее повысить чувствительность глаз мужчин к УФ-излучению, чем излучать УФ-сигналы, излучаемые женщинами.

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 маркеров. 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 для 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 . Благодаря потенциалу псораленов , чтобы вызвать повреждение печени , ПУВА — терапия может быть использована лишь ограниченное число раз в течение всей 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 средствами лечения, такими как метотрексат и сориатан.

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 правильном уровне всегда будет лучше, чем искусственные источники, но это может оказаться невозможным для хранителей в разных частях мира.

Известная проблема заключается в том, что высокие уровни излучения УФa-части спектра могут вызывать повреждение как клеток, так и ДНК чувствительных частей их тела — особенно глаз, где слепота является результатом неправильного использования источника УФa / b и размещения 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.

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 вымирали. Те немногие, что выжили, разработали ферменты, которые контролировали генетический материал и удаляли димеры тимина с помощью ферментов эксцизионной репарации нуклеотидов . Многие ферменты и белки, участвующие в современном митозе и мейозе , похожи на ферменты репарации и считаются эволюционировавшими модификациями ферментов, первоначально использовавшихся для преодоления повреждений ДНК, вызванных ультрафиолетом.

Смотрите также

Ссылки

дальнейшее чтение

• Hu, S; Ma, F; Collado-Mesa, F; Кирснер, RS (июль 2004 г.). «Ультрафиолетовое излучение, широта и меланома у латиноамериканцев и чернокожих американцев» . Arch. Дерматол . 140 (7): 819–824. DOI : 10.1001 / archderm.140.7.819 . PMID  15262692 .
• Штраус, CEM; Функ, диджей (1991). «Широко настраиваемая генерация ВУФ-излучения с использованием двухфотонных резонансов в h3 и Kr». Письма об оптике . 16 (15): 1192–4. Bibcode : 1991OptL … 16.1192S . DOI : 10.1364 / ol.16.001192 . PMID  19776917 .
• Хокбергер, Филип Э. (2002). «История ультрафиолетовой фотобиологии человека, животных и микроорганизмов». Фотохимия и фотобиология . 76 (6): 561–569. DOI : 10.1562 / 0031-8655 (2002) 0760561AHOUPF2.0.CO2 . PMID  12511035 .
• Аллен, Джинни (6 сентября 2001 г.). Ультрафиолетовое излучение: как оно влияет на жизнь на Земле . Обсерватория Земли. НАСА, США.

внешняя ссылка

Я на солнышке лежу… | Наука и жизнь

С наступлением теплых летних дней нас так и тянет погреться на солнышке. Солнечный свет улучшает настроение, стимулирует образование в коже жизненно необходимого витамина D, но в то же время, к сожалению, способствует появлению морщин и увеличивает риск развития рака кожи. Значительная часть как полезных, так и вредных эффектов связана с той частью солнечного излучения, которая невидима для человеческого глаза, — ультрафиолетом.

Спектр электромагнитного излучения и спектр солнца. Граница между ультрафиолетом В и С соответствует пропусканию земной атмосферы.

Ультрафиолет вызывает различные повреждения молекул ДНК в живых организмах.

Интенсивность ультрафиолета B зависит от широты и времени года.

Одежда из хлопка служит хорошей защитой от ультрафиолета.

‹

›

Солнце служит главным источником энергии для нашей планеты, а поступает эта энергия в виде излучения — инфракрасного, видимого и ультрафиолетового. Ультрафиолетовая область расположена за коротковолновой границей видимого спектра. Когда речь идет о влиянии на живые организмы, в ультрафиолетовом спектре солнца обычно выделяют три области: ультрафиолет А (УФ-А; 320-400 нанометров), ультрафиолет В (УФ-В; 290-320 нм) и ультрафиолет С (УФ-С; 200-290 нм). Деление это достаточно произвольно: граница между УФ-В и УФ-С выбрана из тех соображений, что свет с длиной волны менее 290 нм не достигает поверхности Земли, поскольку земная атмосфера, благодаря кислороду и озону, выполняет роль эффективного природного светофильтра. Граница между УФ-В и УФ-А основана на том, что излучение короче 320 нм вызывает гораздо более сильную эритему (покраснение кожи), чем свет в диапазоне 320-400 нм.

Спектральный состав солнечного света во многом зависит от времени года, погоды,
географической широты и высоты над уровнем моря. Например, чем дальше от экватора,
тем сильнее коротковолновая граница сдвигается в сторону длинных волн, поскольку
в этом случае свет падает на поверхность под косым углом и проходит большее
расстояние в атмосфере, а значит, сильнее поглощается. На положение коротковолновой
границы влияет и толщина озонового слоя, поэтому под «озоновыми дырами» на поверхность
Земли попадает больше ультрафиолета.

В полдень интенсивность излучения на длине волны 300 нм в 10 раз выше, чем за три часа до этого или три часа спустя. Облака рассеивают ультрафиолет, но только темные тучи способны блокировать его полностью. Ультрафиолетовые лучи хорошо отражаются от песка (до 25%) и снега (до 80%), хуже от воды (менее 7%). Поток ультрафиолета возрастает с высотой, приблизительно на 6% с каждым километром. Соответственно в местах, расположенных ниже уровня моря (например, у берегов Мертвого моря), интенсивность излучения меньше.

ЖИЗНЬ ПОД СОЛНЦЕМ

Без света жизнь на Земле не могла бы существовать. Растения используют солнечную энергию, запасают ее с помощью фотосинтеза и обеспечивают энергией через пищу всех остальные живые существа. Человеку и другим животным свет обеспечивает возможность видеть окружающий мир, регулирует биологические ритмы организма.

Эту жизнерадостную картину немного осложняет ультрафиолет, поскольку его энергии достаточно, чтобы вызвать серьезные повреждения ДНК. Ученые насчитывают более двух десятков различных болезней, которые возникают или усугубляются под действием солнечного света, среди них пигментная ксеродерма, плоскоклеточный рак кожи, базалиома, меланома, катаракта.

Конечно, в процессе эволюции наш организм выработал механизмы защиты от ультрафиолета. Первый барьер, который преграждает потенциально опасному излучению доступ в организм, — кожа. Практически весь ультрафиолет поглощается в эпидермисе, наружном слое кожи толщиной 0,07-0,12 мм. Чувствительность к свету во многом определяется наследственной способностью организма производить меланин, темный пигмент, который поглощает свет в эпидермисе и тем самым защищает более глубокие слои кожи от фотоповреждений. Меланин вырабатывают особые клетки кожи — меланоциты. Ультрафиолетовое облучение стимулирует выработку меланина. Наиболее интенсивно этот биологический пигмент образуется при облучении светом УФ-В диапазона. Правда, эффект проявляется не сразу, а спустя 2-3 дня после пребывания на солнце, зато сохраняется в течение 2-3 недель. При этом ускоряется деление меланоцитов, возрастает число меланосом (гранул, содержащих меланин), увеличивается их размер. Свет УФ-А диапазона тоже способен вызывать загар, но более слабый и менее стойкий, поскольку число меланосом не увеличивается, а происходит лишь фотохимическое окисление предшественника меланина в меланин.

По восприимчивости к солнечным лучам выделяют шесть типов кожи. Кожа типа I очень светлая, она легко обгорает и совсем не покрывается загаром. Кожа типа II легко обгорает и покрывается слабым загаром. Кожа типа III быстро покрывается загаром и обгорает в меньшей степени. Кожа типа IV еще более устойчива к солнечным лучам. Кожа типов V и VI темная от природы (например, у коренных жителей Австралии и Африки) и почти не подвержена повреждающему действию солнца. У представителей негроидной расы риск развития немеланомного рака кожи ниже в 100 раз, а меланомы — в 10 раз по сравнению с европейцами.

Наиболее уязвимы к действию ультрафиолета люди с очень светлой кожей. У них даже кратковременное пребывание на ярком солнце вызывает эритему — покраснение кожи. За возникновение эритемы отвечает в основном УФ-В излучение. В качестве меры действия ультрафиолета на организм часто используют такое понятие, как минимальная эритемная доза (МЭД), то есть такая, при которой глазом заметно слабое покраснение. На самом деле величина МЭД различна не только у разных людей, но и у одного человека на разных участках тела. Например, для кожи живота белого незагорелого человека величина МЭД составляет около 200 Дж/м², а на ногах — в три с лишним раза выше. Эритема обычно возникает через несколько часов после облучения. В тяжелых случаях развивается настоящий солнечный ожог с волдырями.

Какие вещества в эпидермисе кроме меланина поглощают ультрафиолет? Нуклеиновые кислоты, аминокислоты триптофан и тирозин, уроканиновая кислота. Наиболее опасны для организма повреждения нуклеиновых кислот. Под действием света в диапазоне УФ-В образуются димеры за счет ковалентных связей между соседними пиримидиновыми (цитозином или тимином) основаниями. Поскольку пиримидиновые димеры не вписываются в двойную спираль, эта часть ДНК теряет способность к выполнению своих функций. Если повреждения небольшие, специальные ферменты вырезают дефектный участок (и это еще один довольно эффективный механизм защиты). Однако, если ущерб больше, чем способность клетки к ремонту, клетка гибнет. Внешне это проявляется в том, что обожженная кожа «слезает». Повреждение ДНК может приводить к мутациям и как следствие — к раковым заболеваниям. Происходят и другие повреждения молекул, например образуются сшивки ДНК с белками. Кстати, видимый свет способствует залечиванию повреждений нуклеиновых кислот (это явление называется фотореактивацией). Предотвращать опасные последствия фотохимических реакций помогают антиоксиданты, содержащиеся в организме.

Еще одно следствие ультрафиолетового облучения — подавление иммунитета. Возможно, такая реакция организма призвана ослабить воспаление, вызванное солнечным ожогом, однако при этом снижается устойчивость к инфекциям. Сигналом для подавления иммунитета служат фотохимические реакции уроканиновой кислоты и ДНК.

МОДА НА ЗАГАР — СИМВОЛ ИНДУСТРИАЛЬНОГО ОБЩЕСТВА

Долгое время белая кожа считалась отличительной чертой знатных и богатых: сразу
было видно, что ее обладателям не приходится с утра до ночи работать в поле.
Но в ХХ веке все изменилось, бедные слои населения теперь проводили целые дни
на заводах и фабриках, а богатые могли позволить себе отдыхать на свежем воздухе,
у моря, демонстрируя красивый золотистый загар. После Второй мировой войны мода
на загар приобрела массовый характер; загорелая кожа стала считаться признаком
не только достатка, но и отменного здоровья. Разрослась туристическая индустрия,
предлагающая отдых у моря в любое время года. Но прошло некоторое время, и врачи
забили тревогу: оказалось, у любителей загара частота рака кожи возросла в несколько
раз. И в качестве спасительного средства было предложено всем без исключения
пользоваться солнцезащитными кремами и лосьонами, в состав которых входят вещества,
отражающие или поглощающие ультрафиолет.

Известно, что еще во времена Колумба индейцы имели обыкновение раскрашивать себя красной краской, чтобы защититься от солнца. Возможно, древние греки и римляне использовали для этих целей смесь песка с растительным маслом, поскольку песок отражал солнечные лучи. Применение химических солнцезащитных средств началось в 1920-х годах, когда в качестве солнцезащитного средства была запатентована парааминобензойная кислота (ПАБК). Однако она растворялась в воде, так что защитный эффект исчезал после купания, и к тому же раздражала кожу. В 1970-е годы на смену ПАБК пришли ее эфиры, почти нерастворимые в воде и не вызывающие сильного раздражения. Настоящий бум в области солнцезащитной косметики начался в 1980-е годы. Поглощающие ультрафиолет вещества (в косметологии за ними закрепилось название «УФ-фильтры») стали добавлять не только в специальные «пляжные» кремы, но и почти во все косметические продукты, предназначенные для использования в дневное время: крем, жидкую пудру, губную помаду.

По принципу действия УФ-фильтры можно разделить на две группы: отражающие свет («физические») и поглощающие («химические»). К отражающим средствам относятся разного рода минеральные пигменты, прежде всего диоксид титана, оксид цинка, силикат магния. Принцип их действия прост: они рассеивают ультрафиолет, не давая ему проникнуть в кожу. Окись цинка захватывает область длин волн от 290 до 380 нм, остальные — несколько меньше. Основной недостаток отражающих средств тот, что они представляют собой порошок, непрозрачны и придают коже белый цвет.

Естественно, что производителей косметики больше привлекали прозрачные и хорошо растворимые «химические» УФ-фильтры (известные в фотохимии как УФ-абсорберы). К ним относятся уже упоминавшаяся ПАБК и ее эфиры (сейчас их почти не используют, так как появились сведения, что они разлагаются с образованием мутагенов), салицилаты, производные коричной кислоты (циннаматы), антраниловые эфиры, оксибензофеноны. Принцип действия УФ-абсорбера заключается в том, что, поглотив квант ультрафиолета, его молекула изменяет свою внутреннюю структуру и преобразует энергию света в тепло. Наиболее эффективные и светостойкие УФ-абсорберы работают по внутримолекулярному циклу переноса протона.

Большинство УФ-абсорберов поглощают свет только в УФ-В области. Обычно солнцезащитные средства содержат не один УФ-фильтр, а несколько, как физических, так и химических. Общее содержание УФ-фильтров может превышать 15 процентов.

Для характеристики защитной эффективности кремов, лосьонов и прочей косметической продукции стали использовать так называемый солнцезащитный фактор (по-английски «sun protection factor», или SPF). Идея солнцезащитного фактора была впервые предложена в 1962 году австрийским ученым Францем Грайтером и принята представителями косметической и фармацевтической промышленности. Солнцезащитный фактор определяется как отношение минимальной дозы ультрафиолета, необходимой для возникновения эритемы при действии на защищенную кожу, к дозе, вызывающей такой же эффект при незащищенной коже. Получила широкое распространение популярная интерпретация: если без защиты вы обгораете за 20 минут, то, намазав кожу кремом с защитным фактором, скажем, 15, получите солнечный ожог только пробыв на солнце в 15 раз дольше, то есть через 5 часов.

ОБМАНЧИВОЕ ЧУВСТВО ЗАЩИТЫ

Казалось бы, решение проблемы ультрафиолета найдено. Но на деле все не так просто. В научной литературе стали появляться сообщения, что у людей, которые постоянно пользуются солнцезащитными препаратами, частота возникновения таких разновидностей рака кожи, как меланома и базалиома, не только не снизилась, но и возросла. Было предложено несколько объяснений этого обескураживающего факта.

Первым делом ученые предположили, что потребители неправильно пользуются солнцезащитными средствами. При тестировании кремов принято наносить на кожу 2 мг крема на 1 см². Но, как показали исследования, люди часто наносят более тонкий слой, в 2-4 раза меньше, соответственно уменьшается и фактор защиты. Кроме того, кремы и лосьоны частично смываются водой, например во время купания.

Нашлось и другое объяснение. Как уже отмечалось, большинство химических УФ-абсорберов (а именно они наиболее широко используются в косметике) поглощают свет только в УФ-В области, предотвращая развитие солнечного ожога. Но, по некоторым данным, меланома возникает под действием УФ-А излучения. Не пропуская УФ-В излучение, солнцезащитные средства блокируют природный предупреждающий сигнал — покраснение кожи, замедляют образование защитного загара, и в результате человек получает избыточную дозу в области УФ-А, которая как раз и может спровоцировать рак.

Результаты опросов показывают, что те, кто пользуется кремами с более высоким фактором защиты, проводят на солнце больше времени, а значит, неосознанно подвергают себя большему риску.

Нельзя забывать и о том, что смесь химических веществ, которые входят в состав защитных кремов, при длительном воздействии ультрафиолета может стать источником свободных радикалов — инициаторов окисления биомолекул. Некоторые из УФ-фильтров потенциально токсичны либо вызывают аллергию.

«СОЛНЕЧНЫЙ» ВИТАМИН

Настало время вспомнить о том, что поми-мо многочисленных негативных эффектов ультрафиолета есть и позитивные. И самый яркий пример — фотосинтез витамина D₃.

В эпидермисе содержится довольно много 7-дигидрохолестерола, предшественника витамина D₃. Облучение светом УФ-В диапазона запускает цепочку реакций, в результате которых и получается холекальциферол (витамин D₃), пока еще не активный. Это вещество связывается с одним из белков крови и переносится в почки. Там оно превращается в активную форму витамина D₃ — 1, 25-дигидроксихолекальциферол. Витамин D₃ необходим для всасывания кальция в тонком кишечнике, нормального фосфорно-кальциевого обмена и образования костей, при его недостатке у детей развивается тяжелое заболевание — рахит.

После облучения всего тела в дозе 1 МЭД концентрация витамина D₃
в крови возрастает в 10 раз и возвращается к прежнему уровню через неделю. Применение
солнцезащитных средств подавляет синтез витамина D₃ в коже. Дозы,
необходимые для его синтеза, невелики. Считается достаточным ежедневно проводить
на солнце примерно по 15 минут, подставляя солнечным лучам лицо и руки. Суммарная
годовая доза, необходимая для поддержания уровня витамина D₃, составляет
55 МЭД.

Хронический дефицит витамина D₃ приводит к ослаблению костной ткани. К группе риска относятся темнокожие дети, живущие в северных странах, и пожилые люди, которые мало бывают на свежем воздухе. Некоторые исследователи считают, что увеличение частоты заболеваемости раком при использовании солнцезащитных средств связано именно с блокировкой синтеза витамина D₃. Не исключено, что его дефицит приводит к возрастанию риска рака толстой кишки и молочной железы.

Другие полезные эффекты ультрафиолета связаны в основном с медициной. Ультрафиолетом лечат такие заболевания, как псориаз, экзема, розовый лишай. Датский врач Нильс Финсен в 1903 году получил Нобелевскую премию за применение ультрафиолета в лечении волчаночного туберкулеза кожи. Метод облучения крови ультрафиолетом сейчас успешно применяют для лечения воспалительных и других заболеваний.

СОЛОМЕННАЯ ШЛЯПКА ОТ ЗАГАРА

Вопрос о том, полезен или вреден ультрафиолет, не имеет однозначного ответа: и да, и нет. Многое зависит от дозы, спектрального состава и особенностей организма. Избыток ультрафиолета безусловно опасен, но на защитные кремы полностью полагаться нельзя. Требуются дополнительные исследования, чтобы установить, в какой степени употребление солнцезащитных средств может способствовать развитию раковых заболеваний.

Лучшее средство уберечь кожу от солнечного ожога, преждевременного старения, а заодно и снизить риск развития рака — одежда. Для обычной летней одежды характерны защитные факторы выше 10. Хорошими защитными свойствами обладает хлопок, правда в сухом виде (при намокании он пропускает больше ультрафиолета). Не забудьте про шляпу с широкими полями и солнцезащитные очки.

Рекомендации достаточно просты. Избегайте бывать на солнце в самые жаркие часы. Будьте особенно осторожны с солнцем, если принимаете лекарства, обладающие свойствами фотосенсибилизаторов: сульфаниламиды, тетрациклины, фенотиазины, фторхинолоны, нестероидные противовоспалительные препараты и некоторые другие. Фотосенсибилизаторы входят и в состав некоторых растений, например зверобоя (см. «Наука и жизнь» № 3, 2002 г.). Усиливать действие света могут ароматические вещества, входящие в состав косметики и духов.

Учитывая, что у ученых есть сомнения в эффективности и безопасности солнцезащитных кремов и лосьонов, не пользуйтесь ими (а также дневной косметикой с высоким содержанием УФ-фильтров) без особой необходимости. Если такая необходимость возникла, отдавайте предпочтение тем средствам, что обеспечивают защиту в широком спектре — от 280 до 400 нм. Как правило, такие кремы и лосьоны содержат окись цинка или другие минеральные пигменты, поэтому имеет смысл внимательно прочесть состав на этикетке.

Защита от солнца должна быть индивидуальной, в зависимости от места жительства, сезона и типа кожи.

уф-излучение, бактерицидная и кварцевая лампа — Медицинское оборудование

В современных медицинских приборах и устройствах, как и прежде, активно применяются ультрафиолетовые лампы. Наиболее массово в медицинской технике применяется бактерицидное УФ-излучение. В процессе работы с клиентами нашим специалистам доводилось не раз давать краткие пояснения по общему принципу работы бактерицидного ультрафиолетового излучения. В настоящем материале мы собрали общедоступную информацию, которая позволит сэкономить нам время на подобных разъяснениях, а заинтересованным — получить общее представление о предмете.

В Википедии есть доступное пояснение, что такое УФ-излучение.

Выдержку из этого описания приводим ниже.

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм (7,5•1014—3•1016 Гц). Термин происходит от лат. ultra — сверх, за пределами и фиолетовый.

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

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «чёрным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения вследствие явления фотолюминесценции.
Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.
——————————————————————————————————————————-
В приборах медицинского назначения чаще прочих используется бактерицидное УФ излучение. При этом не стоит забывать, что и иные диапазоны УФ излучения нашли своё широкое применение в мед. оборудовании. Например, для терапевтических целей, или для фотокатализа. На описании бактерицидное УФ излучение остановимся подробнее.
——————————————————————————————————————————-
Ультрафиолетовые лампы используются для обеспложивания (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. Полной стерилизации от микроорганизмов при помощи УФ-излучения добиться невозможно — оно не действуют на некоторые бактерии, многие виды грибов и прионы.
В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 253,7 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.
Бактерицидное УФ-излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию. Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в основном используются в таких устройствах, как бактерицидные облучатели и бактерицидные рециркуляторы.
——————————————————————————————————————————-
Стандартная УФ-лампа представляет собой колбу с газом, на концах которой находятся электроды. В момент подачи напряжения возникает электрическая дуга, которая испаряет ртуть. Именно ртуть в газообразном состоянии и становится источником световой энергии.
Изготавливается большинство УФ-ламп из дорогого и качественного материала – кварца. Он обеспечивает проницаемость лампы, что необходимо для нее в первую очередь. Надежность и длительный срок эксплуатации лампы зависит от качества использованных при изготовлении компонентов электрода. На концах УФ-лампы находится фольга молибдена с элементами платины. Это помогает лампе работать при очень высоких температурах.

Бактерицидная лампа — электрическая ртутная газоразрядная лампа низкого давления с колбой из увиолевого стекла или другого материала, обеспечивающего заданный спектр пропускания ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовое излучение обладает обеззараживающими свойствами, которые и дали название лампе. В бактерицидных лампах спектр ультрафиолетового излучения подбирают так чтобы минимизировать образование озона и вредное воздействие на кожу и глаза путем вырезания из спектра излучения лампы жесткого ультрафиолета. Стараются оставить только спектральную линию мягкого ультрафиолета с длиной волны 253,7 нм. Такие лампы называют ещё «безозоновыми» благодаря минимизации образования озона. Этим бактерицидные лампы отличаются от кварцевой лампы, в которой кварцевая колба не задерживает жесткий ультрафиолет. После кварцевания бактерицидной лампой проветривать помещение не обязательно, в отличие от кварцевой лампы. Бактерицидные лампы используются для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещении, дезинфекции питьевой воды, стерилизации предметов и медицинских инструментов. Нейтрализуют основную часть микроорганизмов таких, как вирусы, бактерии, плесень, грибки, дрожжи, споры и др. Бактерицидные лампы применяются в различных устройствах таких, как бактерицидные облучатели, бактерицидные рециркуляторы, приборы для дезинфекции воды и т. д.

При работе с бактерицидными лампами следует помнить об опасности ультрафиолета для зрения и кожи.

Кварцевая лампа — электрическая ртутная газоразрядная лампа с колбой из кварцевого стекла, предназначенная для получения ультрафиолетового излучения. Изредка кварцевой лампой называют мощную лампу накаливания с колбой из термостойкого кварца, однако в настоящее время такие лампы обычно выполняются газонаполненными и чаще именуются галогеновыми.

Ртутно-кварцевая лампа представляет собой газоразрядную лампу с добавлением ртути и предназначена для излучения ультрафиолетовых лучей. Применяются такие лампы для обеззараживания помещений, предметов, продуктов питания, в медицине. Бактерицидные лампы — газоразрядные лампы для дезинфекции помещений, иногда неправильно называемые «кварцевыми». Колбы таких ламп изготавливаются из увиолевого стекла. Существуют и так называемые «безозоновые» лампы, с покрытием из оксида титана, не пропускающим лучи с длиной волны менее 257 нм.

——————————————————————————————————————————-

  Применительно к предлагаемому нашей компанией оборудованию — облучателям бактерицидным, а так же рециркуляторам воздуха закрытого типа с применением этих ламп, в первую очередь речь идёт об источнике УФ-излучения в виде бактерицидной лампы. В повседневной работе мы часто сталкиваемся с тем, что заказчики бактерицидные лампы называют кварцевыми. На практике, процесс обеззараживания помещений называют просто –кварцевание. Именно по этому, часто в запросах заказчик не делает различий, какие лампы ему нужны, бактерицидные или кварцевые.

——————————————————————————————————————————-

  Определение «Кварцевание», как его трактует Википедия:

‘Кварцевание’ — процесс обработки (обеззараживания) помещений, предметов, тела человека ультрафиолетовым излучением кварцевой или бактерицидной лампы. Употребление термин

Виды ультрафиолетовых ламп и их применение в домашних условиях

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

Где взять УФ-излучение зимой

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

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

Ультрафиолетовый спектр: разделение на категории

Ультрафиолетовый спектр по длине волн условно делиться на три диапазона:

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

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

Используют источники ультрафиолетового излучения в самых разных сферах:

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

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

Сфера применения ультрафиолетовых ламп

Медицина

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

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

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

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

Для растений

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

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

Специфические способы применения

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

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

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

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

Виды ультрафиолетовых ламп

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

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

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

По принципу работы

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

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

В домашнем использовании применяют компактные специализированные лампы.

По типу установки или способу крепления

Различают лампы с такими видами крепления и установки:

• напольные,
• настольные,
• настенные или навесные.

Напольные лампы, как правило, имеют большие габариты и устанавливаются в отдельном помещении. Настольные модели можно переносить, именно такие модификации предназначены для домашнего использования. Навесные модели используют для стационарного применения.

По габаритам или мобильности

Исходя из самого названия, существуют лампы следующих видов:

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

По способу образования озона

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

Как выбрать ультрафиолетовую лампу для дома

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

УФ-лампа для терапии

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

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

Бактерицидная лампа

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

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

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

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

Полезна ли ультрафиолетовая лампа в домашних условиях

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

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

Характеристики ультрафиолета, его применение и воздействие на человека

Солнце, как и другие звезды, излучает не только видимый свет — оно производит целый спектр электромагнитных волн, отличающихся частотой, длиной и количеством переносимой энергии. Этот спектр делится на диапазоны от радиации до радиоволн, и самым важным среди них является ультрафиолет, без которого невозможна жизнь. В зависимости от различных факторов УФ-излучение может приносить как пользу, так и вред.

Подтипы ультрафиолетового излучения

Ультрафиолет — это участок электромагнитного спектра, находящийся между видимым и рентгеновским излучением и имеющий длину волны от 10 до 400 нм. Такое название он получил как раз из-за своего расположения — сразу за диапазоном, который воспринимается человеческим глазом как фиолетовый цвет.

Ультрафиолетовый диапазон измеряется в нанометрах и делится на подгруппы в соответствии с международным стандартом ISO:

• ближний (длинноволновой) — 300−400 нм,
• средний (средневолновой) — 200−300 нм,
• дальний (коротковолновый) — 122−200 нм,
• экстремальный — длина волны равна 10−121 нм.

В зависимости от того, к какой группе относится ультрафиолетовое излучение, свойства его могут изменяться. Так, подавляющая часть диапазона является невидимой для человека, но ближний ультрафиолет можно увидеть, если он имеет длину волны 400 нм. Такой фиолетовый свет испускают, например, диоды.

Поскольку разные диапазоны света отличаются количеством переносимой энергии и частотой, подгруппы значительно отличаются проникающей способностью. Например, при воздействии на человека ближние УФ-лучи блокируются кожей, а средневолновое излучение может проникнуть в клетки и вызвать мутации ДНК. Это свойство используется в биотехнологии для получения генномодифицированных организмов.

Как правило, на Земле можно встретиться только с ближним и средним ультрафиолетом: такое излучение поступает от Солнца, не блокируясь атмосферой, а также генерируется искусственным путем. Именно лучи 200−400 нм играют большую роль в развитии жизни, ведь с их помощью растения вырабатывают кислород из углекислого газа. Опасное же для живых организмов жесткое коротковолновое излучение не попадает к поверхности планеты благодаря озоновому слою, который частично отражает и поглощает фотоны.

Источники ультрафиолета

Природными генераторами электромагнитного излучения являются звезды: в процессе термоядерного синтеза, происходящего в центре звезды, создается полный спектр лучей. Соответственно, основная часть ультрафиолета на Земле поступает от Солнца. Интенсивность излучения, достигающего поверхности планеты, зависит от многих факторов:

• толщина озонового слоя,
• высота Солнца над горизонтом,
• высота над уровнем моря,
• состав атмосферы,
• погодные условия,
• коэффициент отражения излучения от поверхности Земли.

С солнечным ультрафиолетом связано множество мифов. Так, считается, что в пасмурную погоду нельзя загореть, однако, хоть облачность и влияет на интенсивность УФ-излучения, большая его часть способна проникать сквозь облака. В горах и зимой на уровне моря может показаться, что риск вреда от ультрафиолета минимален, но на самом деле он даже возрастает: на большой высоте интенсивность излучения увеличивается из-за разреженности воздуха, а снежный покров становится косвенным источником ультрафиолета, так как до 80% лучей отражаются от него.

Особенно осторожным нужно быть в солнечный, но холодный день: даже если тепло от Солнца не чувствуется, ультрафиолет есть всегда. Тепло и УФ-лучи находятся на противоположных концах видимого спектра и имеют разную длину волны. Когда инфракрасное излучение зимой проходит по касательной к Земле и отражается, ультрафиолет всегда достигает поверхности.

Естественное УФ-излучение имеет существенный недостаток — его невозможно контролировать. Поэтому для использования в медицине, санитарии, химии, косметологии и других сферах разрабатываются искусственные источники ультрафиолетового излучения. Необходимый диапазон электромагнитного спектра генерируется в них путем нагрева газов электрическим разрядом. Как правило, лучи испускаются парами ртути. Таким принципом действия характеризуются разные виды ламп:

• люминесцентные — дополнительно производят видимый свет вследствие эффекта фотолюминесценции,
• ртутно-кварцевые — излучают волны с длиной от 185 нм (жесткий ультрафиолет) до 578 нм (оранжевый цвет),
• бактерицидные — имеют колбу из специального стекла, блокирующего лучи короче 200 нм, что не дает образовываться токсичному озону,
• эксилампы — не имеют ртути, ультрафиолет излучается в общем диапазоне,
• светодиоды — благодаря эффекту электролюминесценции могут работать в любом узком диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового.

В научных исследованиях, экспериментах, биотехнологии используются специальные ультрафиолетовые лазеры. Источником излучения в них могут служить инертные газы, кристаллы или свободные электроны.

Таким образом, разные искусственные источники ультрафиолета генерируют излучение разных подтипов, что определяет их сферу применения. Лампы, работающие в диапазоне &gt,300 нм, используются в медицине, &lt,200 — для обеззараживания и т. д.

Сферы применения

Ультрафиолет способен ускорять некоторые химические процессы, например, синтез витамина D в коже человека, деградацию молекул ДНК и полимерных соединений. Кроме того, он вызывает эффект фотолюминесценции в некоторых веществах. Благодаря таким свойствам искусственные источники этого излучения широко применяются в самых разных сферах.

Медицина

В первую очередь в медицине нашло применение бактерицидное свойство ультрафиолетовой радиации. С помощью УФ-лучей подавляется рост патогенных микроорганизмов при ранениях, обморожениях, ожогах. Облучение крови применяется при отравлениях алкоголем, наркотическими веществами и медикаментами, воспалении поджелудочной железы, сепсисе, тяжелых инфекционных заболеваниях.

Облучение УФ-лампой улучшает состояние пациента при заболеваниях разных систем организма:

• эндокринная — дефицит витамина D, или рахит, сахарный диабет,
• нервная — невралгии разной этиологии,
• опорно-двигательная — миозит, остеомиелит, остеопороз, артрит и другие заболевания суставов,
• мочеполовая — аднексит,
• респираторная,
• болезни кожи — псориаз, витилиго, экзема.

Следует учитывать, что ультрафиолет не является основным средством лечения перечисленных заболеваний: облучение им используется как физиотерапевтическая процедура, положительно сказывающаяся на самочувствии больного. Она имеет ряд противопоказаний, поэтому применять ультрафиолетовую лампу без консультации с врачом нельзя.

Используется УФ-излучение и в психиатрии для лечения «зимней депрессии», при которой из-за уменьшения уровня естественного солнечного света снижается синтез мелатонина и серотонина в организме, что сказывается на работе ЦНС. Для этого применяются специальные люминесцентные лампы, излучающие полный спектр света от ультрафиолетового до инфракрасного диапазона.

Санитария

Наиболее полезным является применение ультрафиолетового излучения с целью дезинфекции. Для обеззараживания воды, воздуха и твердых поверхностей используются ртутно-кварцевые лампы низкого давления, генерирующие лучи с длиной волны 205−315 нм. Такая радиация лучше всего поглощается молекулами ДНК, что приводит к нарушению структуры генов микроорганизмов, из-за чего они перестают размножаться и быстро вымирают.

Ультрафиолетовое обеззараживание отличается отсутствием продолжительного действия: сразу после завершения обработки эффект спадает, и микроорганизмы вновь начинают размножаться. С одной стороны, это делает дезинфекцию менее эффективной, с другой — лишает ее способности негативно воздействовать на человека. УФ-облучение не может использоваться для полной обработки питьевой воды или жидкостей для хозяйственных нужд, но может служить дополнением к хлорированию.

Облучение средневолновым ультрафиолетом часто комбинируется с обработкой жестким излучением с длиной волны 185 нм. В этом случае кислород превращается в озон, ядовитый для патогенных организмов. Такой метод дезинфекции называется озонированием, и он имеет в несколько раз большую эффективность, чем обычное освещение УФ-лампой.

Химический анализ

Благодаря тому, что свет с разной длиной волны поглощается материей в разной степени, УФ-лучи могут использоваться для спектрометрии — метод определения состава вещества. Образец облучается генератором ультрафиолета с изменяющейся длиной волны, поглощает и отражает часть лучей, на основании чего строится график-спектр, уникальный для каждого вещества.

Эффект фотолюминесценции используется при анализе минералов, в состав которых входят вещества, способные светиться при облучении ультрафиолетом. Этот же эффект применяется для защиты документов: они помечаются специальной краской, которая испускает видимый свет под лампой черного света. Также при помощи люминесцентной краски можно определить наличие УФ-излучения.

Помимо прочего, УФ-излучатели используются в косметологии, например, для создания загара, сушки шеллака и в других процедурах, в полиграфии и реставрации, энтомологии, генной инженерии и т. д.

Негативное воздействие УФ-лучей на человека

Хотя УФ-лучи широко применяются для лечения заболеваний и обладают оздоровительным эффектом, возможно и вредное влияние ультрафиолетового излучения на организм человека. Все зависит от того, сколько энергии будет перенесено в живые клетки солнечной радиацией.

Наибольшей энергией обладают коротковолновые лучи (тип UVC), кроме того, они обладают наибольшей проникающей способностью и могут разрушить ДНК даже в глубоких тканях организма. Однако такое излучение полностью поглощается атмосферой. Среди лучей, достигающих поверхности, 90% приходится на длинноволновое (UVA) и 10% — на средневолновое (UVB) излучение.

Длительное воздействие лучей UVA или кратковременное облучение ультрафиолетом UVB приводит к получению достаточно большой дозы радиации, влекущей за собой печальные последствия:

• ожоги кожи разной степени тяжести,
• мутации клеток кожи, приводящие к ускорению старения и меланоме,
• катаракту,
• ожог роговой оболочки глаза.

Отсроченные повреждения — рак кожи и катаракта — могут развиваться в течение долгого времени, при этом излучение типа UVA может действовать в любое время года и в любую погоду. Поэтому защищаться от солнца следует всегда, в особенности людям с повышенной фоточувствительностью.

Защита от ультрафиолета

У человека есть естественная защита от ультрафиолетового излучения — меланин, содержащийся в клетках кожи, волосах, радужной оболочке глаза. Этот белок поглощает большую часть ультрафиолета, не давая ему воздействовать на другие структуры организма. Эффективность защиты зависит от цвета кожи, именно поэтому лучи UVA способствуют возникновению загара.

Однако при чрезмерном воздействии меланин перестает справляться с УФ-лучами. Чтобы солнечный свет не нанес вред, следует:

• стараться оставаться в тени,
• носить закрытую одежду,
• защищать глаза специальными очками или контактными линзами, блокирующими УФ-излучение, но прозрачными для видимого света,
• пользоваться защитными кремами, в состав которых входят минеральные или органические вещества, отражающие УФ-лучи.

Конечно, необязательно всегда использовать полный набор защитных средств. Следует ориентироваться на ультрафиолетовый индекс, описывающий наличие избыточного УФ-излучения у поверхности земли. Он может принимать значения от 1 до 11, а активная защита требуется при 8 баллах и более. Информацию об этом индексе можно узнать из прогноза погоды.

Таким образом, ультрафиолет — это тип электромагнитного излучения, который может приносить как пользу, так и вред. Важно помнить, что солнечные ванны оздоровляют и омолаживают организм только при умеренном применении, избыточное воздействие света может привести к серьезным проблемам со здоровьем.

Загрузка…

Вопросы и ответы об ультрафиолете

Сегодня очень часто возникает вопрос о потенциальной опасности ультрафиолетового излучения и наиболее действенных способах защиты органа зрения.

Сегодня очень часто возникает вопрос о потенциальной опасности ультрафиолетового излучения и наиболее действенных способах защиты органа зрения. Мы подготовили перечень наиболее часто встречающихся вопросов об ультрафиолете и ответы на них.

Что такое ультрафиолетовое излучение?

Спектр электромагнитного излучения достаточно широк, но глаз человека чувствителен только к определенной области, называемой видимым спектром, которая охватывает диапазон длин волн от 400 до 700 нм. Излучения, которые находятся за пределами видимого диапазона, являются потенциально опасными и включают в себя инфракрасную (с волн длиной более 700 нм) и ультрафиолетовую область (менее 400 нм). Излучения, имеющие более короткую длину волны, чем ультрафиолетовое, называются рентгеновским и γ-излучениями. Если длина волны больше, чем аналогичный показатель у инфракрасного излучения, то это радиоволны. Таким образом, ультрафиолетовое (УФ) излучение – это невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 100–380 нм.

Какие диапазоны имеет ультрафиолетовое излучение?

Как видимый свет можно разделить на составляющие разных цветов, которые мы наблюдаем при возникновении радуги, так и УФ-диапазон, в свою очередь, имеет три составляющие: УФ-A, УФ-B и УФ-C, причем последняя является наиболее коротковолновым и высокоэнергетичным ультрафиолетовым излучением с диапазоном длин волн 200–280 нм, однако оно в основном поглощается верхними слоями атмосферы. УФ-B-излучение имеет длину волн от 280 до 315 нм и считается излучением средней энергии, представляющим опасность для органа зрения человека. УФ-A-излучение – это наиболее длинноволновая составляющая ультрафиолета с диапазоном длин волн 315–380 нм, которая имеет максимальную интенсивность к моменту достижении поверхности Земли. УФ-A-излучение глубже всего проникает в биологические ткани, хотя его повреждающее действие меньше, чем у УФ-B-лучей.

Что означает само название «ультрафиолет»?

Это слово означает «сверх (выше) фиолета» и происходит от латинского слова ultra («сверх») и названия самого короткого излучения видимого диапазона – фиолетового. Хотя УФ-излучение никак не ощущается человеческим глазом, некоторые животные – птицы, рептилии, а также насекомые, например пчелы, – могут видеть в таком свете. Многие птицы имеют раскраску оперенья, которая невидима в условиях видимого освещения, но хорошо различима в ультрафиолетовом. Некоторых животных также легче заметить в лучах ультрафиолетового диапазона. Многие фрукты, цветы и семена воспринимаются глазом более отчетливо при таком освещении.

Откуда возникает ультрафиолетовое излучение?

На открытом воздухе главным источником УФ-излучения является солнце. Как уже было сказано, частично оно поглощается верхними слоями атмосферы. Поскольку человек редко смотрит прямо на солнце, то основной вред для органа зрения возникает в результате воздействия рассеянного и отраженного ультрафиолета. В помещении УФ-излучение возникает при использовании стерилизаторов для медицинских и косметических инструментов, в соляриях для формирования загара, в процессе применения различных медицинских диагностических и терапевтических приборов, а также при отверждении композиций пломб в стоматологии.

В соляриях УФ-излучение возникает для формирования загара

В промышленности УФ-излучение образуется при сварочных работах, причем его уровень настолько высок, что может привести к серьезному повреждению глаз и кожи, поэтому применение защитных средств предписано как обязательное для сварщиков. Флюоресцентные лампы, широко используемые для освещения на работе и дома, также являются источниками УФ-излучения, но уровень последнего очень незначителен и не представляет серьезной опасности. Галогеновые лампы, которые также применяются для освещения, дают свет с УФ-составляющей. Если человек находится близко от галогеновой лампы без защитного колпака или экрана, то уровень УФ-излучения может вызвать у него серьезные проблемы с глазами.

В промышленности УФ-излучение образуется при сварочных работах, причем его уровень настолько высок, что может привести к серьезному повреждению глаз и кожи

От чего зависит интенсивность воздействия ультрафиолета?

Его интенсивность зависит от многих факторов. Во-первых, высота солнца над горизонтом меняется в зависимости от времени года и суток. Летом в дневные часы интенсивность УФ-B-излучения максимальна. Существует простое правило: когда ваша тень короче, чем ваш рост, то вы рискуете получить на 50 % больше такого излучения.

Во-вторых, интенсивность зависит от географической широты: в экваториальных районах (широта близка к 0°) интенсивность УФ-излучения наиболее высокая – в 2–3 раза выше, чем на севере Европы.

В-третьих, интенсивность возрастает с увеличением высоты над уровнем моря, так как соответствующим образом уменьшается слой атмосферы, способный поглощать ультрафиолет, поэтому большее количество наиболее высокоэнергетического коротковолнового УФ-излучения достигает поверхности Земли.

В-четвертых, на интенсивность излучения влияет рассеивающая способность атмосферы: небо представляется нам синим из-за рассеивания коротковолнового голубого излучения видимого диапазона, а еще более коротковолновый ультрафиолет рассеивается гораздо сильнее.

В-пятых, интенсивность излучения зависит от наличия облаков и тумана. Когда небо безоблачно, УФ-излучение достигает максимума; плотные облака снижают его уровень. Однако прозрачные и редкие облака мало влияют на уровень УФ-излучения, водяной пар тумана может привести к увеличению рассеяния ультрафиолета. Малооблачную и туманную погоду человек может ощущать как более холодную, однако интенсивность УФ-излучения остается практически такой же, как и в ясный день.

Когда небо безоблачно, УФ-излучение достигает максимума

В-шестых, количество отраженного ультрафиолета варьирует в зависимости от вида отражающей поверхности. Так, для снега отражение составляет 90 % падающего УФ-излучения, для воды, почвы и травы – примерно 10 %, а для песка – от 10 до 25 %. Об этом необходимо помнить, находясь на пляже.

Каково воздействие ультрафиолета на организм человека?

Длительное и интенсивное воздействие УФ-излучения может быть вредным для живых организмов – животных, растений и человека. Заметим, что некоторые насекомые видят в УФ-A-диапазоне, а они являются неотъемлемой частью экологической системы и каким-либо образом приносят пользу человеку. Наиболее известный результат воздействия ультрафиолета на организм человека – это загар, который до сих пор является символом красоты и здорового образа жизни. Однако длительное и интенсивное воздействие УФ-излучения может привести к развитию раковых заболеваний кожи. Необходимо помнить, что облака не блокируют ультрафиолет, поэтому отсутствие яркого солнечного света не означает, что защита от УФ-излучения не нужна. Наиболее вредная составляющая данного излучения поглощается озоновым слоем атмосферы. Факт уменьшения толщины последнего означает, что в будущем защита от ультрафиолета станет еще более актуальной. По оценкам ученых, снижение количества озона в атмосфере Земли всего на 1 % приведет к росту раковых заболеваний кожи на 2–3%.

Какую опасность ультрафиолет представляет для органа зрения?

Существуют серьезные лабораторные и эпидемиологические данные, связывающие длительность воздействия ультрафиолета с заболеваниями глаз: катарактой, дегенерацией макулы, птеригиумом и др. По сравнению с хрусталиком взрослого хрусталик ребенка существенно более проницаем для солнечной радиации, и 80 % кумулятивных последствий воздействия ультрафиолетовых волн накапливаются в организме человека до достижения им 18-летнего возраста. Максимально подверженным проникновению излучения хрусталик является непосредственно после рождения младенца: он пропускает до 95 % падающего УФ-излучения. С возрастом хрусталик начинает приобретать желтый оттенок и становится не столь прозрачным. К 25 годам менее 25 % падающих ультрафиолетовых лучей достигают сетчатки. При афакии глаз лишен естественной защиты хрусталика, поэтому в такой ситуации важно пользоваться УФ-поглощающими линзами или фильтрами.

Следует учитывать, что целый ряд медицинских препаратов обладают фотосенсибилизирующими свойствами, то есть увеличивают последствия от воздействия ультрафиолета. Оптики и оптометристы должны иметь представление об общем состоянии человека и применяемых им препаратах для того, чтобы дать рекомендации по поводу применения средств защиты.

Какие существуют средства защиты глаз?

Наиболее эффективный способ защиты от ультрафиолета – прикрытие глаз специальными защитными очками, масками, щитками, которые полностью поглощают УФ-излучение. На производстве, где применяются источники УФ-излучения, использование таких средств является обязательным. Во время пребывания на открытом воздухе в яркий солнечный день рекомендуется носить солнцезащитные очки со специальными линзами, которые надежно защищают от УФ-излучения. Такие очки должны иметь широкие заушники или прилегающую форму для предупреждения проникновения излучения сбоку. Бесцветные очковые линзы также могут выполнять эту функцию, если в их состав введены добавки-абсорберы или проведена специальная обработка поверхности. Хорошо прилегающие солнцезащитные очки защищают как от прямого падающего излучения, так и от рассеянного и отраженного от различных поверхностей. Эффективность использования солнцезащитных очков и рекомендации по их применению определены путем указания категории фильтра, светопропусканию которого соответствуют очковые линзы.

Наиболее эффективный способ защиты от ультрафиолета – прикрытие глаз специальными защитными очками, масками, которые полностью поглощают УФ-излучение

Какие стандарты регламентируют светопропускание линз солнцезащитных очков?

В настоящее время в нашей стране и за рубежом разработаны нормативные документы, регламентирующие светопропускание солнцезащитных линз согласно категориям фильтров и правила их применения. В России это ГОСТ Р 51831–2001 «Очки солнцезащитные. Общие технические требования», а в Европе – EN 1836: 2005 «Personal eye protection – Sunglasses for general use and filters for direct observation of the sun».

Каждый вид солнцезащитных линз разработан для определенных условий освещенности и может быть отнесен к одной из категорий фильтров. Всего их пять, и они нумеруются от 0 до 4. Согласно ГОСТ Р 51831–2001, светопропускание T,  %, солнцезащитных линз в видимой области спектра может составлять от 80 до 3–8 % в зависимости от категории фильтра. Для УФ-B- диапазона (280–315 нм) этот показатель не должен быть больше 0,1T (в зависимости от категории фильтра он может быть от 8,0 до 0,3–0,8 %), а для УФ-A-излучения (315–380 нм) – не больше 0,5T (в зависимости от категории фильтра – от 40,0 до 1,5–4,0 %). В то же время производители качественных линз и очков устанавливают более жесткие требования и гарантируют потребителю полное отрезание ультрафиолета до длины волны 380 нм или даже до 400 нм, о чем свидетельствует специальная маркировка на линзах очков, их упаковке или сопроводительной документации. Следует отметить, что для линз солнцезащитных очков эффективность защиты от ультрафиолета не может однозначно определяться степенью их затемнения или стоимостью очков.

Правда ли, что ультрафиолет более опасен, если человек носит некачественные солнцезащитные очки?

Это действительно так. В естественных условиях, когда человек не носит очки, его глаза автоматически реагируют на избыточную яркость солнечного света изменением размера зрачка. Чем ярче свет, тем меньше зрачок, и при пропорциональном соотношении видимого и ультрафиолетового излучения этот защитный механизм работает весьма эффективно. Если же применяется затемненная линза, то освещение кажется менее ярким и зрачки увеличиваются, позволяя большему количеству света достигать глаз. В том случае, когда линза не обеспечивает надлежащую защиту от ультрафиолета (количество видимого излучения уменьшается больше, чем ультрафиолетового), суммарное количество попадающего в глаза ультрафиолета оказывается более значительным, чем при отсутствии солнцезащитных очков. Именно поэтому окрашенные и светопоглощающие линзы должны содержать УФ-абсорберы, которые снижали бы количество УФ-излучения пропорционально уменьшению излучения видимого спектра. По международным и отечественным стандартам светопропускание солнцезащитных линз в УФ-области регламентируется как пропорционально зависимое от светопропускания в видимой части спектра.

Какой оптический материал для очковых линз обеспечивает защиту от ультрафиолета?

Некоторые материалы для очковых линз обеспечивают поглощение УФ-излучения благодаря своей химической структуре. Оно активизирует фотохромные линзы, которые в соответствующих условиях блокируют его доступ к глазу. Поликарбонат содержит группы, поглощающие излучение в ультрафиолетовой области, поэтому он оберегает глаза от ультрафиолета. CR-39 и другие органические материалы для очковых линз в чистом виде (без добавок) пропускают некоторое количество УФ-излучения, и для надежной защиты глаз в их состав вводят специальные абсорберы. Эти компоненты не только защищают глаза пользователей, обеспечивая отрезание ультрафиолета до 380 нм, но и предупреждают фотоокислительную деструкцию органических линз и их пожелтение. Минеральные очковые линзы из обычного кронового стекла непригодны для надежной защиты от УФ-излучения, если в состав шихты для его производства не введены специальные добавки. Такие линзы можно использовать в качестве солнцезащитных фильтров только после нанесения качественных вакуумных покрытий.

Правда ли, что эффективность защиты от ультрафиолета для фотохромных линз определяется их светопоглощением в активированной стадии?

Некоторые пользователи очков с фотохромными линзами задают подобный вопрос, так как беспокоятся о том, будут ли они надежно защищены от ультрафиолета в пасмурный день, когда нет яркого солнечного излучения. Следует отметить, что современные фотохромные линзы поглощают от 98 до 100 % УФ-излучения при любых уровнях освещенности, то есть вне зависимости от того, являются ли они в данный момент бесцветными, средне- или темно-окрашенными. Благодаря этой особенности фотохромные линзы подходят для пользователей очков, находящихся на открытом воздухе в различных погодных условиях. В настоящее время растет число людей, которые начинают понимать, какую опасность представляет длительное воздействие УФ-излучения для здоровья глаз, и многие выбирают фотохромные линзы. Последние отличаются высокими защитными свойствами в сочетании с особым преимуществом – автоматическим изменением светопропускания в зависимости от уровня освещенности.

Является ли темная окраска линз гарантией защиты от ультрафиолетового излучения?

Сама по себе интенсивная окраска солнцезащитных линз не дает гарантии защиты от ультрафиолета. Следует отметить, что дешевые органические солнцезащитные линзы, выпущенные в условиях крупносерийного производства, могут иметь достаточно высокий уровень защиты. Как правило, сначала смешивают специальный УФ-абсорбер с сырьем для производства линз и делают бесцветные линзы, а затем осуществляют окрашивание. Добиться обеспечения УФ-защиты для солнцезащитных минеральных линз сложнее, так как их стекло пропускает больше излучения, чем многие виды полимерных материалов. Для гарантированной защиты необходимо введение ряда добавок в состав шихты для выпуска заготовок линз и применение дополнительных оптических покрытий.

Окрашенные рецептурные линзы делают из соответствующих бесцветных линз, которые могут иметь или нет достаточное количество УФ-абсорбера для надежного отрезания соответствующего диапазона излучения. Если нужны линзы со 100 %-й защитой от ультрафиолета, задача контроля и обеспечения такого показателя (до 380–400 нм) возлагается на оптика-консультанта и мастера – сборщика очков. В этом случае введение УФ-абсорберов в поверхностные слои органических очковых линз производится по технологии, аналогичной окрашиванию линз в растворах красителей. Единственное исключение состоит в том, что УФ-защиту не увидеть глазом и для ее проверки нужны специальные приборы – УФ-тестеры. Производители и поставщики оборудования и красителей для окраски органических линз включают в свой ассортимент различные составы для поверхностной обработки, обеспечивающие разные уровни защиты от ультрафиолета и коротковолнового видимого излучения. Провести контроль светопропускания ультрафиолетовой составляющей в условиях стандартной оптической мастерской не представляется возможным.

Следует ли вводить абсорбер ультрафиолетового излучения в бесцветные линзы?

Многие специалисты считают, что введение УФ-абсорбера в бесцветные линзы принесет только пользу, так как защитит глаза пользователей и предупредит ухудшение свойств линз под воздействием УФ-излучения и кислорода воздуха. В некоторых странах, где существует высокий уровень солнечной радиации, например в Австралии, это является обязательным. Как правило, стараются обеспечить отрезание излучения до 400 нм. Таким образом, исключены наиболее опасные и высокоэнергетические составляющие, а оставшегося излучения достаточно для правильного восприятия цвета предметов окружающей действительности. Если границу отрезания сдвинуть в видимую область (до 450 нм), то у линз появится желтый цвет, при увеличении до 500 нм – оранжевый.

Как можно убедиться, что линзы обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения?

На оптическом рынке представлено много различных УФ-тестеров, которые позволяют проверить светопропускание очковых линз в ультрафиолетовом диапазоне. Они показывают, какой уровень пропускания у данной линзы в УФ-диапазоне. Однако следует учитывать и то, что оптическая сила корригирующей линзы может оказать влияние на данные измерения. Более точные данные удается получить при помощи сложных приборов – спектрофотометров, которые не только показывают светопропускание при определенной длине волны, но и учитывают при измерении оптическую силу корригирующей линзы.

Защита от ультрафиолетового излучения является важным аспектом, который нужно учитывать при подборе новых очковых линз. Надеемся, что приведенные в данной статье ответы на вопросы об ультрафиолетовом излучении и способах защиты от него помогут вам подобрать очковые линзы, которые дадут возможность сохранить здоровье ваших глаз на долгие годы.

Что такое ультрафиолетовое излучение? — Canada.ca

Солнце — это звезда, удаленная от Земли примерно на 150 миллионов километров. Без солнца жизнь на Земле не существовала бы — наша планета была бы замороженной и темной.

Ядерная реакция в ядре Солнца создает огромное количество радиации или энергии. Эта энергия (также известная как электромагнитный спектр) включает радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи.

В зависимости от длины волны разные типы солнечного излучения действуют по-разному:

• Инфракрасное излучение заставляет нас чувствовать тепло солнца.
• Видимый свет позволяет нам видеть мир вокруг нас.
• Ультрафиолетовое излучение влияет на наше здоровье.

Ультрафиолетовое излучение — это невидимая энергия в диапазоне длин волн от 100 до 400 нанометров (нм). Нанометр равен одной миллиардной метра. УФ-излучение имеет более короткую длину волны и более энергично, чем видимый свет.В зависимости от длины волны он может проходить через озоновый слой и по-разному влиять на наше здоровье. Чем короче длина волны, тем вреднее УФ-излучение. Однако ультрафиолетовое излучение с более короткой длиной волны менее способно проникать через кожу.

УФ-излучение делится на три диапазона длин волн:

1. UVA — это УФ-излучение дальнего действия от 320 до 400 нм. Хотя он и не так активен, как UVB, UVA может глубоко проникать в нашу кожу (дерму). Это может вызвать немедленный загар и преждевременное старение кожи, а также сыграть роль в развитии некоторых видов рака кожи.УФА плохо поглощается озоновым слоем — через него проходит около 95%.
2. UVB — это коротковолновое УФ-излучение от 280 до 320 нм. Он может просто проникать через внешний защитный слой кожи и является причиной замедленного загара, солнечных ожогов и большинства видов рака кожи. Озоновый слой поглощает большое количество ультрафиолета B — только 5% достигает поверхности нашей планеты.
3. UVC с длиной волны от 100 до 280 нм, очень энергичный. Это очень опасно для всех форм жизни (даже при коротких выдержках).Однако УФС-излучение отфильтровывается озоновым слоем и никогда не достигает Земли. Он создан искусственно для уничтожения бактерий.

Уровень (интенсивность) УФ-излучения, достигающего поверхности Земли, зависит от ряда факторов:

1. Время суток — Ультрафиолетовое излучение Солнца достигает своего пика в солнечный полдень, то есть между 12:00 и 13:00. по всей Канаде. В это время солнечные лучи проходят наименьшее расстояние через атмосферу, увеличивая интенсивность УФ-излучения.Как правило, УФ-индекс в Канаде может быть 3 или выше с 11:00 до 15:00.
2. Сезон — В течение года угол наклона солнца меняется, что приводит к изменению интенсивности УФ-лучей. Интенсивность УФ-излучения наиболее высока в весенние и летние месяцы. Но солнце все еще может оказывать влияние на вашу кожу и глаза осенью и зимой, особенно когда ультрафиолетовое излучение отражается большими поверхностями свежего снега.
3. Толщина озонового слоя — Уменьшение толщины нашего озонового слоя приводит к увеличению интенсивности УФ-излучения.Этот эффект наиболее заметен весной, и его можно отнести к парниковым газам. Кроме того, такие загрязнители, как хлор из хлорфторуглеродов, быстрее разрушают молекулы озона.
4. Погодные условия — Облачность может сильно повлиять на количество УФ-излучения, достигающего поверхности земли. Темные облака, заполненные водой, могут поглощать до 80% излучения. Высокие тонкие облака не поглощают много УФ-излучения. С другой стороны, рассеянные облака могут фактически увеличить количество УФ-излучения на поверхности Земли из-за отражения.Интенсивность УФ-излучения также зависит от того, какая система давления влияет на погоду. Область с высоким давлением приводит к более тонкому озоновому слою, в то время как область с низким давлением вызывает более толстый озоновый слой.
5. Отражения от поверхности — Свежий белый снег отражает до 85% УФ-излучения. Другие яркие поверхности (например, песок, бетон и вода) отражают меньше. Например, если вы катаетесь на лыжах весенним днем ​​в конце марта, УФ-индекс может быть только 4, но из-за отражения от снега УФ-индекс может быть равен 7.
6. Высота — Ультрафиолетовое излучение увеличивается с высотой (высотой над уровнем моря), потому что меньше атмосферы поглощает разрушающие лучи. УФ-индекс, измеренный в Эдмонтоне, будет меньше, чем у вершины горы в Джаспере. На высоте около 2000 метров количество УФ-излучения может быть на 30% выше, чем на уровне моря.
7. Широта — УФ-излучение наиболее интенсивно на экваторе, где УФ-индекс может достигать примерно 12. В Канаде УФ-индекс является самым высоким в южной части Онтарио и самым низким на Северном полюсе.

Озоновый слой Земли защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей солнца. Но со временем выброс определенных химикатов в окружающую среду повредил озоновый слой. По мере того как озоновый слой истончается, все больше ультрафиолета достигает поверхности земли.

Многие страны мира, включая Канаду, осознали эту проблему и предприняли шаги для защиты озонового слоя от большего ущерба. Усилия были сосредоточены в основном на контроле производства и использования химикатов, которые, как известно, разрушают озоновый слой.Эти химические вещества используются в основном в холодильной технике и кондиционировании воздуха.

В 1987 году Канада была одной из 24 стран, подписавших Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой . Это было первое международное соглашение, ограничивающее использование озоноразрушающих химикатов. С того времени Монреальский протокол подписали более 70 стран.

Канада прекратила производство всех озоноразрушающих химикатов и приняла меры по контролю за их использованием с помощью нормативных положений, которые являются частью Закона об охране окружающей среды Канады .

Бюро по защите потребителей и клинической радиационной защиты Министерства здравоохранения Канады оценивает, контролирует и помогает снизить риски для здоровья и безопасности, связанные с устройствами, излучающими радиацию, и другими источниками излучения, включая оборудование для загара.

Агентство общественного здравоохранения Канады следит за раком в Канаде и разрабатывает программы по снижению риска рака. Министерство здравоохранения Канады способствует повышению осведомленности общественности о безопасности на солнце и вредном воздействии УФ-излучения.

Ультрафиолетовое излучение — Канада.около

Ультрафиолетовое (УФ) излучение исходит от естественных источников (например, солнца) и искусственных источников (например, черного света, сварочного оборудования, лазеров и оборудования для загара).

На этой странице:

Солнечный свет и радиация

Солнце — это звезда, удаленная от Земли примерно на 150 миллионов километров. Без солнца жизнь на Земле не существовала бы — наша планета была бы замороженной и темной.

Ядерная реакция в ядре Солнца создает огромное количество радиации или энергии.Эта энергия (также известная как электромагнитный спектр) включает радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи.

В зависимости от длины волны разные типы солнечного излучения действуют по-разному:

• Инфракрасное излучение заставляет нас чувствовать тепло солнца.
• Видимый свет позволяет нам видеть мир вокруг нас.
• Ультрафиолетовое излучение влияет на наше здоровье.

Спектр электромагнитного излучения

Рисунок 1.Спектр электромагнитного излучения Спектр электромагнитного излучения — описание

Это изображение различных типов электромагнитного излучения. Он отображается в виде линейного графика, на котором формы электромагнитного излучения нанесены на континуум в порядке убывания размера и диапазона.

Электромагнитные лучи отображаются в двух слоях. Верхний слой показывает общий диапазон для всех типов электромагнитного излучения. Нижний слой показывает подробный диапазон ультрафиолетового излучения, видимого света и инфракрасного излучения.

Верхний слой изображения, показывающий электромагнитное излучение, отображает лучи в порядке от наибольшей энергии и наименьшей длины волны до наименьшей энергии и наибольшей длины волны.

Слева направо показаны:

• Гамма-лучи (диапазон длин волн от 10 до мощности -12 метров, до 10 до мощности -11 метров)
• Рентгеновские лучи (диапазон длин волн от 10 до мощности -11 метров до 10 до мощности -8 метров)
• Ультрафиолетовый свет (диапазон длин волн от 10 до мощности -8 метров до 10 до мощности -7 метров)
• Видимый свет (диапазон длин волн от 10 до мощности -7 метров до 10 до мощности -5 метров)
• Инфракрасный свет (диапазон длин волн от 10 до мощности -5 метров до 10 до мощности -3 метра)
• Микроволны (диапазон длин волн от 10 до мощности -3 метра до 10 до мощности -1 метр) и
• Радиоволны (диапазон длин волн от 10 до мощности -1 метра до 10 до мощности 6 метров и более).

Гамма-излучение — это электромагнитное излучение с самой высокой энергией и самой короткой длиной волны. Электромагнитное излучение с самой низкой энергией и самой длинной длиной волны — это радиоволна.

Второй слой изображения отображает подробную информацию о диапазоне ультрафиолетового излучения, видимого света и инфракрасного излучения. Они отображаются в виде континуума, начиная с типов ультрафиолетового света, продолжая видимым светом и заканчивая инфракрасным излучением.

Ультрафиолетовое излучение бывает разных типов. Типы излучения отображаются слева направо в порядке убывания как лучи UVC, лучи UVB и лучи UVA.

• UVC отображается как имеющий диапазон от 100 до 275 нанометров.
• UVB отображается как имеющий диапазон от 275 до 325 нанометров.
• UVA отображается как имеющий диапазон от 325 до 375 нанометров.

На том же континууме изображения видимый свет отображается после волн ультрафиолетового излучения.Видимый свет отображается в диапазоне от 375 нм до 725 нм.

После отображения диапазона видимого света, инфракрасное излучение помещается последним вдоль континуума. Инфракрасное излучение отображается как имеющее диапазон от 725 до 825 нанометров.

Виды УФ-излучения

Ультрафиолетовое излучение — это невидимая энергия в диапазоне длин волн от 100 до 400 нанометров (нм). Нанометр равен одной миллиардной метра. УФ-излучение имеет более короткую длину волны и более энергично, чем видимый свет.В зависимости от длины волны он может проходить через озоновый слой и по-разному влиять на наше здоровье. Чем короче длина волны, тем вреднее УФ-излучение. Однако ультрафиолетовое излучение с более короткой длиной волны менее способно проникать через кожу.

УФ-излучение делится на три диапазона длин волн:

1. UVA — это дальнодействующее УФ-излучение от 320 до 400 нм. Хотя он и не так активен, как UVB, UVA может глубоко проникать в нашу кожу (дерму). Это может вызвать немедленный загар и преждевременное старение кожи, а также сыграть роль в развитии некоторых видов рака кожи.УФА плохо поглощается озоновым слоем — через него проходит около 95%.
2. UVB — это коротковолновое УФ-излучение от 280 до 320 нм. Он может просто проникать через внешний защитный слой кожи и является причиной замедленного загара, солнечных ожогов и большинства видов рака кожи. Озоновый слой поглощает большое количество ультрафиолета B — только 5% достигает поверхности нашей планеты.
3. UVC с длиной волны от 100 до 280 нм, очень энергичный. Это очень опасно для всех форм жизни (даже при коротких выдержках).Однако УФС-излучение отфильтровывается озоновым слоем и никогда не достигает Земли. Он создан искусственно для уничтожения бактерий.

Факторы, влияющие на уровни ультрафиолета

Уровень (интенсивность) УФ-излучения, достигающего поверхности Земли, зависит от ряда факторов:

1. Время суток — Ультрафиолетовое излучение Солнца достигает своего пика в солнечный полдень, то есть между 12:00 и 13:00. по всей Канаде. В это время солнечные лучи проходят наименьшее расстояние через атмосферу, увеличивая интенсивность УФ-излучения.Как правило, УФ-индекс в Канаде может быть 3 или выше с 11:00 до 15:00.
2. Сезон — В течение года угол наклона солнца меняется, что приводит к изменению интенсивности УФ-лучей. Интенсивность УФ-излучения наиболее высока в весенние и летние месяцы. Но солнце все еще может оказывать влияние на вашу кожу и глаза осенью и зимой, особенно когда ультрафиолетовое излучение отражается большими поверхностями свежего снега.
3. Толщина озонового слоя — Уменьшение толщины нашего озонового слоя приводит к увеличению интенсивности УФ-излучения.Этот эффект наиболее заметен весной, и его можно отнести к парниковым газам. Кроме того, такие загрязнители, как хлор из хлорфторуглеродов, быстрее разрушают молекулы озона.
4. Погодные условия — Облачность может сильно повлиять на количество УФ-излучения, достигающего поверхности земли. Темные облака, заполненные водой, могут поглощать до 80% излучения. Высокие тонкие облака не поглощают много УФ-излучения. С другой стороны, рассеянные облака могут фактически увеличить количество УФ-излучения на поверхности Земли из-за отражения.Интенсивность УФ-излучения также зависит от того, какая система давления влияет на погоду. Область с высоким давлением приводит к более тонкому озоновому слою, в то время как область с низким давлением вызывает более толстый озоновый слой.
5. Отражения на поверхности — Свежий белый снег отражает до 85% УФ-излучения. Другие яркие поверхности (например, песок, бетон и вода) отражают меньше. Например, если вы катаетесь на лыжах весенним днем ​​в конце марта, УФ-индекс может быть только 4, но из-за отражения от снега вы можете получить УФ-индекс 7.
6. Высота — Ультрафиолетовое излучение увеличивается с высотой (высотой над уровнем моря), потому что меньше атмосферы поглощает разрушающие лучи. УФ-индекс, измеренный в Эдмонтоне, будет меньше, чем у вершины горы в Джаспере. На высоте около 2000 метров количество УФ-излучения может быть на 30% выше, чем на уровне моря.
7. Широта — УФ-излучение наиболее интенсивно на экваторе, где УФ-индекс может достигать примерно 12. В Канаде УФ-индекс является самым высоким в южной части Онтарио и самым низким на Северном полюсе.

Озоновый слой

Озоновый слой Земли защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей солнца. Но со временем выброс определенных химикатов в окружающую среду повредил озоновый слой. По мере того как озоновый слой истончается, все больше ультрафиолета достигает поверхности земли.

Многие страны мира, включая Канаду, осознали эту проблему и приняли меры для защиты озонового слоя от большего ущерба. Усилия были сосредоточены в основном на контроле производства и использования химикатов, которые, как известно, разрушают озоновый слой.Эти химические вещества используются в основном в холодильной технике и кондиционировании воздуха.

В 1987 году Канада была одной из 24 стран, подписавших Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Это было первое международное соглашение, ограничивающее использование озоноразрушающих химикатов. С того времени Монреальский протокол подписали более 70 стран.

Канада прекратила производство всех озоноразрушающих химикатов и приняла меры по c

УФ-видимая спектроскопия

УФ-видимая спектроскопия

Видимая и ультрафиолетовая спектроскопия

1.Фон

Очевидное различие между некоторыми соединениями — их цвет. Таким образом, хинон имеет желтый цвет; хлорофилл зеленый; 2,4-динитрофенилгидразоновые производные альдегидов и кетонов имеют цвет от ярко-желтого до темно-красного, в зависимости от конъюгирования двойных связей; и аспирин бесцветный. В этом отношении человеческий глаз функционирует как спектрометр, анализирующий свет, отраженный от поверхности твердого тела или проходящий через жидкость. Хотя мы видим солнечный свет (или белый свет) как однородный или однородный по цвету, на самом деле он состоит из широкого диапазона длин волн излучения в ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) частях спектра.Как показано справа, составляющие цвета видимой части можно разделить, пропуская солнечный свет через призму, которая искажает свет в разной степени в зависимости от длины волны. Электромагнитное излучение, такое как видимый свет, обычно рассматривается как волновое явление, характеризующееся длиной или частотой волны. Длина волны определяется слева внизу как расстояние между соседними пиками (или впадинами) и может быть обозначена в метрах, сантиметрах или нанометрах (10 ^-9 метров). Частота — это количество волновых циклов, которые проходят за фиксированную точку за единицу времени, и обычно указывается в циклах в секунду или герцах (Гц). Видимые длины волн покрывают диапазон примерно от 400 до 800 нм. Самая длинная видимая длина волны — красная, самая короткая — фиолетовая. Другие распространенные цвета спектра в порядке убывания длины волны можно запомнить с помощью мнемоники: ROY G BIV . Длины волн того, что мы воспринимаем как определенные цвета в видимой части спектра, отображаются и перечислены ниже.На горизонтальных диаграммах, например, в нижнем левом углу, длина волны увеличивается при перемещении слева направо.

Когда белый свет проходит через окрашенное вещество или отражается от него, характерная часть смешанных длин волн поглощается.Оставшийся свет примет дополнительный цвет к поглощенной длине волны. Это соотношение демонстрируется цветовым кругом, показанным справа. Здесь дополнительные цвета диаметрально противоположны друг другу. Таким образом, поглощение света 420–430 нм делает вещество желтым, а поглощение света 500–520 нм делает его красным. Зеленый уникален тем, что он может быть создан за счет поглощения около 400 нм, а также поглощения около 800 нм.
Ранние люди ценили цветные пигменты и использовали их в декоративных целях.Многие из них были неорганическими минералами, но было также известно несколько важных органических красителей. К ним относятся малиновый пигмент, кермезиновая кислота, синий краситель индиго и желтый шафрановый пигмент кроцетин. Редкое производное дибром-индиго, пуицин, использовалось для окраски одежд королевской семьи и богатых. Углеводородный каротин темно-оранжевого цвета широко распространен в растениях, но недостаточно стабилен, чтобы его можно было использовать в качестве стойкого пигмента, за исключением пищевого красителя. Общей чертой всех этих цветных соединений, показанных ниже, является система из сильно сопряженных пи-электронов .

2. Электромагнитный спектр

Видимая часть спектра составляет лишь небольшую часть всего спектра излучения. Большую часть излучения, которое нас окружает, нельзя увидеть, но можно обнаружить специальными измерительными приборами. Этот электромагнитный спектр находится в диапазоне от очень коротких длин волн (включая гамма и рентгеновские лучи) до очень длинных волн (включая микроволны и радиоволны вещания). Следующая диаграмма отображает многие важные области этого спектра и демонстрирует обратную зависимость между длиной волны и частотой (показанная в верхнем уравнении под диаграммой).

Спектр ультрафиолетового излучения — Большая химическая энциклопедия

Особенно важным свойством озона является его сильное поглощение в ультрафиолетовой области спектра между 220-290 нм (макс. 255,3 нм), что защищает поверхность земли и ее жителей от интенсивного ультрафиолетового излучения солнца. Действительно, именно это поглощение энергии и последующее повышение температуры является основной причиной существования стратосферы в первую очередь.[Pg.608]

Ультрафиолетовое излучение Свет с длиной волны менее 400 нм, но более 10 нм, 17 озон и спектр 310, 134–135 … [Pg.698]

В Разделе 17.13 сделана ссылка на влияние различных заместителей в бензольном кольце на поглощение ультрафиолетового излучения, и цель этого упражнения — изучить эффект в случае бензойной кислоты путем сравнения спектра поглощения бензойной кислоты со спектром поглощения 4-гидроксибензойной кислоты и 4-аминобензойная кислота.[Pg.710]

Спектры поглощения в видимой и ультрафиолетовой области спектра измеряются с помощью абсорбционного спектрометра. Источник излучает интенсивный видимый свет или ультрафиолетовое излучение. Длины волн можно выбрать с помощью стеклянной призмы для видимого света и с помощью кварцевой призмы или дифракционной решетки для ультрафиолетового излучения (которое поглощается стеклом). Типичный спектр поглощения, … [Pg.259]

O Воздействие ультрафиолетового излучения солнца признано одним из основных триггеров канцерогенеза кожи.В зависимости от длины волны УФ-излучение делится на три компонента: УФА (320 00 нм), УФВ (280–320 нм) и УФС (200–280 нм) .15 УФВ составляет только 5% солнечного излучения, которое достигает Земля, но это основной канцерогенный компонент в УФ-спектре.15 Следующая последовательность событий описывает процесс, в котором УФ-излучение вызывает рак кожи (1) УФ-излучение достигает земли, а на коже оно достигает клеток в эпидермальный слой (т.е. плоскоклеточные клетки, базальные клетки и меланоциты) 16 (2) УФ-излучение (в частности… [Pg.1427]

Ультрафиолетовое излучение, воздействие на коммерческие полимеры, 201 Покрытия, отверждаемые ультрафиолетом, гидроксибензотриазолк, 213 Фотостабилизация ПВХ, 213 Ультрафиолет-видимый спектр, … [Pg.483]

Полоса- щелевое возбуждение полупроводниковых электродов создает две практические проблемы для фотоэлектрохимического преобразования солнечной энергии (1). Большинство полезных полупроводников имеют относительно широкие запрещенные зоны, поэтому их можно возбуждать только ультрафиолетовым излучением, доля которого в солнечном спектре довольно мала.(2) фотогенерированные неосновные носители заряда в этих полупроводниках обладают высокой окислительной или восстановительной способностью вызывать быструю фотокоррозию. [Pg.414]

После того, как FBA был идентифицирован, ультрафиолетовая абсорбционная спектроскопия предоставляет быстрый и точный метод количественного анализа. Следует проявлять осторожность при интерпретации спектров соединений типа стильбена, так как превращение в цис-изомеризацию происходит под действием ультрафиолетового излучения. Однако обычно контрольный спектр витков изомера может быть получен до того, как соединение подвергнется какой-либо аналитически значимой изомеризации.FBA часто продаются на основе сравнений силы, определенных с помощью ультрафиолетовой спектроскопии. [Pg.347]

Молекулярная абсорбционная спектроскопия занимается измерением ультрафиолетового и видимого спектра электромагнитного излучения, прошедшего или отраженного образцом, в зависимости от длины волны. Обычно интенсивность передаваемой энергии сравнивается с интенсивностью, передаваемой какой-либо другой системой, которая служит стандартом. [Pg.528]

Ультрафиолетовое излучение является частью электромагнитного спектра и имеет длину волны в диапазоне от 40 до 400 нм.Он известен как неионизирующее или актиническое излучение. Ультрафиолетовое излучение делится на следующие четыре области … [Стр.5]

Ультрафиолетовое излучение Часть электромагнитного спектра, излучаемого солнцем, прилегающая к фиолетовому концу диапазона видимого света. Часто называемый черным светом, он невидим для человеческого глаза, но когда он падает на определенные поверхности, он заставляет их флуоресцировать или излучать видимый свет, ответственный за фотоокисление определенных соединений, включая углеводороды.[Стр.261]

УФ-видимые спектры поглощения

Облучения, связанные с ультрафиолетовым излучением; 14-я РП 2016

% PDF-1.4
%
1 0 obj> поток
2016-04-21T14: 32: 22-04: 002016-06-27T10: 03: 58-04: 002016-06-27T10: 03: 58-04: 00Adobe InDesign CS4 (6.0.6)

uuid: 45f93805-1e0b-5142-9cb6-ecc129dc2d01xmp.сделал: F87F11740720681192B08782BE96FFA9xmp.did: 74117FE420071168B84085A1E69F88E0proof: pdf

xmp.iid: F77F11740720681192B08782BE96FFA9xmp.did: 65FF656A1E2068118A6DD9D2B924F925xmp.did: 74117FE420071168B84085A1E69F88E0default387Профиль приложения / излучения в PDF-формате

Библиотека Adobe PDF 9.0 ложь

конечный поток
endobj
2 0 obj> / ProcSet [/ PDF / Text] / Font >>> / CropBox [0.