вопросы и ответы о применении в медицине и в бытовых приборах

Недостатки ультрафиолетового обеззараживания воздуха

Помимо уже перечисленного, использование УФ-излучателей имеет и другие минусы. Прежде всего, сам ультрафиолет опасен для человеческого организма, он может не только вызывать ожоги кожи, но и сказываться на работе сердечно-сосудистой системы, опасен для сетчатки глаза. Кроме того, он может вызывать появление озона, а с ним и присущие этому газу неприятные симптомы: раздражение дыхательных путей, стимуляция атеросклероза, обострение аллергии.

Эффективность работы УФ-ламп достаточно спорная: инактивация болезнетворных микроорганизмов в воздухе разрешенными дозами ультрафиолета происходит только при статичности этих вредителей. Если микроорганизмы двигаются, взаимодействуют с пылью и воздухом, то необходимая доза облучения возрастает в 4 раза, чего не может создать обычная УФ-лампа. Поэтому эффективность работы облучателя рассчитывается отдельно с учетом всех параметров, и крайне сложно подобрать подходящие для воздействия на все типы микроорганизмов сразу.

Проникновение УФ-лучей относительно неглубокое, и если даже неподвижные вирусы находятся под слоем пыли, верхние слои защищают нижние, отражая от себя ультрафиолет. А значит, после уборки обеззараживание нужно проводить еще раз.
УФ-облучатели не могут фильтровать воздух, они борются только с микроорганизмами, сохраняя все механические загрязнители и аллергены в первозданном виде.

Постоянное воздействие ультрафиолетом на микроорганизмы вызывает мутацию у последних, так что после нескольких облучений вирусы и инфекции становятся стойкими к УФ-обработке и переживают ее.

Естественно, чистый и обеззараженный воздух необходим в каждом доме, особенно в периоды эпидемии гриппа. Однако получить его можно и без сопутствующих сложностей и строгих ограничений в эксплуатации, используя для обеззараживания воздуха оборудование, работающее по принципу инактивации болезнетворных микроорганизмов, такое как очиститель-обеззараживатель Tion Clever. Внутри прибора продуцируется озон, который полностью уничтожает вирусы и инфекции, а потом сам разлагается до кислорода, так что содержание озона на выходе из прибора даже меньше, чем на входе. При этом включенные в систему очистки фильтры HEPA и АК убирают мельчайшие частицы механических загрязнителей, включая пыль, шерсть и аллергены, а также уничтожают молекулы вредных газов и неприятные запахи.

Определенно, УФ-излучение имеет свои плюсы – широта его применения тому лучшее доказательство. Однако стоит ли наполнять таким “светом” свой дом – вопрос открытый. Сегодня многие медицинские учреждения отказываются от этой технологии в пользу более современных методов обеззараживания, и, возможно, их пример будет наиболее показателен и для бытовых приборов.

Автор: Екатерина Море

применение, польза и вред :: SYL.ru

Содержащиеся в атмосфере Земли кислород, солнечные лучи и вода являются основными условиями способствующими продолжению жизни на планете. Исследователями давно доказано, что интенсивность и спектр солнечной радиации в вакууме, существующем в космосе, остается неизменным.

На Земле же интенсивность ее воздействия, которую мы называем ультрафиолетовым излучением, зависит от множества факторов. В их числе: время года, географическое расположение местности над уровнем моря, толщина озонового слоя, облачность, а также уровень концентрации промышленных и естественных примесей в воздушных массах.

Ультрафиолетовые лучи

Солнечный свет доходит до нас в двух диапазонах. Человеческий глаз способен различить только один из них. В невидимом для людей спектре и находятся ультрафиолетовые лучи. Что они представляют собой? Это не что иное, как электромагнитные волны. Длина ультрафиолетового излучения находится в диапазоне от 7 до 14 нм. Такие волны несут на нашу планету огромнейшие потоки тепловой энергии, из-за чего их нередко называют тепловыми.

Под ультрафиолетовым излучением принято понимать обширный спектр, состоящий из электромагнитных волн с диапазоном, условно разделенным на дальние и ближние лучи. Первые из них считаются вакуумными. Их полностью поглощают верхние слои атмосферы. В условиях Земли их генерирование возможно только в условиях вакуумных камер.

Что касается ближних ультрафиолетовых лучей, их делят на три подгруппы, классифицируя по диапазонам на:

— длинные, находящиеся в пределах от 400 до 315 нанометров;

— средние – от 315 до 280 нанометров;

— короткие – от 280 до 100 нанометров.

Измерительные приборы

Как человек определяет ультрафиолетовое излучение? На сегодняшний день существует множество специальных устройств, разработанных не только для профессионального, но и для бытового применения. С их помощью измеряется интенсивность и частота, а также величина полученной дозы УФ-лучей. Результаты позволяют оценить их возможный вред для организма.

Источники ультрафиолета

Основным «поставщиком» УФ-лучей на нашей планете является, разумеется, Солнце. Однако на сегодняшний день человеком изобретены и искусственные источники ультрафиолета, которыми являются специальные ламповые приборы. Среди них:

— ртутно-кварцевая лампа высокого давления, способная работать в общем диапазоне от 100 до 400 нм;

— люминисцентная витальная лампа, генерирующая волны длиной от 280 до 380 нм, максимальный пик ее излучения находится между значениями 310 и 320 нм;

— безозоннные и озонные бактерицидные лампы, вырабатывающие ультрафиолетовые лучи, 80% которых составляет в длину 185 нм.

Польза УФ-лучей

Аналогично естественному ультрафиолетовому излучению, идущему от Солнца, свет, вырабатываемый специальными приборами, воздействует на клетки растений и живых организмов, изменяя их химическую структуру. Сегодня исследователям известны лишь некоторые разновидности бактерий, способные существовать без этих лучей. Остальные же организмы, попав в условия, где отсутствует ультрафиолетовое излучение, непременно погибнут.

УФ-лучи способны оказать значимое влияние на происходящие метаболические процессы. Они повышают синтез серотонина и мелатонина, что оказывает положительное влияние на работу центральной нервной, а также эндокринной системы. Под действием ультрафиолетового света активизируется выработка витамина D. А это главный компонент, способствующий усвоению кальция и препятствующий развитию остеопороза и рахита.

Вред УФ-лучей

Губительное для живых организмов жесткое ультрафиолетовое излучение не пропускают на Землю озоновые слои, находящиеся в стратосфере. Однако лучи, находящиеся в среднем диапазоне, доходящие до поверхности нашей планеты, способны вызвать:

— ультрафиолетовую эритему – сильный ожог кожи;

— катаракту – помутнение хрусталика глаза, которое приводит к слепоте;

— меланому – рак кожи.

Кроме этого, ультрафиолетовые лучи способны оказать мутагенное действие, вызвать сбои в работе иммунных сил, что становится причиной возникновения онкологических патологий.

Поражение кожи

Ультрафиолетовые лучи порой вызывают:

1. Острые повреждения кожи. Их возникновению способствуют высокие дозы солнечной радиации, содержащие лучи среднего диапазона. Они воздействуют на кожу в течение короткого времени, вызывая при этом эритему и острый фотодерматоз.
2. Отсроченное повреждение кожи. Оно возникает после длительного облучения длинноволновыми УФ-лучами. Это хронические фотодерматиты, солнечная геродермия, фотостарение кожи, возникновение новообразований, ультрафиолетовый мутагенез, базальноклеточный и плоскоклеточный рак кожи. В этом списке находится и герпес.

Как острые, так и отсроченные повреждения порой получают при чрезмерных увлечениях искусственными солнечными ваннами, а также при посещениях тех соляриев, которые используют несертифицированное оборудование или где не проводятся мероприятия по калибровке УФ-ламп.

Защита кожи

Человеческое тело, при ограниченном количестве любых солнечных ванн, способно справиться с ультрафиолетовым излучением самостоятельно. Дело в том, что свыше 20 % таких лучей может задержать здоровый эпидермис. На сегодняшний день защита от ультрафиолета, чтобы избежать возникновения злокачественных образований, потребует:

— ограничения времени пребывания на солнце, что особенно актуально в летние полуденные часы;

— ношение легкой, но в то же время закрытой одежды;

— подбор эффективных солнцезащитных кремов.

Использование бактерицидных свойств ультрафиолета

УФ-лучи способны убить грибок, а также другие микробы, которые находятся на предметах, поверхности стен, пола, потолков и в воздухе. В медицине широко используются эти бактерицидные свойства ультрафиолетового излучения, и применение им находится соответствующее. Специальные лампы, вырабатывающие УФ-лучи, обеспечивают стерильность хирургических и манипуляционных помещений. Однако ультрафиолетовое бактерицидное излучение используется медиками не только в целях борьбы с различными внутрибольничными инфекциями, но и как один из методов устранения многих заболеваний.

Светолечение

Применение ультрафиолетового излучения в медицине представляет собой один из методов избавления от различных заболеваний. В процессе такого лечения производится дозированное воздействие УФ-лучей на организм пациента. При этом применение ультрафиолетового излучения в медицине для этих целей становится возможным благодаря использованию специальных ламп фототерапии.

Подобная процедура проводится для устранения заболеваний кожи, суставов, органов дыхания, периферической нервной системы, женских половых органов. Назначается ультрафиолет для ускорения процесса заживления ран и для профилактики рахита.

Особенно эффективно применение ультрафиолетового излучения в терапии псориаза, экземы, витилиго, некоторых видов дерматита, пруриго, порфирии, прурита. Стоит отметить, что такая процедура не требует анестезии и не вызывает у больного неприятных ощущений.

Применение лампы, производящей ультрафиолет, позволяет получить хороший результат при лечении больных, прошедших тяжелые гнойные операции. В этом случае пациентам также помогает бактерицидное свойство этих волн.

Применение УФ-лучей в косметологии

Инфракрасные волны активно используются и в сфере поддержания красоты и здоровья человека. Так, применение ультрафиолетового бактерицидного излучения необходимо для обеспечения стерильности различных помещений и приборов. Например, это может быть профилактика инфицирования маникюрных инструментов.

Применение ультрафиолетового излучения в косметологии – это, конечно же, солярий. В нем с помощью специальных ламп клиенты могут получить загар. Он прекрасно защищает кожу от возможных последующих ожогов солнца. Именно поэтому косметологи рекомендуют перед поездкой в жаркие страны или на море пройти несколько сеансов в солярии.

Применение ультрафиолетового излучения рекомендуется и для пополнения в организме витамина D, отвечающего за усвоение кальция, то есть за крепость наших ногтей, зубов и костей.

Необходимы в косметологии и специальные УФ-лампы. Благодаря им происходит быстрая полимеризация особого геля, используемого для маникюра.

Определение электронных структур предметов

Находит свое применение ультрафиолетовое излучение и в физических исследованиях. С его помощью определяют спектры отражения, поглощения и испускания в УФ-области. Это позволяет уточнить электронную структуру ионов, атомов, молекул и твердых тел.

УФ-спектры звезд, Солнца и других планет несут в себе информацию о тех физических процессах, которые происходят в горячих областях исследуемых космических объектов.

Очистка воды

Где еще используются УФ-лучи? Находит свое применение ультрафиолетовое бактерицидное излучение для обеззараживания питьевой воды. И если ранее с этой целью использовался хлор, то на сегодняшний день уже достаточно хорошо изучено его негативное влияние на организм. Так, пары этого вещества способны вызвать отравление. Попадание в организм самого хлора провоцирует возникновение онкологических заболеваний. Именно поэтому для обеззараживания воды в частных домах все чаще стали применяться ультрафиолетовые лампы.

Применяются УФ-лучи и в бассейнах. Ультрафиолетовые излучатели для устранения бактерий используют в пищевой, химической и фармакологической промышленности. Этим сферам также нужна чистая вода.

Обеззараживание воздуха

Где еще человек использует УФ-лучи? Применение ультрафиолетового излучения для обеззараживания воздуха также становится все более распространенным в последнее время. Рециркуляторы и излучатели устанавливаются в местах массового скопления людей, таких, как супермаркеты, аэропорты и вокзалы. Использование УФИ, воздействующего на микроорганизмы, позволяет провести обеззараживание среды их обитания в самой высокой степени, вплоть до 99,9 %.

Бытовое применение

Кварцевые лампы, создающие УФ-лучи, уже на протяжении многих лет дезинфицируют и очищают воздух в поликлиниках и больницах. Однако в последнее время все чаще находит свое применение ультрафиолетовое излучение в быту. Оно весьма эффективно для ликвидации органических загрязнителей, например, грибка и плесени, вирусов, дрожжей и бактерий. Эти микроорганизмы особенно быстро распространяются в тех помещениях, где люди по различным причинам надолго плотно закрывают окна и двери.

Использование бактерицидного облучателя в бытовых условиях становится целесообразным при малой площади жилья и большой семье, в которой есть маленькие дети и домашние питомцы. Лампа с УФ-излучением позволит периодически дезинфицировать комнаты, сводя к минимуму риск возникновения и дальнейшей передачи заболеваний.

Используются подобные приборы и туберкулезниками. Ведь такие больные не всегда проходят лечение в стационаре. Находясь дома, им требуется обеззараживать свое жилище, применяя в том числе и ультрафиолетовое излучение.

Применение в криминалистике

Учеными разработана технология, позволяющая обнаружить минимальные дозы взрывчатых веществ. Для этого используется прибор, в котором производится ультрафиолетовое излучение. Такое устройство способно определить наличие опасных элементов в воздухе и в воде, на ткани, а также на коже подозреваемого в преступлении.

Также находит свое применение ультрафиолетовое и инфракрасное излучение при макросъемке объектов с невидимыми и маловидимыми следами совершенного правонарушения. Это позволяет криминалистам изучить документы и следы выстрела, тексты, подвергшиеся изменениям в результате их залития кровью, чернилами и т.д.

Другие применения УФ-лучей

Ультрафиолетовое излучение используется:

— в шоу-бизнесе для создания световых эффектов и освещения;

— в детекторах валют;

— в полиграфии;

— в животноводстве и сельском хозяйстве;

— для ловли насекомых;

— в реставрации;

— для проведения хроматографического анализа.

Ультрафиолетовое излучение | Контроль Разума

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между видимым и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9×10

14 — 3×10¹⁶Гц). Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный (200—10 нм) ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.

История открытия Править

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

Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета. В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Тогда, многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также «актиническим излучением».

Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Македонио Меллони и др.

Виды ультрафиолетового излучения Править

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

Чёрный свет Править

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «чёрным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом.

Воздействие на здоровье человека Править

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

Ультрафиолет

УЛЬТРАФИОЛЕТ – ИЗЛУЧЕНИЕ ТЫСЯЧИ ПРИМЕНЕНИЙ

Ультрафиолетовая (УФ) область излучений, охватывает длины волн от 9 до 400нм.

УФ-излучение инициирует в облучаемом веществе фотохимические превращения за счёт способности активировать любые атомы (молекулы), с которыми взаимодействует, возбуждая в них электроны.

Человечество научилось применять УФ-излучение во многих областях жизнедеятельности.

УФ излучение подразделяют:

УФ-С — 120 -280 нм,

УФ-В — 280 -320 нм,

УФ — А — 320 -400нм.

Излучения области С обладают бактериальным действием. Их применяют для стерилизации воздуха и воды, для предохранения продуктов от порчи. Также излучения области С обладают свойством озонировать воздух. На использовании излучения этой области основано действие источников света — люминесцентных ламп.

Излучения области В (средней) оказывают на организм антирахитное действие, регулируют обмен веществ в живых организмах, благотворно действуют на рост домашней птицы и животных, обладают эритемным эффектом, т.е. способностью вызывать покраснение и загар человеческой кожи.

Излучения области А (ближней) широко применяются для люминесцентного анализа, для активации светящихся веществ в сигнальных, декоративных и других устройствах.

Однако, необходимо иметь в виду, что деление это не слишком строгое, так как свойства УФ-радиации, приписанные одной области, часто присущи и соседним областям, но в меньшей мере.

Ультрафиолетовое излучение лежит в основе принципов работы многих технических систем и технологических процессов, таких как:

1. Устройства для фотографирования и светокопирования;
2. Технологии отбеливания;
3. Системы для производства витамина Д из эргостерина;
4. Люминесцентные источники света;
5. Методики идентификации материалов при их сортировке по свойствам, чистоте и происхождению, например, в дефектоскопии — для обнаружения пор и трещин в отливках и сварных швах, в криминалистике — для выявления подделки денег, документов, так как небольшие изменения в сортах бумаги и красок проявляются в люминесценции, в искусствоведении — при исследовании и восстановлении старых картин и пергаментов.

Ниже мы кратко рассмотрим лишь некоторые аспекты УФ-излучения: его источники, приемники и отдельные вопросы взаимодействия с объектами живой природы.

Источники ультрафиолетового излучения (естественные и искусственные)

Раскалённый шар, находящийся в газообразном состоянии и называемый нами Солнцем, является естественным источником электромагнитных волн, доходящих до Земли.

Спектр излучения Солнца сплошной и, в общих чертах, совпадает со спектром излучения абсолютно черного тела, нагретого примерно до 5800К. Максимум излучения находится в синезеленой области спектра при 460 нм, что соответствует максимуму чувствительности зрения человека.

Солнечное излучение поглощается уже в наружных слоях Солнца (до Земли доходит примерно 0.132 Вт/см2). Далее солнечное излучение частично поглощается в земной атмосфере, основными компонентами которой являются азот и кислород в соотношении 4:1.

Коротковолновая часть (УФ) солнечного излучения обладает очень важной, с биологической точки зрения, способностью изменять газовый состав атмосферы. При взаимодействии с солнечным излучением преобладающая часть химических реакций происходит с кислородом О2. Молекулярный кислород легче всего диссоциирует при поглощении излучения в области 100-200нм, максимальной скорости распада соответствует высота примерно 100 км. Атомы, образовавшиеся в процессе фотораспада, обладают большой химической активностью и являются активными центрами цепных реакций, приводя к возникновению новых частиц, в частности, атомарный кислород может взаимодействовать с атомами и молекулами кислорода. В первом случае происходит рекомбинация и восстанавливается молекула О2. Для установившегося равновесия характерен баланс распада и рекомбинации. Спектр поглощения О2 состоит из серии полос, начиная с λ =193,5 — 202нм, сильнее поглощаются лучи с λ =186нм, поэтому коротковолновая область спектра солнечного излучения, доходящего до земной поверхности, укорачивается до λ = 200-220нм. В результате взаимодействия атомарного кислорода с молекулами О2 может образоваться молекула озона О3. Образующийся озон находится, в основном, на высоте 40-70 км, (в среднем -50км), толщина слоя примерно 3 мм. Излучение длин 175-290нм почти полностью поглощается в озоновом слое, который работает как фильтр, защищающий Землю от УФ излучения. Наименьшая наблюдавшаяся длина волны солнечного излучения на Земле составляет 286нм, она была выявлена в полярной области.

Начавшееся истощение озонового слоя будет существенно влиять на экологическую обстановку на Земле. Согласно оценкам, уменьшение среднего содержания озона на 5% увеличит падающую на Землю радиацию с длинами до 300нм на 10%, что может привести к 10% увеличению случаев рака кожи. Усиление УФ излучения отрицательно сказывается на адаптации и миграции, подавляет процессы размножения и развития всех форм жизни на Земле. Из 200 видов растений — 2/3 чувствительны к ультрафиолету, наиболее сильно — семейство тыквенных (огурцы, тыквы), бобовых (горох, соя), лучше всего переносят увеличение дозы УФ излучения подсолнечник, хлопчатник. УФ излучение прежде всего поражает икру и мальков, личинки креветок и устриц, крабов. Это весьма ощутимо для человечества, так как потребление рыбы в странах Европы составляет примерно 20%, а в странах Азии эта доля доходит до 70%. Отсюда видно, что возможное разрушение озонового слоя, который защищает все живое на Земле от губительного воздействия жесткой ультрафиолетовой радиации представляет собой глобальную проблему. Помимо способности изменять химический состав внешней среды, УФ является и ионизатором воздуха, вызывает ионизацию газов в верхних слоях атмосферы, что обуславливает ее высокую проводимость. Кроме того, ультрафиолет, проходя через земную атмосферу, встречает на своем пути твердые и жидкие поверхности (частички облаков, пыли, дыма) и вызывает фотоэлектрический эффект, выбивая электроны. Эти электроны, соединяясь с молекулами воздуха, создают отрицательные ионы, что также повышает проводимость верхних слоев атмосферы. Химическое и ионизирующее действие УФ радиации приводит к возникновению ядер конденсации в атмосфере, которыми обусловлены многие гидрометеорологические явления на Земле. Таким образом, с одной стороны, земная атмосфера служит фильтром, защищая Землю от высокоэнергетичных фотонов коротковолновой части солнечного спектра и существенно изменяет состав дошедшей до Земли радиации, с другой стороны, сама является результатом этого действия. По оценкам, УФ-поток, составляет не более 1.5% общей солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Кроме процессов поглощения, часть излучения при прохождении сквозь атмосферу, рассеивается молекулами воздуха и мелким частицами, взвешенными в нем. Рассеяние излучения зависит от длины волны, особенно этот эффект проявляется в ультрафиолетовой области спектра. Лучи отклоняются от первоначального направления, не теряя при этом своей энергии и достигают земной поверхности через излучение неба. Излучение неба оказалось практически постоянным до высот 3300м. Излучение неба составляет от 50 до 80% общего излучения Солнца и неба, поэтому даже в тени можно получить загар. Почти вся потребность человеческого организма в УФ-излучении все же покрывается за счет естественной радиации Солнца. Однако содержание УФ -лучей в солнечном спектре подвержено большим изменениям (сезонные колебания по интенсивности, широте местности, потери за счет запыленности воздуха, особенно в условиях промышленных городов), поэтому в целях профилактики и коррекции УФ-недостаточности и для исследовательских целей большую роль приобретают искусственные источники ультрафиолета.

Искусственные источники УФ.

Искусственные источники в ультрафиолетовой области спектра разделяют на температурные, газоразрядные и люминесцентные.

1. Температурным источником электромагнитного излучения является любое нагретое тело. Широко используемые лампы накаливания имеют температуру 2000-3000К, так что их излучение лежит, в основном, в инфракрасной области спектра, сравнительно небольшая доля его приходится на видимую область и совсем ничтожная—на ультрафиолетовую.

С повышением температуры источника происходит увеличение доли ультрафиолетовой составляющей. Большой мощностью УФ-потока обладает угольная дуга, благодаря более высокой температуре 4000К. В пламени кислородно-ацетиленовой или кислородно-водородной горелки достигается температура выше и твердые тела, нагретые им, могут излучать УФ. В плазменной горелке может быть достигнута температура свыше 6000К, в результате чего возникает интенсивное ультрафиолетовое излучение.

2. Газоразрядные источники являются наиболее распространенными в технике ультрафиолетовыми излучателями. Их спектр состоит преимущественно из линий (линейчатый спектр), причем значительная часть энергии излучения приходится на ультрафиолетовую область спектра. Газоразрядных излучателей сконструировано очень много, в основе действия их всех лежит один принцип, основанный на квантованности состояний электронов в атомах. С помощью электрического поля проводится возбуждение атома, т.е. электрон в атоме переводится в более высокое энергетическое состояние, после чего электрон спускается в более низкое энергетическое состояние, высвечивая разницу энергий состояний в виде фотона, как раз эта разница энергий в атоме соответствует энергиям ультрафилетового диапозона. Среди разрядов в газах и в парах металлов, применяющихся для получения УФ, разряд в парах ртути имеет наибольшее значение, так как он дает в УФ-спектре наибольшее количество интенсивных линий. В зависимости от давления паров ртути различают разряд низкого давления, происходящий при давлении 0.01-1мм.рт.ст. и разряд высокого давления, происходящий при давлении паров от 100 мм.рт.ст. до нескольких атмосфер. Спектры излучения высокого и низкого давлений содержат одни и те же линии, различаются лишь по интенсивности. Большая часть излучаемой энергии в ртутных лампах низкого давления приходится на λ 253.7нм, что почти соответствует максимуму бактерицидной эффективности, поэтому они используются для борьбы с микробами. Ртутные лампы высокого давления дают более интенсивные линии при длинах волн 254,297, 303, 313, 365нм , а линия 253.7 теряет свое превалирующее значение. Такие источники УФ используются в фототерапии кожных болезней и в промышленности — в фотохимических реакторах, в печатном деле. Среди других газоразрядных ламп чаще используются ксеноновые лампы высокого давления потому, что спектр их излучения близок к спектру Солнца над стратосферой. В люминесцентных лампах ультрафиолетовое излучение, генерируемое ртутным паром в инертном газе при низком давлении активирует люминесцентный материал (люминофор), покрывающий внутреннюю поверхность стеклянной трубки. Люминофор преобразует коротковолновое УФ излучение в длинноволновое или видимый свет в зависимости от используемого люминофора, от давления газа в лампе.

3. Люминесцентные источники делятся на: люминесцентные солнечные лампы и источники «черный свет». Люминесцентные солнечные лампы содержат люминофор, излучающий в основном при длине волны λ = 340нм. Диапазон длин волн генерируемого излучения лежит от 275 до 380нм. Этот источник эффективен с точки зрения «загара». Преимущество — возможность получения однородного поля значительной протяженности. В источнике «черного» света используемый люминофор излучает энергию в диапазоне 300-410нм с максимумом в области 350-365нм. Эти лампы используются для свечения люминесцентных красок и для фототерапии кожи с фотоактивными лекарственными веществами. Источники излучения в области УФ имеют либо линейчатый, либо смесь сплошного и линейчатого спектров. Из сложного излучения выделить излучение узкого спектрального состава удается с помощью фильтров. В УФ-области нейтральными фильтрами для ослабления излучения чаще всего служат тонкие слои платины на кварцевом стекле или металлические сетки.

3. Приемники ультрафиолетового излучения.

Биологическими приемниками УФ излучения могут быть все живые организмы.

4.Воздействие УФ на человека

Если говорить о лечебном действии солнечных лучей на организм человека, то указания о лечебном действии солнечного света можно найти еще у Геродота (484-425 гг. до н.э.). Первым врачом, рекомендовавшим применение солнечных ванн в лечебных и профилактических целях, считают Гиппократа.

Хотя основными приемниками излучения у человека являются кожа и глаза, но действие солнечной энергии на человека состоит из множества совокупно действующих факторов.

В настоящее время обычно выделяют следующие области применения УФ-радиации:

1. Бактерицидную. В воздухе обитаемых людьми помещений всегда присутствуют в значительном количестве болезнетворные микробы, находящиеся во взвешенном состоянии. Проникая в организм человека через дыхательные пути, они вызывают аэрогенные инфекционные болезни: грипп, пневмонию и т.д. Если рассматривать бактерии как своеобразный приемник излучения, то этот приемник обладает наибольшей чувствительностью в области 253,7 — 265,4 нм. Известно, что при воздействии излучения с λ =253.7нм и мощности 0.01вт в объеме воздуха 30м за 1минуту убывает 63% микробов, за 10 минут 99.99%. Изменения, происходящие под действием УФ-излучения в бактериях и низших организмах, проходят следующие три стадии: возбуждение и усиление движения, начало деструктивных изменений, смерть клетки в результате фотохимических процессов. Кривая бактерицидной эффективности УФ-излучения соответствует спектру поглощения нуклеиновых кислот, т.е. мишенью УФ являются молекулы ДНК. Бактерицидным эффектом УФ пользуются для санации и дезинфекции различных объектов внешней среды — воздуха, воды, пищевых продуктов и тары, хирургического оборудования. Роль УФ в борьбе с микробами не ограничивается только губительным действием на внешнюю среду, но проявляется и в повышении иммунологических свойств организма, так в облученных УФ-помещениях наряду с уменьшением количества бактерий воздуха, уменьшается тяжесть и средняя длительность заболевания находящихся там людей.
2. Эритемную. У млекопитающих действию УФ подвергаются, в первую очередь, глаза и кожа. Благодаря высокому содержанию поглощающих свет веществ (белки, нуклеиновые кислоты, пигменты), а также неоднородностям, кожа за счет поглощения, отражения и рассеивания ослабляет внешнее излучение. Самый верхний слой кожи — роговой слой- состоит из неживых клеток, не имеющих ядер и представляет собой, в значительной мере, мертвую ткань, лишенную собственного обмена веществ, но находящуюся в состоянии диффузионного обмена с расположенными глубже живыми слоями кожи.

Роговой слой неживых клеток служит фильтром, защищающим нижние живые слои от воздействия УФ-излучения длин волн меньше 200-210нм. Биологическое действие УФ на кожу проявляется в возникновении эритемы и пигментации. Ультрафиолетовая эритема определяется как покраснение кожи из-за расширения капилляров. В отличие от тепловой эритемы, возникающей вслед за интенсивным нагревом кожи, УФ -эритема проявляется по прошествии некоторого времени (латентный период). Интенсивность эритемы возрастает до некоторого максимального значения, а затем уменьшается. Прозрачность различных участков кожи зависит от толщины наружного рогового слоя: проникающие в него лучи с λ ∼ 200-250нм вызывают эритему, лучи с λ 250- 270нм проходят через зернистый слой, вызывая пигментацию и эритему, лучи с λ 270-320нм проникают до сосудистого слоя, вызывая обильную пигментацию и эритему, стимулируют работу жировых желез и нервных окончаний кожи, лучи с λ 320÷400нм 19 проходят через дерму, вызывая пигментацию. До подкожной клетчатки доходят лучи с λ 390-400нм, производя тепловой эффект и, вызывая покраснение кожи за счет переполнения кровью сосудистого слоя. Продолжительность латентного периода и характер изменения интенсивности покраснения во времени зависит от спектрального распределения энергии источника УФ излучения. между облучением и образованием эритемы. Эритема, вызванная УФ лучами, заканчивается пигментацией облученного участка кожи, т.е. загаром. Известно, что для образования минимально заметной эритемы, необходимо 4.8 мкал/см2 при 269.7нм. Частично загар связан с миграцией поверхностного меланина, находящегося в базальных клетках, в поверхностные слои кожи. В настоящее время распространена теория, что эти гранулы меланина служат защитным экраном от УФ излучения более важным, чем толщина ороговевшего слоя. Эритемная реакция кожи зависит от патологических процессов, происходящих в организме человека, резкое снижение фоточувствительности кожи наблюдается при гипертрофии, инфекционных заболеваниях. Изменение функционального состояния кожных рецепторов, поражение спинного мозга и т.д. изменяет эритемную реакцию. Так, облучение УФ во время наркоза дает резкое ослабление эритемы, повреждение спинного мозга влечет за собой угнетение эритемы ниже повреждения. В период развития и формирования эритемы наблюдается снижение порога болевой чувствительности, что позволяет применять её в качестве анальгезирующего средства. Разрушение большого количества живых клеток при УФ-облучении вызывает известное раздражение, так как разрушенные клетки должны быть удалены или восстановлены. В результате этого усиливается активность ферментов, гормонов, витаминов в слоях кожи, прилегающих к поверхности, т.е. усиливаются все обменные процессы. Таким образом, УФ эритема является сложным нервно- рефлекторным процессом, находящимся в зависимости как от периферической, так и от центральных отделов нервной системы. Все это является основанием широкого применения эритотерапии в клиниках внутренних и нервных заболеваний. С другой стороны, превышение безопасных доз УФ облучения приводит к злокачественным новообразованиям, к серьезнейшим заболеваниям глаз, кожи и других органов.

3         Антирахитную. Отсутствие солнечной радиации может привести к развитию патологического состояния, известного как «световое голодание» или недостаточность витаминов Д. При авитаминозе Д ухудшается фосфорно- кальциевый обмен, наблюдается снижение механической прочности костей, кариес зубов, склонность к костным переломам, у детей развивается рахит. При облучении λ 280 ÷ 302 нм в коже образуются витамины группы Д. Они оказывают существенное влияние на деятельность фермента фосфатазы, активируя её, что способствует мобилизации неорганического фосфора и связыванию кальция крови с фосфатами, которые откладываются в костях. Минимальное количество УФ, необходимое для поддержания физиологического уровня кальция и фосфора крови, составляет 1/8 — 1/9 эритемной дозы в день.

Действие УФ-излучения на органы зрения.

Визуальные рецепторы млекопитающих и человека не могут обнаружить УФ излучение из-за поглощения его в глазных тканях, прежде чем оно попадает на сетчатку. Ультрафиолетовое излучение λ < 300нм , в основном, поглощается роговой оболочкой и водянистой влагой, а в хрусталик попадает лишь незначительное количество радиации этого диапазона. Роговая оболочка глаза по-разному реагирует на УФ с длинами волн 220- 250нм и 250-310нм, так от λ 250нм симптомы глазного заболевания появлялись вскоре после воздействия УФ и через 14 часов возвращались к норме. Если длина волны < 250нм, то симптомы проявлялись через 9-11 часов после облучения и острота зрения была ниже нормы ∼ 24 часа после прекращения воздействия. Нарушения, вызываемые коротковолновой радиацией быстро устраняются, а длинноволновая вызывает более серьезную реакцию. Экспериментально определенный порог фотокератита для человека при λ 270 нм составляет 50 Дж/м 2 . Известно много случаев кератита роговой оболочки глаза, катаракты, обусловленных действием УФ-радиации, источниками которой были сварочная дуга, солнечный свет, отражение от снега и песка, пульсирующие ртутные лампы высокого давления

Перечисленные области воздействия не исчерпывают все возможности УФ излучения. Так, исследования последних лет показали, что УФ облучение крови приводит к фотомодификации поверхности клеток крови, их активации и освобождению из них биологически активных веществ, улучшению микроциркуляции крови. Эти эффекты положены в основу метода аутотрансфузии УФ-облученной крови (АУФОК), который имеет большие лечебные перспективы использования, в частности, при ишемической болезни сердца.

Механизм биологических реакций на УФ-воздействие сложен, многообразен, зависит от дозы, методики воздействия и складывается из целого ряда процессов. Различные аспекты биологического излучения приобретают в настоящее время особую актуальность, что связано как с опасностью начавшегося разрушения озонового слоя атмосферы, так и с большей изоляцией человека от окружающей среды.

Ультрафиолетовое излучение — это… Что такое Ультрафиолетовое излучение?

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9·10¹⁴ — 3·10¹⁶ Герц).

История открытия

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

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 29 сентября 2011.

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

Подтипы

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

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

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

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

Воздействие на здоровье человека

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

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

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

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

Действие на кожу

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

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

Действие на сетчатку глаза

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

Защита глаз

• Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.
• Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).
• Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм^[3]; в более коротковолновой области прозрачны лишь cпециальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природные источники

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

• от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (см. озоновые дыры)
• от высоты Солнца над горизонтом
• от высоты над уровнем моря
• от атмосферного рассеивания
• от состояния облачного покрова
• от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)
Две ультрафиолетовые лампы дневного света, обе лампы излучают «длинные волны», длина которых находится в диапазоне от 350 до 370 нм Лампа ДРЛ без колбы — мощный источник ультрафиолетового излучения. Во время работы представляет опасность для зрения и кожи.

Искусственные источники

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

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

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

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

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

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

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

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

Лазерные источники

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

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

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

Деградация полимеров и красителей

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

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

Сфера применения

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется изображение парящего голубя

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

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением

Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Дезинфекция питьевой воды

Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением — безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озониpование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.^[11]

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

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

В настоящее время в развивающихся станах, в регионах испытывающих недостаток чистой питьевой воды внедряется метод дезинфекции воды солнечным светом (SODIS), в котором основную роль в очистке воды от микроорганизмов играет ультрафиолетовая компонента солнечного излучения^[12][13].

Химический анализ

УФ — спектрометрия

УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс — длина волны, образует спектр. Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.

Анализ минералов

Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) рассказывает об этом так: «Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным „неземным“ цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала — флюорит и циркон — не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон — лимонно-жёлтым.» (с. 11).

Качественный хроматографический анализ

Хроматограммы, полученные методом ТСХ, нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.

Ловля насекомых

Ультрафиолетовое излучение нередко применяется при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.

Искусственный загар и «Горное солнце»

При определённых дозировках искусственный загар позволяет улучшить состояние и внешний вид кожи человека, способствует образованию витамина D. В настоящее время популярны фотарии, которые в быту часто называют соляриями.

Ультрафиолет в реставрации

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

Примечания

1. ↑ ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012.
2. ↑ Бобух, Евгений О зрении животных. Архивировано из первоисточника 7 ноября 2012. Проверено 6 ноября 2012.
3. ↑ Советская энциклопедия
4. ↑ В. К. Попов Мощные эксимерные лазеры и новые источники когерентного излучения в вакуумном ультрафиолете // УФН. — 1985. — Т. 147. — С. 587—604.
5. ↑ А. К. Шуаибов, В. С. Шевера Ультрафиолетовый азотный лазер на 337,1 нм в режиме частых повторений // Украинский физический журнал. — 1977. — Т. 22. — № 1. — С. 157—158.
6. ↑ А. Г. Молчанов Лазеры в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра // УФН. — 1972. — Т. 106. — С. 165—173.
7. ↑ В. В. Фадеев Ультрафиолетовые лазеры на органических сцинтилляторах // УФН. — 1970. — Т. 101. — С. 79—80.
8. ↑ Ультрафиолетовый лазер // Научная сеть nature.web.ru
9. ↑ Laser Twinkles in Rare Color  (рус.), Science Daily (Dec. 21, 2010). Проверено 22 декабря 2010.
10. ↑ Р. В. Лапшин, А. П. Алехин, А. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). «Сглаживание наношероховатостей поверхности полиметилметакрилата вакуумным ультрафиолетом» (PDF). Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (МАИК) (1): 5-16. ISSN 0207-3528..
11. ↑ ГОСТ Р 53491.1-2009 Бассейны. Подготовка воды. Часть 1. Общие требования (DIN 19643-1:1997)
12. ↑ Clean water at no cost, the SODIS way. // hindu.com. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.
13. ↑ New technology uses solar UV to disinfect drinking water. // phys.org. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.

Как спастись от «зайцев». Инструкция по борьбе с ультрафиолетом / Habr

Однажды в далекие школьные годы у меня появилась идея заняться авто-реставрацией, благо у отца был в наличии уже практически сгнивший (но с отличным мотором) АЗЛК Москвич-408. Первым делом конечно же было решено поменять пороги и укрепить раму металлическим швеллером. Самый быстрый способ — естественно сварка, благо у отца и самодельный аппарат на Ш-образных пластинах был. Электроды и я нашел и, в принципе, довольно сносно приварил куски металла. Довольный своей работой заснул, думая о том, что я буду приваривать с утра. А с утра проснулся и понял что «ослеп», а отец поздравил «с первым пойманным зайцем». Чтобы понять о чем разговор — проследуйте под cut.



На фото, кстати, даманы или «скальные зайцы», ну а тогда все закончилось более или менее благополучно, знакомые мужики вспоминал свои подобные случаи знакомства со сварочным делом (см. офтальмия), мама жалела и закапывала в глаза левомицетин vs лидокаин. А я думал про то, каково же слепым людям читать статьи и работать с компьютером и уже прикидывал набросок статьи на эту тему. Но организм молодой восстанавливается быстро и уже к концу второго дня последствия ожога коньюктивы сошли на нет и голову опять занимали какие-то повседневные мысли.

Второй раз я столкнулся с «зайцами», когда слушал рассказы одного из старых туристов-горников про снежную слепоту. Дедок в качестве примера, привел сравние что дескать «горная слепота — это то же самое, что и от сварки наловить зайцев» (да, тех самых). Вот тогда-то у меня наконец дошли руки разобраться с таким достаточно опасным заболеванием глаз, как электрофтальмия и уяснить для себя, что «ультрафиолет» — это далеко не только «источник витамина D» (не все йогурты одинаково полезны).

Несколько раз в электротехническом отделе нашего центрального универмага ЦУМ самолично слышал от людей вопросы к продавцам «а не у вас УФ ламп?!», «а где купить УФ лампу?» и т.п. Как потом оказывалось, людям лампы ультрафиолетового света нужны по совершенно разным причинам — кому-то «попугая обрабатывать» (???), кто-то хотел «смотреть минералы», были и такие кто пытался запустить УФ-очистку воды или определить кожные заболевания лампой Вуда.

А это значит, что народ довольно активно пользуется ультрафиолетом, добавляя себе бонусы к солнечной радиации. Притом естественно никакой защитой особенно не пользуясь. Ведь интернет говорит «бояться не надо, стекло задержит». И сидят такие бедолаги в обычных очках. Пользуясь тем, что хабр индексируется неплохо, я решил написать небольшой tutorial по основам безопасности (и заодно взбодрить свой фармацевтический диплом, а то все про роутеры пишу, даже лаборантки смеются). Так как сам искал информацию о защите от УФ и ничего толком и не нашел (пошел в горы с очками от какого-то советского прибора).

И по просьбам трудящихся, толкование (отсюда):




«Поймал зайчиков» – слэнговое выражение сварщиков, означающее ожог сетчатки и слизистой оболочки глаза по причине воздействия яркого света при работе с электродами при сварке.




Пару слов о классификации ультрафиолета и его источниках

На всякий случай для тех, кто знал да забыл, немножко Википедии:




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 (violet). В разговорной речи может использоваться также наименование «ультрафиолет»


По стандарту ISO-DIS-21348 ультрафиолетовое излучение делится на несколько подтипов (замечено, что аббревиатуры, могут пригодится при подборе УФ-светодиодов на aliexpress):
Все существующие источники ультрафиолетового излучения (далее УФ) можно разделить на естественные и искусственные. Основным источником УФ естественного происхождения является Солнце. Из всего объема излучения Солнца, земной поверхности достигает только длинноволновая его часть (~ 3-4% от общей энергии солнечных лучей). Коротковолновая же, к счастью (почему «к счастью» описано дальше), задерживается атмосферой. Поэтому для дальнего и экстремального диапазона УФ часто используется термин «вакуумный» (VUV), подразумевая, что на Земле его встретить в обычных условиях невозможно.
Помимо солнца, огромное количество источников УФ имеет искусственное, техногенное происхождение. Сюда можно отнести лазерные установки (работающие в УФ и «вакуумном» УФ диапазоне), электрическую дугу возникающую при сварочных работах, плазму, расплавленный металл и подобные объекты, имеющие температуру >2000 °С. Излучают УФ также и некоторые металлургические печи/домны по выплавке высокотемпературных металлов и сплавов с применением кислородного дутья, мощных электронных и плазменных потоков и т.п. Достаточно интенсивным источником УФ с непрерывным спектром являются электронные потоки синхротронов, линейных ускорителей, мощных приборов СВЧ. Излучают УФ и ртутные выпрямители — игнитроны (кстати, невероятно красивые, на мой взгляд, приборы).
Но наиболее распространенным («вторым после Солнца») источником техногенного УФ являются всевозможные осветительные приборы — люминисцентные источники света (лампы газоразрядные и ртутные) и с недавних пор, светодиоды.

Излучают они УФ все без исключения, отличие заключается только в мощности и доле УФ-излучения относительно других видов излучения. Есть доля УФ и в «лампочке Ильича», которая сегодня практически исчезла из домов. В ее спектре на долю УФ приходится меньше 0,1% (правда доля увеличивается с нагревом лампы). Логично что для различных медицинских и технологических применений такого источника будет недостаточно. Именно поэтому для нужд науки и искусства используют в большинстве своем лампы, наполненные парами ртути: лампы высокого (150¸ 400 мм рт. ст.) давления использующие дуговой разряд, и лампы низкого (0,01¸1,0 мм рт. ст.) давления, использующий заряд тлеющий. Есть правда еще и лампы сверхвысокого (> 1 атм) давления, но используются они достаточно редко. В колбах ламп находятся пары ртути (или даже капли металлической ртути, которые при нагреве испаряются), которые под воздействием электрического разряда переходят в возбужденное (*) состояние и начинают интенсивно излучать в УФ-области. Принцип работы показан на схеме. Функциональные отличия заключаются только в схемотехнике розжига, поддержания заряда и т.п.


Т.е. в абсолютном большинстве ламп различного назначения используется один и тот же принцип. Основная функциональность лампы реализуется на этапе прохождения УФ-излучения через стекло колбы. В простейшем применении получается, что если УФ проходит полностью — получаем кварцевую лампу, излучение полностью задерживается люминофором на стенках колбы — получаем лампу дневного света, излучение выборочно фильтруется на определенной длине волны — получаем какую-нибудь УФ-лампу для отлова комаров.

Из написанного выше следует, что основным компонентом отвечающим за диапазон волн, которые излучает лампа отвечает стеклянная оболочка («колба») лампы, точнее химический состав стекла, из которого она сделана.

Изменяя характеристики стекла, производители добиваются изготовления приборов способных создавать излучение в строго заданном волновом диапазоне, оптимальном для тех или иных целей. Например при создании бактерицидных ламп используется т.н. увиолевое стекло (от лат. ultra — за пределами, по ту сторону, сверх и лат. viola — фиолетовый цвет). Основная его особенность в том, что при получении сводится к минимуму наличие красящих примесей, поглощающих ультрафиолет Fe₂O₃, Cr₂O₃ и TiO₂. В так называемых «безозоновых» бактерицидных лампах используется именно оксид титана TiO₂, который избирательно поглощает ультрафиолет с длиной волны в 180 нм (этот UVC ионизирует кислород с образование озона).

Тот же принцип работает и для других длин волн. К примеру для создания лампы Вуда («дискотечный УФ») с максимумом пропускания в диапазоне 368—371 нм, используется колба из увиолевого стекла очень тёмного, сине-фиолетового цвета, который формируется за счет добавок оксида кобальта/никеля (содержание NiO/CoO около 9%). Вместо фиолетового стекла может также использоваться люминофор на основе легированного европием бората стронция (SrB₄O₇:Eu²⁺), в то время как для получения излучения в диапазоне 350—353 нм — легированный свинцом силикат бария (BaSi₂O₅:Pb²⁺).

На картинке ниже приведены стандартные составы и отвечающая им длина волны.


В качестве источников УФ могу выступать и светодиоды (куда же сейчас без них в 21 веке). Правда добиться такой узкополосности, как у люминисцентных ламп пока не удается. Большинство существующих решений работают в диапазоне волн >380 нм, а там и рукой подать до 400 нм. Т.е. на aliexpress за пару долларов максимум что удастся купить, так это светодиоды красивого, но все-таки видимого, фиолетового диапазона. Поэтому всевозможные копеечные «обеззараживатели» (… воды, вдыхаемого воздуха, комнаты, клавиатуры и т.п., тысячи их) — работать не будут. Самое интересное, что в последние 5-7 лет появились и исключения в мире светодиодов, которые могут генерировать настоящий, притом даже жесткий УФ (убивающий бактерию, он же «254 нм»). На картинке ниже показаны эти полупроводниковые аналоги «ртутной лампы» (естественно с поправкой на мощность, но я привязываюсь к длине волны), с чистыми 245 нм, и стоимостью каких-то 300 евро (~ 100 обычных УФ можно купить за эти деньги).
Кому не по душе светодиод за 300 евро, можно попробовать светодиод за 140$. Подешевле, но smd
Продает их горяче любимый ThorLabs. Правда это УФ светодиоды UVC диапазона (280 нм на пике), но огорчаться не стоит, так как согласно руководства санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации, считается, что бактерицидным действием обладает ультрафиолетовое излучение с диапазоном длин волн 205 — 315 нм (см. график на картинке в начале статьи с подписью «Спектральная кривая поражения генетического аппарата микроорганизмов»).
В целом что можно сказать. А то, что благодаря отличиям в технологии производства стекол (и/или выходного контроля) люминисцентная лампа может выдавать разный диапазон волн. Люминофор со временем имеет тенденцию к выгаранию, осыпанию и т.д. и т.п. А значит есть вероятность, что причиной жжения в глазах может быть не только повышенная сухость роговицы, но и УФ ожог (см. раздел про биологические эффекты). Так что, читатель, поддерживай дружными рядами переход на светодиодные лампы, те даже если и захотят, то навряд ли выдавят из себя «взрослый» УФ.

Применение. Искусство и наука




Самое прекрасное, что мы можем испытать в жизни — это загадочность. Она является источником всякого настоящего искусства или науки.
Альберт Эйнштейн

Писать о применении УФ тяжело, потому что оно очень и очень обширно (и как правило, те, кто применяет, знает для чего применяет, а когда не знает — догадывается). В спойлер спрячу ссылки на книги в которых про это можно прочитать.Список литературы для изучения

Мейер А., Зейтц Э. Ультрафиолетовое излучение, пер. с нем., M., 1952
James R. Bolton, Ultraviolet Applications Handbook, Bolton Photosciences, 2010
James R. Bolton, Christine Colton, The Ultraviolet Disinfection Handbook, American Water Works Association, 2008
Larry J. Forney, Carmen I. Moraru, Tatiana Koutchma Ultraviolet Light in Food Technology: Principles and Applications CRC Press, 2009 
Ahmad I. Shamim, Ultraviolet Light in Human Health, Diseases and Environment, Springer, 2017


Важно отметить, что сферы применения, в большинстве случаев, привязаны к тому или иному частотному диапазону УФ. В простейшем применении это выглядит так:

13,5 нм: фотолитография в глубоком ультрафиолете
30–200 нм: фотоионизация, ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (UPS), производство электронных компонентов с помощью фотолитографии
230–365 нм: UV-ID, отслеживание меток, штрих-коды
230–400 нм: оптические сенсоры, различные инструменты
240–280 нм: дезинфекция, обеззараживание поверхностей и воды (ДНК адсорбирует УФ с длиной волны 260 нм)
200–400 нм: cудебно-медицинский анализ, определение лекарств
270–360 нм: анализ белков, секвенирование ДНК, обнаружение лекарств
280–400 нм: медицинская визуализация клеток
300–320 нм: фототерапия в медицине
300–365 нм: отверждение полимеров и принтерных чернил
350–370 нм: ловушки для насекомых (большинство насекомых чувствительны к УФ с длиной волны 365 нм)


Гораздо более зрелищным, нежели какая-нибудь VUV фотолитография, является применение УФ в областях, cвязанных с визуализацией (т.е. перевод в формат, доступный глазу). Основана эта возможность на том, что благодаря высокой энергетической наполненности, фотоны УФ могут переводить атомы многих органических и неорганических соединений в возбужденное (*) состояние и тем самым вызывать явление люминисценции, т.е. нетеплового свечения (как правило, в видимом диапазоне, из-за чего все это так ценится нашими, не слишком чувствительными к другим диапазонам, глазами).

Из наиболее симпатичных вещей можно вспомнить, например, свечение минералов и горных пород. Это явление известно довольно давно и активно применяется в минералогии, геологии и горном деле для экспресс-детектирования (вот такие маленькие лампы для этого используют).

Благодаря интернету делится своими впечатлениями могут и любители, чем они с радостью пользуются, выкладывая фотографии драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней, светящихся в УФ лучах (топаз, к примеру, светится ярко-зеленым, изумруд — красным, жемчуг — дает радужную картину и т.д.). Подробнее можно почитать (и посмотреть картинки) здесь, здесь и здесь


Еще одна замечательная (да чего уж тут, сказочная) штука получается, если освещать УФ различные цветы. В растениях множество сложных органических соединений, которые с радостью делятся своей люминисценцией со зрителем. А так как расположение соединений абсолютно неупорядоченное, то и картины получаются фантастические. Активно эксплуатирует эту тему в своих работах фотограф Craig P. Burrows:
Больше фотографий работ
Активно используется УФ люминисценсия в косметических и иже с ними целях. В продаже можно встретить массу светящейся косметики и красок для нанесение на тело. Хотя «подкрасить» недостаточно чистоплотный (или ослабленный) организм могут и бактерии/грибы и другая болезнетворная микрофлора, которая также содержит в себе вещества способные к люминисценции. На этой особенности микроорганизмов и основан достаточно известный метод экспресс-диагностики называемой люмдиагностика или диагностика лампой Вуда. Технология простая, доступная даже непосвященному пользователю (с последующей, естественно, явкой к врачу) и поэтому активно применяется в дерматологии, косметологии и ветеринарии, для экспресс-определения (притом достаточно точного) различной патологий на кожных покровах. Суть в том, что в УФ, в диапазоне 360-370 нм, многие продукты жизнедеятельности грибков, бактерии и микрочастицы токсинов дают хорошо различимое яркое свечение различные оттенков. Чтобы не пугать подробностями — спрячу под спойлер.Флуоресценция кожных заболеваний в мягком УФ лампы Вуда. Подробности

Яркую флуоресценцию дают грибковые инфекции кожи и волос благодаря птеридину. В этом плане сигналом тревоги может служить зелено-голубое, светло-желтое, светло-голубое свечение чешуек кожи и волос. Похожую флуоресценцию дает инфицирование синегнойной палочкой, поскольку патогенные виды Pseudomonas производят пигмент пиовердин или флуоресцеин, который демонстрирует зеленую флуоресценцию в лучах лампы Вуда. Светло-синее свечение свидетельствует о нормальной здоровой коже, интенсивная синяя окраска говорит о повышенной сухости кожных покровов. Фиолетовый цвет является признаком чувствительной кожи. Распознать воспаленные участки ткани можно по белой окраске свечения, однако, если оно едва различимо, то велика вероятность обычного загрязнения. Коричневый свет возникает при наличии пигмента, что используется в диагностике депигментации и гипопигментации, а зеленый или желто-зеленый — при грибковом поражении кожи. Разноцветный лишай дает тусклое желтое свечение, эритразма — розовое или красное, фавус — светло-серебристое, микроспория- желто-зеленое (изумрудное) флюоресцентное, фавус-белдно-серебристое, эритразма – розовое, кирпично-красное свечение, отрубевидный лишай – желтое или бурое свечение, руброфития – кораллово-красное свечение, красная волчанка – белое или мутно-белое свечение, лейкоплакия — зеленое свечение, рак — красное свечение, КПЛ — желто-коричневое свечение, лептотрихоз — желтое свечение, кандидоз — снежно-белое свечение, кокковая флора – фиолетовое свечение, кокки+кандида — апельсиновое свечение, витилиго – депигментация более выражена и имеет оттенок серебристо синего цвета, сосудистые невусы – депигментация отсутствует при осмотре в лучах лампы Вуда. При чем, люминесцентная диагностика микроспории (стригущего лишая), микротоксинов, грибковых поражений должна применяться в полной темноте.


Как следует из сказанного, УФ просто не может не вызвать праздный интерес у широкого круга читателей и естествоиспытателей. Найти лампу, включить и наблюдать за эффектом — первая мысль. А вот про защиту, в большинстве случаев вспоминают, когда уже поздно. Поэтому двигаемся к основной цели повествования, для раскрытия которой еще стоит сказать о некоторых важных биологических эффектах УФ.

Биологическое воздействие: польза и вред


Про пользу УФ могут смогут наверное немало рассказать посетители соляриев и те, кто поборол нехватку витамина D3 в организме. Активно работали над популяризацией УФ в качестве лечебной физиотерапевтической процедуры в СССР, обязательные УФ ванны были даже введены в «программу жизнедеятельности» космонавта за пределами Земли. Посему, просто процитирую Википедию (RU):


Было убедительно доказано в сотнях экспериментов, что излучение в УФ области спектра (290-400 нм) повышает тонус симпатико-адреналиновой системы, активирует защитные механизмы, повышает уровень неспецифического иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов. Под воздействием УФ излучения (УФИ) образуются гистамин и подобные ему вещества, которые обладают сосудорасширяющим действием, повышают проницаемость кожных сосудов. Изменяется углеводный и белковый обмен веществ в организме. Действие оптического излучения изменяет легочную вентиляцию — частоту и ритм дыхания; повышается газообмен, потребление кислорода, активизируется деятельность эндокринной системы. Особенно значительна роль УФ излучения в образовании в организме витамина Д, укрепляющего костно-мышечную систему и обладающего антирахитным действием. Особо следует отметить, что длительная недостаточность УФИ может иметь неблагоприятные последствия для человеческого организма, называемые «световым голоданием». Наиболее частым проявлением этого заболевания является нарушение минерального обмена веществ, снижение иммунитета, быстрая утомляемость и т.п. Несколько позже в работах (О.Г. Газенко, Ю.Е. Нефедов, Е.А. Шепелев, С.Н. Залогуев, Н.Е. Панферова, И.В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полетов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)». Оба документа являются надежной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

А теперь о вреде. Как я уже упоминал выше по тексту, ДНК бактерий чувствительно у УФ в диапазоне 240-260 нм, поэтому этот диапазон чаще всего используется с бактерицидными целями. ДНК человека, кстати, обладает аналогичной чувствительностью :). Просто бактерия маленькая, а человек большой, обрабатывать придется дольше, чтобы увидеть эффект. Ну а если серьезно, то UVA и UVB излучение могут вызвать повреждение клеток, приводящее к запрограммированной их гибели, не говоря уж про различные свободные радикалы и т.п. На картинке ниже схематически представлена схема повреждения ДНК высокоэнергетическим УФ-фотоном. Если кратко, то чаще всего происходит «выпадение» тиминовых оснований и связывание их друг с другом в димерную структуру, что влечет за собой искажение молекулы ДНК и соответственно утрату какой-то части функциональности.
В целом, влияние лучевого излучения на различные органы и ткани представлено довольно наглядно на картинке. Даже не знакомым с английским языком людям станет ясно, что основной удар на себя при знакомстве с УФ принимают глаза, хотя коже тоже достается.
На картинке ниже «по-живому» показано воздействие излучений на кожу. Известно, что с увеличением частоты растет энергия фотона, а значит и повреждающий эффект. Но одновременно с ростом частоты уменьшается глубина проникновения. В результате коротковолновый спектр (бактерицидный) вызывает сильные поверхностные ожоги, а длинноволновый спектр проникает вглубь кожи, вызывая повреждение и мутации в ростковой зоне. Этот диапазон и отвечает за фотостарение и потенциальную онкологию.


На следующей картинке достаточно наглядно показано, как глубоко проникает и насколько хорошо поглощается УФ различными структурами и тканями глаза.


Притом интересно, что с возрастом восприимчивость глаза к различным видам излучения меняется. Под спойлером — наглядные примеры (взято отсюда).Тест найди диапазон волн который подходит тебе!
Наиболее распространенный в современном мире — ближний, т.н. «мягкий» УФ длинноволнового диапазона (315—400 нм). Глядя на схему, понятно, что этот диапазон практически полностью задерживается хрусталиком (особенно у людей среднего и пожилого возраста). Этот эффект отчетливо виден, если посмотреть в глаза человеку, находясь в заведении изобилующем декоративными УФ лампами.Свечение хрусталика в мягком УФ
Конечно интенсивность излучения таких ламп не слишком велика, чтобы вызвать фатальные повреждения, но, как известно, капля камень точит. Плюс ко всему чаще всего «декоративный УФ» используется в комбинации с затемнением (недостатком освещения) ~ тусклый свет => «диафрагма открыта» зрачок максимально расширен=>на глаз действует максимум возможного/доступного УФ. Как говорится, ДНК он конечно повредить не сможет, но…

Если вдруг кому-то интересно, что именно в структуре глаза реагирует/повреждается определенной длиной волны, то в помощь — таблица соответствий. Находим свой интерес и далее в офтальмологический словарь за расшифровкой.

Таблица — Взаимодействие света с тканями глаза и хромофорами (взято отсюда и переведено]

Примечание: SWS = «колбочки» S-типа чувствительны в фиолетово-синей (S от англ. Short — коротковолновый спектр) части спектра; MWS = «колбочки» M-типа — в зелено-желтой (M от англ. Medium — средневолновый) части спектра; LWS = «колбочки» L-типа — в желто-красной (L от англ. Long — длинноволновый) части спектра.

«Что там было? Как ты спасся?» — про спектральную защиту глаз от УФ


За века существования человечества, люди методом проб и ошибок научились с горем пополам защищаться от солнечного излучения, кто-то изменяя количество меланина в коже и стремительно чернея, а кто-то используя зонты и длиннополые шляпы. Генрих Саулович Альтшуллер в своем АРИЗ-85В учит нас при рассмотрении задач брать примеры из другой технической области, где подобная задача решена более успешно. В случае защиты от УФ — такими областями, на мой взгляд, могу выступать альпинизм и сварочные работы. От сварщиков можно взять на заметку их плотные хб костюмы и краги (насколько это конечно допустимо). В принципе любая достаточно плотная темная ткань отлично защитит открытые участки кожи от УФ излучения за счет адсорбции. Зато в ней будет жарче 🙂 и сведет к минимуму риск переотражений (о них ниже). С защитой глаз при сварочных работах тоже все в порядке, только очень уж неказисто что ли (щитки и маски выглядят так… так… думаю все знают, как они выглядят). Лучше уж как-нибудь вот так:


Поэтому при разговоре о защите глаз от УФ лучше всего брать на вооружение наработки альпинистов. И не только их, кстати. В технике и практике горного дела, радиационный ожог глаза принято называть термином «снежная слепота».


Снежная офтальмия или снежная слепота — ожог конъюнктивы и роговой оболочки глаза ультрафиолетовыми лучами солнца, отраженными от снежных кристаллов. Особенно часто возникает весной, в период «сияния снегов», когда отражательная способность снежного покрова возрастает.

Притом с этим явлением задолго до появления альпинизма и горного туризма сталкивались коренные народности проживающие в районах Крайнего Севера, на Аляске и т.п. И нашли свой вариант решения — очки с узкими прорезями. С таким подходом полностью минимизируется попадание паразитной засветки (т.е. тех самых отражений) в глаз.
В альпинизме такие очки тоже использовались (и могут использоваться и сейчас, в качестве резерва, если вдруг разбились какие-нибудь Julbo Sherpa). Но естественно удобства и главное обзорности такая конфигурация не добавляет. Вот что советует по этому поводу В. Шимановский, в своей известной книге «Опасности в горах»:


Для защиты глаз от ожогов необходимо применять защитные очки, темные стекла которых (оранжевого, темно-фиолетового, темно-зеленого или коричневого цвета) в значительной мере поглощают ультрафиолетовые лучи и снижают общую освещенность местности, препятствуя утомляемости глаз. Полезно знать, что оранжевый цвет улучшает чувство рельефа в условиях снегопада или небольшого тумана, создает иллюзию солнечного освещения. Зеленый цвет скрашивает контрасты между ярко освещенными и теневыми участками местности. Поскольку яркий солнечный свет, отраженный от белой снежной поверхности, оказывает через глаза сильное возбуждающее действие на нервную систему, то ношение защитных очков с зелеными стеклами оказывает успокаивающее действие. Применение защитных очков из органического стекла в высокогорных и горнолыжных путешествиях не рекомендуется, так как спектр поглощаемой части ультрафиолетовых лучей у такого стекла значительно уже, и часть этих лучей, имеющих наиболее короткую длину волны и оказывающих наибольшее физиологическое воздействие, все-таки поступает к глазам. Длительное воздействие такого, даже уменьшенного количества ультрафиолетовых лучей, может, в конце концов, привести к ожогу глаз.

До перехода к непосредственно материалам из которых сделаны линзы, хотелось бы обратить внимание на то, что особенность хороших горных очков в том, что они защищают и от боковой засветки. Неправильно думать, что УФ попадает в глаза только по прямой, большая часть все-таки приходится на различные боковые отражения и переотражения. Отражение УФ от поверхности, (характеризуемое понятием «альбедо» — коэффициентом отражения поверхности, в УФ диапазоне — см. таблицу под спойлером «Склонность различных материалов к отражению УФ») на мой взгляд является очень недо­оцениваемым источником облучения. Под спойлером большая информативная картинка, которая поможет это понять, на примере солнечного УФ, хотя отражаться может любой.круговорот УФ в природе
В принципе, в современном городе, с его обилием зеркальных поверхностей и глянцевых строительных материалов, ситуация с переотражениями не намного лучше чем в горах. Под спойлером, на всякий случай, табличка показателей отражения для разных материалов (лидирует, кстати, снег):Склонность различных материалов к отражению УФ
А как все это попадает в глаз, минуя очки, можно увидеть под спойлером. Мораль такова — очки должны плотно прилегать к лицу (такое наблюдается чаще у т.н. «стрелковых тактических очков», про альп- молчу, так как дорогие). Различные «модные» и вычурные модификации — чаще всего попросту бесполезны уже хотя бы из-за НЕэргономичной конструкции.Суть бесполезности НЕправильных солнцезащитных очков
Теперь про материалы, из которых сделаны очки. Как упоминалось в главе, посвященной классификации источников УФ, главное что делает любую люминисцентную лампу УФ-лампой — это стекло из которого сделана колба. Это же утверждение применимо и к очкам. Фактически очки — это обычный оптический фильтр. В теории, фильтры для УФ могут быть твёрдыми, жидкими и газообразными. Естественно, что для применения в качестве основы для линз очков могут использоваться либо стекла, либо какие-то из полимеров. Ниже приведена картинка из журнала «Химия и жизнь» (1982 г., №7, с. 47–51) которая достаточно наглядно иллюстрирует фильтрующую способность различных материалов по отношению к УФ

Примечание: 1-оптический кварц 3 мм; 2- оргстекло 2,5 мм; 3 — оконное стекло 1 мм; 4 — оконное стекло 5 мм; 5 — лавсановая пленка 0,15 мм; 6 — поливинилхлоридная пленка 0,15 мм

Из графика следует, что распространенные материалы (практически все) могут фильтровать коротковолновый УФ. Но коротковолновый УФ достаточно редок в наших краях, только в больницах, да при работе с УФ-стираемыми микросхемами памяти (а такие сейчас еще нужно найти). Широко используемый при создании очков поликарбонат (PC), на графике отсутствует, но тем не менее без дополнительных напылений отлично пропускает УФ до 300-350 нм. А как узнать есть там напыление или нет (особенно в случае очков, приобретенных на aliexpress) — постараюсь объяснить дальше.

В общем, если продавцы говорят о том, что очки не пропускают УФ — они скорее всего не лукавят, но надеюсь я достаточно наглядно объяснил, почему важно уточнять КАКОЙ ИМЕННО УФ не пропускают очки. Диапазонов много, распространенность в окружающем мире отличается. На пляже очки которые задерживают «бактерицидный», но пропускают длинноволновый — принесут вред. Одно время достаточно убедительным доводом для покупки очков был значок UV400, который подтверждал, что используемая в очках линза защищает от всех лучей с длиной волны меньше 400 нм (а это как раз диапазон ультрафиолета). Еще может встречаться значок UV 95%, который означает, что линзы поглощают 95% ультрафиолетовых лучей. Китайцы радостно значки эти штампуют куда ни лень, спрос рождает предложение. Считанные производители могут предложить сертификат качества, где будет указано, что линза действительно задерживает такой-то и такой-то диапазон.

Если уж разговор пошел про пластиковые «бутафорские» солнцезащитные очки (которые часто родители покупают своим детям в ближайшем ларьке), то хотелось бы отметить следующую вещь. Как я уже упоминал, при ярком свете наш зрачок автоматически сужается, помогая хрусталику предохранять внутренние структуры глаза от попадания УФ. А в тёмных очках с некачественными линзами зрачок «срабатывает ложно» и расширяясь, пропускает избыточную дозу излучения. Так что уж лучше вообще обойтись без дешевых солнцезащитных очков, закрывшись от солнца афганкой какой-нибудь…

Кстати, небольшое дополнение. Как можно увидеть из графиков, на которых изображен спектр солнечного света, непосредственно к УФ примыкает сине-фиолетовые, синие и голубые волны ( 400-500 нм), которые тоже могут оказывать вредное воздействие на структуры глаза, хотя и в меньшей степени (см. табличку «Взаимодействие света с тканями глаза и хромофорами»). Поэтому с точки зрения спектральной защиты наиболее оптимальными являются те очки, у которых пропускание диапазона 400-500 нм в 2-3 раза ниже, чем пропускание зелёной-жёлтой-оранжевой составляющих (500-630 нм). Т.е. гораздо здоровее будут «веселенькие» желтые/оранжевые/коричневые, нежели синие/зеленые/фиолетовые.

И что же из всего этого следует ?


А следует то, что благодаря зрению мы получаем 90% информации об окружающем мире. Это, в принципе, самый важный из наших «датчиков окружающего мира». И к нему просто необходимо относится максимально внимательно. Летом носить широкополые шляпы, использовать нормальные (см. выше) защитные очки при работе с ультрафиолетом и постоянно проверять солнцезащитные очки на их защитные свойства.

Самый простой вариант — при покупке придерживаться (=искать на сайте производителя) стандартов безопасности, в частности американский ANSI Z80.3-1986 (в котором очки с защитой от УФ обязательно имеют приставку U и какой-то цифровой индекс, от 2 min до 6 max). Есть такие же параметры и Германии (DIN), Великобритании (BS), Австралии-Новой Зеландии (AS/NZS 1067:2003), общие для ЕС (EN 1836:2005). К примеру соответствие европейскому стандарту (как одному из наиболее строгих) обозначается на очках как CЕ (Conformite Europeenne) + цифра от 0 до 4 (пруф). Согласно этому стандарту выделяют 5 типов линз в зависимости от светопропускающей способности. 0 – почти не защищает от вредного воздействия ультрафиолета, 4 – дает максимальную защиту.


Пусть вещь (особенно детская) будет подороже, дети подрастут и скажут за это спасибо, если не словами, так своими делами и достижениями. Минус — в стоимости.

Вариант посложнее — педантично тестировать проверять на вшивость китайские очки покупаемые очки, особенно на УФ-проницаемость. Разброс материалов (и продавцов) из которых делают очки просто огромен, отследить все, просто читая рекламные брошюрки — не возможно. Так что, в любом случае, придется прибегать к специализированным устройствам (скорее всего самодельным). Основная сложность в проверке — в наличии источника ультрафиолета. В этом случае может выручить любой ларек по продаже аксессуаров для наращивания ногтей.

Дешевая УФ-лампа на 365 нм из спичек и желудейНебольшой лайфхак, для тех, кому нужна компактная УФ-лампа за мизерные деньги. Почему-то в наших краях невероятно тяжело найти УФ-лампу (ближнего, дальнего, да любого УФ-поддиапазона) со стандартным «удобным» цоколем. В моем случае это E27. Притом активно продаются обеззараживающие лампы с цоколем G23 (вроде Osram Puritec HNS S 7W) и копеечные китайские «для ногтей».

Началось все с тех самых ламп для отверждения лака на ногтях. Консультанты, которые их продают совершенно не в теме, почему есть два вида ламп с буквой L и без буквы L на конце — UV-9W и UV-9W-L. Мотивируют тем, что для каждого вида прибора (маникюрная «штучка» эта уже стала прибором) — нужна своя лампа. Я прибора такого не имел, подключил в стандартную телескопическую настольную лампу. Ничего не заработало и пришлось разбираться. Оказывается все достаточно просто. В лампе в буквой L установлен балласт в виде обычной лампы неонки (такую лампу можно подключать в настольную лампу), без буквы L — лампа имеет внутри припаянный конденсатор и требует ЭПРА для запуска. ЭПРА без проблем добывается из КЛЛ (на 9~12 ватт) в 90% случаев их неисправность связана с обрывом нити накала, а не с неисправной электроникой…


Отпаиваем контакты лампы от разьема и припаиваем к ЭПРА близкой мощности. Все работает, но для таких манипуляций лучше подходят лампы с цоколем G5/2G11/G13 где на разъем уже выведены все контакты от нитей накаливания.


Помимо лампы, понадобится любая флуоресцентная УФ метка (мазок «светящейся» помады или тонального крема в конце концов). Кстати, могут выступать в качестве индикаторов и светодиоды, используемые в современных осветительных лампах. Вот, например, светодиоды noname лампы с поврежденной электроникой в УФ лучах.

UPD: пользователь varnav резонно заметил, что в качестве метки может выступать и долларовая купюра. А пользователь zuek предлагает индикатор сделать из стирального порошка:


Современные стиральные порошки «с оптическим отбеливателем» — самая доступная и весьма качественная «метка». Про это длжны знать все кассиры, работающие с наличными — постиранная по неосторожности купюра в УФ-детекторе очень бодро и равномерно светится…
Для детектирования удобно взять «неотбеленную» бумажную полоску и её край намочить раствором такого порошка — будет контрольная зона и рабочая зона — если разница видна, значит присутствует УФ.


Так что, кладем имеющийся в наличии импровизированный УФ-датчик под очки и освещаем очки УФ. Наблюдаем:
Метка светится — очки не подходят. И так — вплоть до получения удовлетворяющего результата (может вполне оказаться, что после 10-15 подобных экспериментов, будет легче отдать кровные $$$ за качественные UVEX/3M и т.п.).

На сим все, берегите глаза, свои и близких!


Благодарности: автор выражает благодарность своей жене — источнику вдохновения и поискового интереса к люминесцентным УФ-лампам 🙂

Важно! Все обновления и промежуточные заметки из которых потом плавно формируются хабра-статьи теперь можно увидеть в моем телеграм-канале lab66. Подписывайтесь, чтобы не ожидать очередную статью, а сразу быть в курсе всех изысканий 🙂

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

излучение — это… Что такое УФ-излучение?

• Эритемные лампы (ЛЭЗО, ЛЭР40) были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

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

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

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

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

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

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

Сфера применения

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется изображение парящего голубя

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

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека.

Стерилизация

Стерилизация воздуха и твёрдых поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления 86 % излучения приходится на длину волны 254 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 254 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако кварцевое стекло, ранее используемое для изготовления колбы лампы, также как и другие природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ. Степень дезинфекции зависит от дозы, которая равна произведению интенсивности на время. Излучение «ненужных» для дезинфекции длин волн приводит к тому, что для облучения объекта необходимой дозой УФ лампе требуется большее количество времени, а следовательно снижается КПД устройства. Вот почему в настоящее время на замену морально устаревших кварцевых бактерицидных ламп, которые имели сравнительно низкий КПД по причине низкой пропускной способности, а также из-за того, что излучали весь спектр УФ при необходимой длине волны равной исключительно 254 нм, приходят УФ лампы нового поколения, в которых с внутренней стороны стекла нанесено покрытие, разработанное с применением нано-технологий, позволяющее увеличить пропускную способность стекла только для УФ волн с длиной равной 254 нм. Это позволяет в разы уменьшить энергопотребление УФ лампами и увеличить их эффективность.

Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Дезинфекция питьевой воды

Метод дезинфекции с использованием УФ-излучения [1] доказал свою эффективность при дезактивации переносимых водой болезнетворных микроорганизмов и вирусов без ухудшения вкуса и запаха воды и без внесения в воду нежелательных побочных продуктов. Такой метод дезинфекции завоёвывает популярность в качестве альтернативы или дополнения к традиционным средствам дезинфекции, таким как хлор, из-за своей безопасности, экономичности и эффективности.

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов.

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

Химический анализ

УФ — спектрометрия

УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс- длина волны, образует спектр. Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.

Анализ минералов

Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) рассказывает об этом так: «Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным „неземным“ цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала — флюорит и циркон — не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон — лимонно-жёлтым.» (с. 11).

Качественный хроматографический анализ

Хроматограммы, полученные методом ТСХ, нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.

Ловля насекомых

Ультрафиолетовое излучение нередко применяются при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.

Искусственный загар и «Горное солнце»

При определённых дозировках искусственный загар позволяет улучшить состояние и внешний вид кожи человека, способствует образованию витамина D. В настоящее время популярны солярии.

УФ в реставрации

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

См. также