Ultraviolet

Draagbare ultraviolette lamp

UV -straling wordt ook geproduceerd door elektrische bogen. Booglassers moet dragen oogbescherming en bedek hun huid om te voorkomen Fotokeratitis en serieus zonnebrand.

Ultraviolet (UV) is een vorm van electromagnetische straling met golflengte Vanaf 10 nm^[1] (met een overeenkomstige frequentie rond 30Phz) tot 400 nm (750Thz), korter dan die van zichtbaar licht, maar langer dan röntgenstralen. UV -straling is aanwezig in zonlichten vormt ongeveer 10% van de totale elektromagnetische stralingsoutput van de zon. Het wordt ook geproduceerd door elektrische bogen en gespecialiseerde lichten, zoals kwik-damplampen, lampen, en zwarte lichten. Hoewel ultraviolet met lange golflengte niet wordt beschouwd als een ioniserende straling omdat het is fotonen Ontbreekt de energie aan ioniseren atomen, het kan veroorzaken chemische reacties en zorgt ervoor dat veel stoffen gloeien of fluoresce. Bijgevolg zijn de chemische en biologische effecten van UV groter dan eenvoudige verwarmingseffecten, en veel praktische toepassingen van UV -straling komen voort uit zijn interacties met organische moleculen.

Ultraviolet licht van korte golfenschade DNA en steriliseert oppervlakken waarmee het in contact komt. Voor mensen, Suntan en zonnebrand zijn bekende effecten van blootstelling van de huid aan UV -licht, samen met een verhoogd risico op huidkanker. De hoeveelheid UV -licht die door de zon wordt geproduceerd, betekent dat de aarde het leven op droog land niet zou kunnen in stand houden als het grootste deel van dat licht niet werd uitgefilterd door de atmosfeer.^[2] Meer energieke, kortere golflengte "extreme" UV onder 121 nm ioniseert lucht zo sterk dat het wordt geabsorbeerd voordat het de grond bereikt.^[3] Ultraviolet licht (met name UVB) is echter ook verantwoordelijk voor de vorming van vitamine D in het meeste land gewervelde dieren, inclusief mensen.^[4] Het UV -spectrum heeft dus effecten zowel gunstig als schadelijk voor het leven.

De lagere golflengtelimiet van het menselijk zicht wordt conventioneel genomen als 400 nm, dus ultraviolette stralen zijn onzichtbaar voor mensen, hoewel mensen soms licht kunnen waarnemen bij kortere golflengten dan dit.^[5] Insecten, vogels en sommige zoogdieren kunnen bijna-UV (NUV) zien (d.w.z. iets kortere golflengten dan wat mensen kunnen zien).^[6]

Zichtbaarheid

Ultraviolette stralen zijn onzichtbaar voor de meeste mensen. De Lens van het menselijk oog blokkeert de meeste straling in het golflengtebereik van 300 - 400 nm; kortere golflengten worden geblokkeerd door de hoornvlies.^[7] Mensen missen ook kleurreceptor Aanpassingen voor ultraviolette stralen. Desondanks de fotoreceptoren van de netvlies zijn gevoelig voor bijna-UV, en mensen zonder een lens (een aandoening die bekend staat als Appakië) bijna-UV als witachtig blauw of witachtig violet beschouwen.^[5] Onder sommige omstandigheden kunnen kinderen en jonge volwassenen ultraviolet zien tot golflengten rond 310 nm.^[8][9] Bijna-UV-straling is zichtbaar voor insecten, sommige zoogdieren en sommige vogels. Vogels hebben een vierde kleurreceptor voor ultraviolette stralen; Dit, in combinatie met oogstructuren die meer UV overbrengen, geeft kleinere vogels "waar" UV -visie.^[10][11]

Geschiedenis en ontdekking

"Ultraviolet" betekent "voorbij violet" (van Latijns ultra, "Beyond"), violet is de kleur van de hoogste frequenties van zichtbaar licht. Ultraviolet heeft een hogere frequentie (dus een kortere golflengte) dan violet licht.

UV -straling werd ontdekt in 1801 toen de Duitse natuurkundige Johann Wilhelm Ritter merkte op dat onzichtbare stralen net voorbij het violette uiteinde van het zichtbare spectrum donkerder zijn zilveren chloride-Deed papier sneller dan Violet Light zelf. Hij noemde ze "(de-) oxiderende stralen" (Duits: de-oxidierende Strahlen) benadrukken chemische reactiviteit en om ze te onderscheiden van "warmtestralen", ontdekt het voorgaande jaar aan de andere kant van het zichtbare spectrum. De eenvoudigere term" chemische stralen "werd kort daarna aangenomen en bleef populair in de 19e eeuw, hoewel sommigen zeiden dat deze straling geheel anders was dan licht (met name John William Draper, die ze "Tithonic Rays" noemden^[12][13]). De termen "chemische stralen" en "warmtestralen" werden uiteindelijk gedropt ten gunste van ultraviolet en infrarood bestraling, respectievelijk.^[14][15] In 1878 werd het steriliserende effect van korte golflengte licht door het doden van bacteriën ontdekt. Tegen 1903 stonden de meest effectieve golflengten bekend als ongeveer 250 nm. In 1960 werd het effect van ultraviolette straling op DNA vastgesteld.^[16]

De ontdekking van de ultraviolette straling met golflengten onder de 200 nm, genaamd "vacuüm ultraviolet" omdat het sterk wordt geabsorbeerd door de zuurstof in lucht, werd in 1893 gemaakt door de Duitse fysicus Victor Schumann.^[17]

Subtypen

De elektromagnetisch spectrum van ultraviolette straling (UVR), het algemeen gedefinieerd als 10-400 nanometers, kunnen worden onderverdeeld in een aantal reeksen aanbevolen door de door de ISO -standaard ISO 21348:^[18]

Verschillende solid-state en vacuümapparaten zijn onderzocht voor gebruik in verschillende delen van het UV-spectrum. Veel benaderingen proberen zichtbare lichtgevoelige apparaten aan te passen, maar deze kunnen last hebben van ongewenste reacties op zichtbaar licht en verschillende instabiliteiten. Ultraviolet kan worden gedetecteerd door geschikt fotodiodes en fotokathoden, die kan worden aangepast om gevoelig te zijn voor verschillende delen van het UV -spectrum. Gevoelige UV fotomultiplicatoren zijn beschikbaar. Spectrometers en radiometers zijn gemaakt voor het meten van UV -straling. Siliciumdetectoren worden over het spectrum gebruikt.^[19]

Vacuüm UV, of VUV, golflengten (korter dan 200 nm) worden sterk geabsorbeerd door moleculair zuurstof in de lucht, hoewel de langere golflengten ongeveer 150-200 nm kunnen verspreiden stikstof-. Wetenschappelijke instrumenten kunnen daarom dit spectrale bereik gebruiken door te werken in een zuurstofvrije atmosfeer (algemeen zuivere stikstof), zonder de noodzaak van dure vacuümkamers. Belangrijke voorbeelden zijn 193-nm fotolithografie apparatuur (voor halfgeleiderproductie) en cirkelvormig dichroïsme Spectrometers.

Technologie voor VUV -instrumentatie werd grotendeels gedreven door zonne -astronomie gedurende vele decennia. Hoewel optica kan worden gebruikt om ongewenst zichtbaar licht te verwijderen dat de VUV in het algemeen vervuilt; detectoren kunnen worden beperkt door hun reactie op niet-vuv-straling en de ontwikkeling van Zonne-blinde apparaten is een belangrijk onderzoeksgebied geweest. Wide-gap solid-state apparaten of vacuümapparaten met hooggesneden fotokathodes kunnen aantrekkelijk zijn in vergelijking met siliciumdioden.

Extreme UV (EUV of soms XUV) wordt gekenmerkt door een overgang in de fysica van interactie met materie. Golflengten langer dan ongeveer 30 nm werken voornamelijk op de buitenste valentie-elektronen van atomen, terwijl golflengtes korter dan die, voornamelijk interageren met binnenste-shell-elektronen en kernen. Het lange uiteinde van het EUV -spectrum wordt ingesteld door een prominente hij⁺ Spectrale lijn bij 30,4 nm. EUV wordt sterk geabsorbeerd door de meest bekende materialen, maar synthetisatie meerlagige optiek die weerspiegelen tot ongeveer 50% van de EUV -straling bij normale incidentie is mogelijk. Deze technologie werd ontwikkeld door de Nixt en MSSTA Het klinken van raketten in de jaren negentig, en het is gebruikt om telescopen te maken voor zonne -beeldvorming. Zie ook de Extreme ultraviolette ontdekkingsreiziger satelliet.

Niveaus van ozon op verschillende hoogten (Du/km) en blokkering van verschillende banden van ultraviolette straling: in wezen wordt alle UVC geblokkeerd door diatomaire zuurstof (100 - 200 nm) of door ozon (triatomaire zuurstof) (200-280 nm) in de atmosfeer. De ozonlaag blokkeert vervolgens de meeste UVB. Ondertussen wordt UVA nauwelijks beïnvloed door ozon en het meeste bereikt de grond. UVA maakt bijna al het UV -licht dat de atmosfeer van de aarde doordringt.

Sommige bronnen gebruiken het onderscheid van "harde UV" en "Soft UV". Bijvoorbeeld in het geval van astrofysica, de grens kan op de Lyman -limiet (golflengte 91,2 nm), met "harde UV" energieker;^[20] dezelfde termen kunnen ook op andere gebieden worden gebruikt, zoals cosmetologie, opto -elektronisch, enz. De numerieke waarden van de grens tussen hard/zacht, zelfs binnen vergelijkbare wetenschappelijke velden, vallen niet noodzakelijk samen; Eén publicatie van toegepaste fysica gebruikte bijvoorbeeld een grens van 190 nm tussen harde en zachte UV-regio's.^[21]

Zonne -ultraviolet

Zeer hete objecten geven UV -straling uit (zie Black-body straling). De Zon Zendt ultraviolette straling uit bij alle golflengten, inclusief de extreme ultraviolet waar het in röntgenfoto's oversteekt bij 10 nm. Extreem heet sterren emiteer proportioneel meer UV -straling dan de zon. Zonlicht in de ruimte bovenaan de atmosfeer van de aarde (zie Zonne -constante) bestaat uit ongeveer 50% infraroodlicht, 40% zichtbaar licht en 10% ultraviolet licht, voor een totale intensiteit van ongeveer 1400 w/m² in vacuüm.^[22]

De atmosfeer blokkeert ongeveer 77% van de UV van de zon, wanneer de zon het hoogst in de hemel is (bij zenit), met absorptie toeneemt bij kortere UV -golflengten. Op grondniveau met de zon bij Zenith is zonlicht 44% zichtbaar licht, 3% ultraviolet en de rest infrarood.^[23][24] Van de ultraviolette straling die het aardoppervlak bereikt, is meer dan 95% de langere golflengten van UVA, met de kleine rest UVB. Bijna geen UVC bereikt het aardoppervlak.^[25] De fractie UVB die blijft in UV -straling na het passeren van de atmosfeer is sterk afhankelijk van wolkendekking en atmosferische omstandigheden. Op "gedeeltelijk bewolkte" dagen zijn stukken blauwe hemel die tussen wolken tonen ook bronnen van (verspreide) UVA en UVB, die worden geproduceerd door Rayleigh verstrooiing Op dezelfde manier als het zichtbare blauwe licht uit die delen van de lucht. UVB speelt ook een belangrijke rol bij de ontwikkeling van planten, omdat het de meeste plantenhormonen beïnvloedt.^[26] Tijdens totale bewolkte is de hoeveelheid absorptie als gevolg van wolken sterk afhankelijk van de dikte van de wolken en breedtegraad, zonder duidelijke metingen die specifieke dikte en absorptie van UVB correleren.^[27]

De kortere banden van UVC, evenals nog meer energetische UV-straling geproduceerd door de zon, worden geabsorbeerd door zuurstof en genereren de ozon in de ozonlaag Wanneer enkele zuurstofatomen geproduceerd door UV fotolyse van dioxygen reageren met meer dioxygen. De ozonlaag is vooral belangrijk bij het blokkeren van de meeste UVB en het resterende deel van UVC dat nog niet is geblokkeerd door gewone zuurstof in lucht.

Blockers, absorbers en ramen

Ultraviolette absorbers zijn moleculen die in organische materialen worden gebruikt (polymeren, verven, enz.) UV -straling absorberen om de UV -degradatie (foto-oxidatie) van een materiaal. De absorbers kunnen zelf in de loop van de tijd afbreken, dus het monitoren van absorptieniveaus bij verweerde materialen is noodzakelijk.

In zonnescherm, ingrediënten die UVA/UVB -stralen absorberen, zoals Avobenzone, oxybenzone^[28] en octyl methoxycinnamaat, zijn Organische chemische absorbers of "blockers". Ze staan ​​in tegenstelling tot anorganische absorbers/"blokkers" van UV -straling zoals carbon zwart, titaniumdioxide, en zinkoxide.

Voor kleding, de ultraviolette beschermingsfactor (UPF) vertegenwoordigt de verhouding van zonnebrand-UV bewaren zonder en met de bescherming van de stof, vergelijkbaar met zonbeschermingsfactor (SPF) beoordelingen voor zonnescherm. Standaard zomerstoffen hebben UPFS rond 6, wat betekent dat ongeveer 20% van de UV zal doorgaan.

Ophangende nanodeeltjes in gekleurd glas voorkomen dat UV-stralen chemische reacties veroorzaken die beeldkleuren veranderen. Een set gekleurd glaskleurreferentiechips is gepland om te worden gebruikt om de kleurcamera's voor de 2019 te kalibreren ESA Mars Rover Mission, omdat ze niet zullen blijven door het hoge niveau van UV aanwezig aan het oppervlak van Mars.

Gemeenschappelijk frisdrankglas, zoals raamglas, is gedeeltelijk transparant aan uva, maar is ondoorzichtig naar kortere golflengten, passeert ongeveer 90% van het licht boven 350 nm, maar blokkeert meer dan 90% van het licht onder 300 nm.^[29][30][31] Uit een onderzoek bleek dat autoramen 3-4% van de omgevings UV toestaan ​​te passeren, vooral als de UV groter was dan 380 nm.^[32] Andere soorten autoramen kunnen de transmissie van UV verminderen die groter is dan 335 nm.^[32] Gesmolten kwarts, afhankelijk van de kwaliteit, kan zelfs transparant zijn vacuüm uv golflengten. Kristallijn kwarts en sommige kristallen zoals CAF₂ en MGF₂ Zorg goed naar 150 nm of 160 nm golflengten.^[33]

Wood's Glass is een diep violet-blauw barium-natriumsilicaatglas met ongeveer 9% nikkeloxide ontwikkeld tijdens Eerste Wereldoorlog Om zichtbaar licht te blokkeren voor geheime communicatie. Het maakt zowel infrarood daglicht als ultraviolette nachtelijke communicatie mogelijk door transparant te zijn tussen 320 nm en 400 nm en ook de langere infrarood- en zojuist zichtbare rode golflengten. De maximale UV -transmissie is bij 365 nm, een van de golflengten van kwiklampen.

Kunstmatige bronnen

"Black Lights"

Twee zwarte lichte fluorescerende buizen, die gebruik vertonen. De langere buis is een F15T8/BLB 18 inch, 15 watt buis, weergegeven in de onderste afbeelding in een standaard plug-in fluorescentiebevestiging. De kortere is een F8T5/BLB 12 inch, 8 watt buis, gebruikt in een draagbaar zwart licht dat wordt verkocht als urinedetector.

A Black Light LAMP straalt Long-golf UV-A-straling en weinig zichtbaar licht uit. Fluorescerende zwarte lichtlampen werken op dezelfde manier als andere fluorescentielampen, maar gebruik een fosfor Op het binnenbuisoppervlak dat UV -A -straling uitzendt in plaats van zichtbaar licht. Sommige lampen gebruiken een diepblaas Wood's Glass Optisch filter dat bijna al het zichtbaar licht blokkeert met golflengten langer dan 400 nanometer.^[34] De paarse gloed die door deze buizen wordt afgegeven, is niet de ultraviolet zelf, maar zichtbaar paars licht van de 404 nm spectrale lijn van Mercury die ontsnapt dat door de coating ontsnapt. Andere zwarte lichten gebruiken gewoon glas in plaats van het duurdere glazen van hout, zodat ze er lichtblauw uitzien in het oog tijdens het werken.

Gloeiende zwarte lichten worden ook geproduceerd, met behulp van een filtercoating op de envelop van een gloeilamp die zichtbaar licht absorbeert (Zie onderstaande sectie). Deze zijn goedkoper maar zeer inefficiënt en uitstoten slechts een klein deel van een procent van hun kracht als UV. Kwik zwarte lichten in beoordelingen tot 1 kW met UV-emitterende fosfor en een envelop van Wood's Glass worden gebruikt voor theatrale en concertdisplays.

Zwarte lichten worden gebruikt in toepassingen waarin extern zichtbaar licht moet worden geminimaliseerd; voornamelijk om te observeren fluorescentie, de gekleurde gloed die veel stoffen afgeven wanneer ze worden blootgesteld aan UV -licht. UV - A / UV - B Emitting Lampen worden ook verkocht voor andere speciale doeleinden, zoals lampen en reptiel-man.

Ultraviolette lampen met korte golfen

9 watt kiemdodende UV -lamp, in compacte fluorescerende (cf) vormfactor

Commercial Germicidal Lamp in Butcher Shop

Kortegolf UV -lampen worden gemaakt met een fluorescerende lamp buis zonder fosforcoating, samengesteld uit gesmolten kwarts of vycor, omdat gewoon glas UV - C absorbeert. Deze lampen stoten ultraviolet licht uit met twee pieken in de UV -C -band bij 253,7 nm en 185 nm vanwege de kwik Binnen de lamp, evenals wat zichtbaar licht. Van 85% tot 90% van de UV geproduceerd door deze lampen ligt op 253,7 nm, terwijl slechts 5-10% op 185 nm is.^[35] De gesmolten kwartsbuis passeert de 253,7 nm straling maar blokkeert de 185 nm golflengte. Dergelijke buizen hebben twee of drie keer het UV -C -vermogen van een gewone fluorescentielampbuis. Deze lampen onder de druk hebben een typische efficiëntie van ongeveer 30-40%, wat betekent dat voor elke 100 watt elektriciteit die door de lamp wordt verbruikt, ze ongeveer 30-40 watt totale UV-output zullen produceren. Ze stoten ook blauwachtig wit zichtbaar licht uit, vanwege de andere spectrale lijnen van Mercury. Deze "germicidale" lampen worden veelvuldig gebruikt voor desinfectie van oppervlakken in laboratoria en voedselverwerkingsindustrieën en voor het desinfecteren van watervoorziening.

Gloeilampen

'Black Light' gloeilampen zijn ook gemaakt van een gloeilamp met een filtercoating die het meest zichtbare licht absorbeert. Halogeenlampen met gesmolten kwarts Enveloppen worden gebruikt als goedkope UV -lichtbronnen in het nabije UV -bereik, van 400 tot 300 nm, in sommige wetenschappelijke instrumenten. Vanwege zijn zwart-lichaam spectrum Een gloeilamplamp is een zeer inefficiënte ultraviolette bron, die slechts een fractie van een percentage van zijn energie uitzendt als UV.

Gasontladingslampen

Gespecialiseerde UV gasontladingslampen Het bevatten van verschillende gassen produceren UV -straling op bepaalde spectrale lijnen voor wetenschappelijke doeleinden. Argon en deuterium booglampen worden vaak gebruikt als stabiele bronnen, ofwel raamloos of met verschillende vensters zoals zoals magnesiumfluoride.^[36] Dit zijn vaak de emitterende bronnen in UV -spectroscopieapparatuur voor chemische analyse.

Andere UV -bronnen met meer continue emissiespectra omvatten xenon booglampen (vaak gebruikt als zonlichtsimulatoren), deuterium booglampen, Mercury-xenon booglampen, en metaalhalide booglampen.

De excimeerlamp, een UV -bron die in de vroege jaren 2000 is ontwikkeld, is een toenemend gebruik op wetenschappelijke gebieden. Het heeft de voordelen van hoge intensiteit, hoge efficiëntie en werking bij verschillende golflengtebanden in de vacuüm ultraviolet.

Ultraviolette LED's

Een UV -LED van 380 nanometer maakt een aantal veel voorkomende huishoudelijke artikelen fluoresce.

Lichtgevende dioden (LED's) kunnen worden vervaardigd om straling in het ultraviolette bereik uit te zenden. In 2019, na aanzienlijke vooruitgang gedurende de voorgaande vijf jaar, waren UV -A LED's van 365 nm en langere golflengte beschikbaar, met efficiëntie van 50% bij 1,0 W output. Momenteel zijn de meest voorkomende soorten UV -LED's in golflengten van 395 nm en 365 nm, die beide in het UV -A -spectrum zijn. De nominale golflengte is de piekgolflengte die de LED's uitbreiden, maar licht bij zowel hogere als lagere golflengten zijn aanwezig.

De goedkopere en meer gebruikelijke 395 nm UV -LED's zijn veel dichter bij het zichtbare spectrum en geven een paarse kleur af. Andere UV -LED's dieper in het spectrum staan ​​niet zoveel zichtbaar licht uit^[37] LED's worden gebruikt voor toepassingen zoals UV -uitharding Toepassingen, het opladen van glow-in-the-dark objecten zoals schilderijen of speelgoed, en lichten voor het detecteren van namaakgeld en lichamelijke vloeistoffen. UV -LED's worden ook gebruikt in digitale printtoepassingen en inerte UV -uithardingsomgevingen. Stroomdichtheden die 3 W/cm naderen² (30 kW/m²) zijn nu mogelijk, en dit, in combinatie met recente ontwikkelingen door foto-initiator en harsformulatoren, maakt de uitbreiding van LED-uitgehard UV-materialen waarschijnlijk.

UV -C LED's ontwikkelen zich snel, maar vereisen mogelijk testen om effectieve desinfectie te verifiëren. Citaten voor desinfectie met grote area zijn voor niet-geleide UV-bronnen^[38] bekend als kiemdodende lampen.^[39] Ook worden ze gebruikt als lijnbronnen om te vervangen deuteriumlampen in vloeistofchromatografie instrumenten.^[40]

Ultraviolette lasers

Gaslasers, laserdodes, en Lasers vaste toestand Kan worden vervaardigd om ultraviolette stralen uit te stoten en lasers zijn beschikbaar die het hele UV -bereik bestrijken. De stikstofgaslaser Gebruikt elektronische excitatie van stikstofmoleculen om een ​​balk uit te stoten die meestal UV is. De sterkste ultraviolette lijnen zijn op 337,1 nm en 357,6 nm in golflengte. Een ander type krachtige gaslazers zijn Excimer Lasers. Het zijn veel gebruikte lasers die uitzenden in ultraviolette en vacuüm ultraviolette golflengtebereiken. Momenteel, UV argon-fluoride Excimer -lasers die werken op 193 nm worden routinematig gebruikt in geïntegreerd circuit productie door fotolithografie. De stroom^{[tijdsspanne?]} Golflengtelimiet van productie van coherente UV is ongeveer 126 nm, kenmerkend voor de AR₂* Excimer -laser.

Directe UV-emitterende laserdodes zijn beschikbaar bij 375 nm.^[41] UV-diode-gepompte lasers met vaste toestand zijn aangetoond met behulp van cerium-gedoteerd lithium strontium aluminium fluoridekristallen (CE: Lisaf), een proces ontwikkeld in de jaren 1990 op Lawrence Livermore National Laboratory.^[42] Golflengten korter dan 325 nm worden commercieel gegenereerd in diode-gepompte lasers vaste toestand. Ultraviolette lasers kunnen ook worden gemaakt door toe te passen frequentieconversie naar lasers met een lager frequentie.

Ultraviolette lasers hebben toepassingen in de industrie (lasergravure), geneesmiddel (dermatologie, en keratectomie), chemie (Maldi), Free-Air Secure Communications, computing (Optische opslag), en vervaardiging van geïntegreerde circuits.

Tunable vacuüm ultraviolet (VUV)

De vacuüm ultraviolet (V -UV) band (100 - 200 nm) kan worden gegenereerd door Niet-lineaire 4-golfmenging in gassen door som- of verschilfrequentiemenis van 2 of meer langere golflengtelasers. De generatie wordt over het algemeen gedaan in gassen (bijv. Krypton, waterstof die twee-foton resonant zijn nabij 193 nm)^[43] of metalen dampen (bijv. Magnesium). Door een van de lasers instelbaar te maken, kan de V -UV worden afgestemd. Als een van de lasers resoneert met een overgang in het gas of damp, wordt de V -UV -productie geïntensiveerd. Resonanties genereren echter ook golflengtedispersie, en dus kan de fase -matching het instelbare bereik van het 4 -golfmenging beperken. Verschilfrequentiemixen (d.w.z. f₁ + f₂ − f₃) als een voordeel ten opzichte van het mengen van somfrequenties omdat de fase -matching een grotere afstemming kan bieden.^[43]

In het bijzonder mengen verschilfrequenties met twee fotonen van een ARF (193 nm) Excimer -laser met een instelbare zichtbare of nabij IR -laser in waterstof of Krypton biedt resonant verbeterde instelbare V -UV -bedekking van 100 nm tot 200 nm.^[43] Praktisch het ontbreken van geschikte materialen voor gas / dampcellen boven de lithiumfluoride Cut-off golflengte beperkt het afstemmingsbereik tot langer dan ongeveer 110 nm. Tunable V-EV-golflengten tot 75 nm werden bereikt met behulp van raamvrije configuraties.^[44]

Plasma en synchrotron bronnen van extreme UV

Lasers zijn gebruikt om indirect niet-coherente extreme UV (E-UV) straling op 13,5 nm te genereren voor Extreme ultraviolette lithografie. De E -UV wordt niet uitgestoten door de laser, maar eerder door elektronenovergangen in een extreem hete blik of Xenon -plasma, dat wordt geëxciteerd door een excimeer laser.^[45] Deze techniek vereist geen synchrotron, maar kan UV produceren aan de rand van het röntgenspectrum. Synchrotron lichtbronnen Kan ook alle golflengten van UV produceren, inclusief die aan de grens van de UV- en X -Ray -spectra bij 10 nm.

Menselijke gezondheidsgerelateerde effecten

De impact van ultraviolette straling op menselijke gezondheid heeft gevolgen voor de risico's en voordelen van blootstelling aan de zon en is ook betrokken bij kwesties zoals zoals Fluorescentielampen en gezondheid. Het krijgen van te veel blootstelling aan de zon kan schadelijk zijn, maar bij mate is blootstelling aan de zon gunstig.^[46]

Gunstige effecten

UV -licht (specifiek, UV - B) zorgt ervoor dat het lichaam produceert vitamine D,^[47] wat essentieel is voor het leven. Mensen hebben wat UV -straling nodig om adequate vitamine D -waarden te handhaven. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie:^[48]

Er is geen twijfel dat een beetje zonlicht goed voor je is! Maar 5-15 minuten informele zon blootstelling aan handen, gezicht en armen twee tot drie keer per week tijdens de zomermaanden is voldoende om uw vitamine D -niveaus hoog te houden.

Vitamine D kan ook worden verkregen uit voedsel en suppletie.^[49] Overmatige blootstelling aan de zon heeft echter schadelijke effecten.^[48]

Vitamine D bevordert het creëren van serotonine. De productie van serotonine is in directe verhouding tot de mate van fel zonlicht dat het lichaam ontvangt.^[50] Men denkt dat serotonine sensaties van geluk, welzijn en sereniteit biedt aan mensen.^[51]

Huid condities

UV -stralen behandelen ook bepaalde huidaandoeningen. Moderne fototherapie is gebruikt om succesvol te behandelen psoriasis, eczeem, geelzucht, vitiligo, atopische dermatitisen gelokaliseerd sclerodermie.^[52][53] Bovendien is aangetoond dat UV -licht, in het bijzonder UV -B -straling, induceert celcyclus arresteren keratinocyten, het meest voorkomende type huidcel.^[54] Als zodanig kan zonlichttherapie een kandidaat zijn voor de behandeling van aandoeningen zoals psoriasis en exfoliatieve cheilitis, omstandigheden waarin huidcellen sneller delen dan normaal of noodzakelijk.^[55]

Schadelijke gevolgen

Bij mensen kan overmatige blootstelling aan UV -straling leiden tot acute en chronische schadelijke effecten op het dioptrische systeem van het oog en netvlies. Het risico is hoog verhoogd hoogtes en mensen die in high leven breedtegraad Gebieden waar sneeuw de grond bedekt recht in de vroege zomer- en zonposities, zelfs bij zenit zijn laag, lopen met name het risico.^[56] Huid, de circadianus systeem, en de immuunsysteem kan ook worden beïnvloed.^[57]

Ultraviolette fotonen schaden de DNA Moleculen van levende organismen op verschillende manieren. In één gemeenschappelijke schade, aangrenzend thymine Bases verbinden zich met elkaar, in plaats van over de "ladder". Deze "thymine dimeer"Maakt een uitstulping en het vervormde DNA -molecuul werkt niet goed.

Zonnebrandeffect (zoals gemeten door de UV-index) is het product van het zonlichtspectrum (stralingsintensiteit) en het erythemale werkingsspectrum (huidgevoeligheid) over het bereik van UV -golflengten. De productie van zonnebrand per milliwatt stralingsintensiteit wordt verhoogd met bijna een factor 100 tussen de bijna UV -B -golflengten van 315-295 nm

De differentiële effecten van verschillende golflengten van licht op het menselijke hoornvlies en de huid worden soms het "erythemale actiespectrum" genoemd.^[58] Het actiespectrum laat zien dat UVA geen onmiddellijke reactie veroorzaakt, maar dat UV eerder begint te veroorzaken Fotokeratitis en huid roodheid (met mensen met een lichtere huid die gevoeliger zijn) bij golflengten die beginnen aan het begin van de UVB -band bij 315 nm en snel toenemen tot 300 nm. De huid en ogen zijn het meest gevoelig voor schade door UV bij 265-275 nm, die zich in de onderste UV -C -band bevindt. Bij nog kortere golflengten van UV blijft schade optreden, maar de openlijke effecten zijn niet zo groot met zo weinig doordringend in de atmosfeer. De WHO-standaard ultraviolette index is een veel gepubliceerde meting van de totale sterkte van UV -golflengten die zonnebrand veroorzaken op de menselijke huid, door UV -blootstelling te wegen voor actiespectrumeffecten op een bepaalde tijd en locatie. Deze standaard laat zien dat de meeste zonnebrand plaatsvindt als gevolg van UV bij golflengten nabij de grens van de UV -A- en UV -B -banden.

Huidschade

Overmatige blootstelling aan UV -B -straling kan niet alleen veroorzaken zonnebrand Maar ook enkele vormen van huidkanker. De mate van roodheid en oogirritatie (die grotendeels niet worden veroorzaakt door UV-A) voorspellen echter niet de langetermijneffecten van UV, hoewel ze de directe schade van DNA door ultraviolet weerspiegelen.^[59]

Alle banden van UV -stralingsschade collageen Vezels en versnellen van de huid. Zowel UV - A als UV -B vernietigen vitamine A in de huid, wat verdere schade kan veroorzaken.^[60]

UVB -straling kan directe DNA -schade veroorzaken.^[61] Deze kankerverbinding is een reden voor bezorgdheid over aantasting van de ozonlaag en het ozongat.

De meest dodelijke vorm van huidkanker, kwaadaardig melanoma, wordt meestal veroorzaakt door DNA -schade onafhankelijk van UV -A -straling. Dit kan worden gezien door de afwezigheid van een directe UV -handtekeningmutatie bij 92% van al het melanoom.^[62] Incidentele overbelichting en zonnebrand zijn waarschijnlijk grotere risicofactoren voor melanoom dan matige blootstelling op lange termijn.^[63] UV-C is de hoogst energie, meest-erty type ultraviolette straling en veroorzaakt nadelige effecten die op verschillende manieren mutagene of carcinogeen kunnen zijn.^[64]

In het verleden werd UV -A beschouwd als niet schadelijk of minder schadelijk dan UV -B, maar vandaag is het bekend dat het via huidkanker bijdraagt ​​via huidkanker Indirecte DNA -schade (Vrije radicalen zoals reactieve zuurstofspecies). UV -A kan zeer reactieve chemische tussenproducten genereren, zoals hydroxyl- en zuurstofradicalen, die op hun beurt DNA kunnen beschadigen. De DNA-schade die indirect aan de huid door UV-A is veroorzaakt, bestaat voornamelijk uit enkelstrengige pauzes in DNA, terwijl de schade veroorzaakt door UV-B directe vorming van Thymine dimeren of cytosinedimeren en dubbelstrengs DNA-breuk.^[65] UV - A is immunosuppressief voor het hele lichaam (goed voor een groot deel van de immunosuppressieve effecten van blootstelling aan zonlicht), en is mutagene voor basale cel keratinocyten in de huid.^[66]

UVB -fotonen kunnen directe DNA -schade veroorzaken. UV -B straling opeisen DNA -moleculen in huidcellen, waardoor afwijkende covalente bindingen zich vormen tussen aangrenzende pyrimidine Bases, produceren een dimeer. De meeste UV-geïnduceerde pyrimidinedimeren in DNA worden verwijderd door het proces dat bekend staat als Nucleotide excisie reparatie Dat heeft ongeveer 30 verschillende eiwitten.^[61] Die pyrimidinedimeren die aan dit reparatieproces ontsnappen, kunnen een vorm van geprogrammeerde celdood veroorzaken (apoptose) of kan DNA -replicatiefouten veroorzaken die leiden tot mutatie.

Als een verdediging tegen UV -straling, de hoeveelheid bruine pigment melanine in de huid neemt toe wanneer ze worden blootgesteld aan matig (afhankelijk van huid type) stralingsniveaus; Dit wordt algemeen bekend als een zonbruine. Het doel van melanine is om UV -straling te absorberen en de energie als onschadelijke warmte te verdrijven, waardoor de huid tegen beide wordt beschermd besturen en Indirecte DNA -schade Van de UV. UV -A geeft een snelle kleurtje die dagenlang duurt door melanine te oxideren die al aanwezig was en de release van de melanine van melanocyten. UV -B levert een kleurtje die zich ongeveer 2 dagen in duurt om zich te ontwikkelen omdat het het lichaam stimuleert om meer melanine te produceren.

Sunscreen Safety Debate

Demonstratie van het effect van zonnebrandcrème. Het gezicht van de man heeft alleen zonnebrandcrème aan zijn rechterkant. De linker afbeelding is een regelmatige foto van zijn gezicht; De juiste afbeelding is van gereflecteerd UV -licht. De zijkant van het gezicht met zonnebrandcrème is donkerder omdat het zonnebrandcrème het UV -licht absorbeert.

Medische organisaties bevelen aan dat patiënten zichzelf beschermen tegen UV -straling door te gebruiken zonnescherm. Van vijf zonnebrandcrème -ingrediënten is aangetoond dat ze muizen beschermen tegen huidtumoren. Echter, Sommige zonnebrandcrème chemicaliën produceer potentieel schadelijke stoffen als ze worden verlicht tijdens contact met levende cellen.^[67][68] De hoeveelheid zonnebrandcrème die in de onderste lagen van de huid doordringt, kan groot genoeg zijn om schade te veroorzaken.^[69]

Zonnebrandcrème vermindert de directe DNA -schade die zonnebrand veroorzaakt, door UV -B te blokkeren en de gebruikelijke SPF -beoordeling geeft aan hoe effectief deze straling is geblokkeerd. SPF wordt daarom ook UVB-PF genoemd, voor "UV-B-beveiligingsfactor".^[70] Deze beoordeling biedt echter geen gegevens over belangrijke bescherming tegen UVA,^[71] die niet in de eerste plaats zonnebrand veroorzaakt, maar nog steeds schadelijk is, omdat het indirecte DNA -schade veroorzaakt en ook als carcinogeen wordt beschouwd. Verschillende studies suggereren dat de afwezigheid van UV-A-filters de oorzaak kan zijn van de hogere incidentie van melanoom bij zonnebrandgebruikers in vergelijking met niet-gebruikers.^{[72][73][74][75][76]} Sommige zonnebrandcrème bevatten titaniumdioxide, zinkoxide, en Avobenzone, die helpen beschermen tegen UV -A -stralen.

De fotochemische eigenschappen van melanine maken het een uitstekende fotoprotectant. Zonnebrandcrème chemicaliën kunnen echter de energie van de geëxciteerde toestand niet zo efficiënt dissiperen als melanine en daarom, als zonnebrandcrème ingrediënten in de onderste huidlagen doordringen, de hoeveelheid van de hoeveelheid reactieve zuurstofsoorten kan worden verhoogd.^{[77][67][68][78]} De hoeveelheid zonnebrandcrème die door de stratum corneum Kan al dan niet groot genoeg zijn om schade te veroorzaken.

In een experiment van Hanson et al. dat werd gepubliceerd in 2006, het bedrag van schadelijk reactieve zuurstofsoorten (ROS) werd gemeten in onbehandelde en in zonnebrandcrème behandelde huid. In de eerste 20 minuten had de film van zonnebrandcrème een beschermend effect en was het aantal ROS -soorten kleiner. Na 60 minuten was de hoeveelheid geabsorbeerde zonnebrandcrème echter zo hoog dat de hoeveelheid ROS hoger was in de met zonnebrandcrème behandelde huid dan in de onbehandelde huid.^[77] De studie geeft aan dat zonnebrandcrème binnen 2 uur opnieuw moet worden toegepast om te voorkomen dat UV-licht doordringt tot door zonnebrandcrème doordrenkte levende huidcellen.^[77]

Verergering van bepaalde huidaandoeningen

Ultraviolette straling kan verschillende huidaandoeningen en ziekten verergeren, waaronder^[79] Systemische lupus erythematosus, Syndroom van Sjogren, Sinear Usher -syndroom, rosacea, dermatomyositis, Darier's ziekte, Kindler - WEARY SYNDROME en Porokeratose.^[80]

Oogschade

Tekenen worden vaak gebruikt om te waarschuwen voor het gevaar van sterke UV -bronnen.

Het oog is het meest gevoelig voor schade door UV in de onderste UV -C -band bij 265-275 nm. Straling van deze golflengte is bijna afwezig in zonlicht, maar wordt gevonden in lasser booglichten en andere kunstmatige bronnen. Blootstelling hieraan kan "lasser's flash" of "boog eye" veroorzaken (Fotokeratitis) en kan leiden tot staar, pterygium en Pinguecula vorming. In mindere mate veroorzaakt UV -B in zonlicht van 310 tot 280 nm ook fotokokeratitis ("sneeuwblindheid"), en de hoornvlies, de lens, en de netvlies kan worden beschadigd.^[81]

Beschermende brillen is gunstig voor degenen die worden blootgesteld aan ultraviolette straling. Aangezien licht de ogen van de zijkanten kan bereiken, is de bescherming van het volledige dekking meestal gerechtvaardigd als er een verhoogd risico op blootstelling is, zoals bij bergbeklimmen op grote hoogte. Bergbeklimmers worden blootgesteld aan hoger dan gewone niveaus van UV-straling, zowel omdat er minder atmosferische filtering is als vanwege reflectie van sneeuw en ijs.^[82][83] Gewoon, onbehandeld bril geef wat bescherming. De meeste plastic lenzen bieden meer bescherming dan glazen lenzen, omdat, zoals hierboven opgemerkt, glas transparant is voor UV -A en het gewone acrylplastic dat voor lenzen wordt gebruikt, minder is. Sommige plastic lensmaterialen, zoals polycarbonaat, Blokkeer de meeste UV inherent.^[84]

Degradatie van polymeren, pigmenten en kleurstoffen

UV beschadigd polypropyleen touw (links) en nieuw touw (rechts)

UV -degradatie is een vorm van polymeerafbraak Dat treft van invloed op kunststoffen die worden blootgesteld zonlicht. Het probleem verschijnt als verkleuring of vervaging, kraken, verlies van sterkte of desintegratie. De effecten van aanval nemen toe met blootstellingstijd en zonlichtintensiteit. De toevoeging van UV -absorbers remt het effect.

IR -spectrum met carbonylabsorptie als gevolg van UV -afbraak van polyethyleen

Gevoelige polymeren omvatten thermoplasten en speciale vezels zoals aramids. UV -absorptie leidt tot afbraak van keten en verlies van sterkte op gevoelige punten in de kettingstructuur. Aramid -touw moet worden afgeschermd met een schede van thermoplast als het de sterkte wil behouden.

Veel pig en kleurstoffen absorbeer UV en verander van kleur, dus schilderijen en textiel heeft mogelijk extra bescherming nodig, zowel tegen zonlicht als fluorescentielampen, twee veel voorkomende bronnen van UV -straling. Raamglas absorbeert wat schadelijke UV, maar waardevolle artefacten hebben extra afscherming nodig. Veel musea plaatsen zwarte gordijnen waterverfschilderijen en oude textiel bijvoorbeeld. Omdat aquarellen zeer lage pigmentniveaus kunnen hebben, hebben ze extra bescherming nodig tegen UV. Verschillende vormen van Foto -framing -glas, inclusief acryl (plexiglas), laminaten en coatings, bieden verschillende graden van UV (en zichtbaar licht) bescherming.

Toepassingen

Vanwege het vermogen om chemische reacties te veroorzaken en op te wekken fluorescentie In materialen heeft ultraviolette straling een aantal toepassingen. De volgende tabel^[85] Geeft een aantal toepassingen van specifieke golflengtebanden in het UV -spectrum

• 13,5 nm: Extreme ultraviolette lithografie
• 30–200 nm: Foto -ionisatie, ultraviolette foto -elektronenspectroscopie, standaard geïntegreerd circuit fabriceren door fotolithografie
• 230–365 nm: Uv-id, label volgen, barcodes
• 230–400 nm: Optisch sensoren, verschillende instrumenten
• 240–280 nm: Desinfectie, ontsmetting van oppervlakken en water (DNA Absorptie heeft een piek bij 260 nm), kiemdodende lampen^[39]
• 200–400 nm: Forensische analyse, drugsdetectie
• 270–360 nm: Eiwit analyse, DNA sequentie, Drugsontdekking
• 280–400 nm: Medische beeldvorming van cellen
• 300–320 nm: Lichttherapie in de geneeskunde
• 300–365 nm: Uitharding van polymeren en printer -inkten
• 350–370 nm: Bug zappers (Vliegen worden het meest aangetrokken tot licht bij 365 nm)^[86]

Fotografie

Een portret genomen met alleen UV -licht tussen de golflengten van 335 en 365 nanometers.

Fotografische film reageert op ultraviolette straling, maar de glazen lenzen van camera's blokkeren meestal straling korter dan 350 nm. Iets gele UV-blokkerende filters worden vaak gebruikt voor buitenfotografie om ongewenste bluing en overbelichting door UV-stralen te voorkomen. Voor fotografie in de nabije UV kunnen speciale filters worden gebruikt. Fotografie met golflengten korter dan 350 nm vereist speciale kwartslenzen die de straling niet absorberen.Digitale camera'ssensoren kunnen interne filters hebben die UV blokkeren om de nauwkeurigheid van de kleur weergeven. Soms kunnen deze interne filters worden verwijderd, of kunnen ze afwezig zijn en bereidt een extern zichtbaar lichtfilter de camera voor op fotografie van de nabije UV. Een paar camera's zijn ontworpen voor gebruik in de UV.

Fotografie door gereflecteerde ultraviolette straling is nuttig voor medische, wetenschappelijke en forensische onderzoeken, in toepassingen die zo wijdverbreid zijn als het detecteren van blauwe plekken van huid, wijzigingen van documenten of restauratiewerkzaamheden op schilderijen. Fotografie van de fluorescentie geproduceerd door ultraviolette verlichting maakt gebruik van zichtbare golflengten van licht.

Aurora bij Jupiter's Noordpool zoals te zien in ultraviolet licht door de Hubble Space Telescope.

In ultraviolette astronomie, metingen worden gebruikt om de chemische samenstelling van het interstellaire medium te onderscheiden en de temperatuur en samenstelling van sterren. Omdat de ozonlaag veel UV -frequenties blokkeert om telescopen op het aardoppervlak te bereiken, worden de meeste UV -waarnemingen gemaakt van de ruimte.

Elektrische en elektronica -industrie

Corona ontlading Op elektrische apparaten kan worden gedetecteerd door zijn ultraviolette emissies. Corona veroorzaakt afbraak van elektrische isolatie en emissie van ozon en stikstofoxide.^[87]

EProms (Wisable programmeerbaar alleen-lezen geheugen) worden gewist door blootstelling aan UV-straling. Deze modules hebben een transparant (kwarts) venster op de bovenkant van de chip waarmee de UV -straling erin mogelijk is.

Fluorescerende kleurstofgebruik

Kleurloos fluorescerende kleurstoffen die blauw licht onder UV uitzenden, worden toegevoegd als Optische Brighteners naar papier en stoffen. Het blauwe licht dat door deze agenten wordt uitgestoten, gaat gele tinten tegen die aanwezig kunnen zijn en ervoor zorgen dat de kleuren en blanken witter of helderder worden gekleurd.

UV -fluorescerende kleurstoffen die gloeien in de primaire kleuren worden gebruikt in verf, papieren en textiel om de kleur onder daglichtverlichting te verbeteren of om speciale effecten te bieden wanneer u wordt aangestoken met UV -lampen. Blacklight Paints die kleurstoffen bevatten die onder UV gloeien worden gebruikt in een aantal kunst en esthetische toepassingen.

Pretusparken gebruiken vaak UV -verlichting om te fluoresce ride -illustraties en achtergronden. Dit heeft vaak de bijwerking van het veroorzaken van de witte kleding van de rijder om licht te gloeien.

Een vogel verschijnt op veel Visa -creditcards wanneer ze worden vastgehouden onder een UV -lichtbron

Om te helpen voorkomen vervalsing van valuta, of vervalsing van belangrijke documenten zoals rijbewijzen en paspoorten, het papier kan een UV bevatten watermerk of fluorescerende multicolor vezels die zichtbaar zijn onder ultraviolet licht. Postzegels zijn getagd met een fosfor die onder UV -stralen gloeit om automatische detectie van de stempel en het gezicht van de letter mogelijk te maken.

UV -fluorescerend kleurstoffen worden in veel toepassingen gebruikt (bijvoorbeeld, bijvoorbeeld biochemie en forensisch). Enkele merken van pepperspray zal een onzichtbare chemische stof (UV-kleurstof) achterlaten die niet gemakkelijk kan worden afgewassen op een peper-spray-aanvaller, die de politie zou helpen de aanvaller later te identificeren.

In sommige soorten niet-destructief onderzoek UV stimuleert fluorescerende kleurstoffen om defecten te benadrukken in een breed scala aan materialen. Deze kleurstoffen kunnen worden gedragen in oppervlakte-brekende defecten door capillaire actie (Vloeibele penetrantinspectie) of ze kunnen gebonden zijn aan ferrietdeeltjes die zijn gevangen in magnetische lekkagevelden in ferromaterialen (magnetische deeltjesinspectie).

Analytisch gebruik

Forensisch

UV is een onderzoeksinstrument op de plaats delict die nuttig is bij het vinden en identificeren van lichamelijke vloeistoffen zoals sperma, bloed en speeksel.^[88] Ejaculeerde vloeistoffen of speeksel kunnen bijvoorbeeld worden gedetecteerd door krachtige UV-bronnen, ongeacht de structuur of kleur van het oppervlak waarop de vloeistof wordt afgezet.^[89] UV -vis microspectroscopie wordt ook gebruikt om sporenbevestiging te analyseren, zoals textielvezels en verfchips, evenals in vraag documenten.

Andere toepassingen zijn de authenticatie van verschillende verzamelobjecten en kunst en het detecteren van namaakvaluta. Zelfs materialen die niet speciaal zijn gemarkeerd met UV-gevoelige kleurstoffen, kunnen onderscheidende fluorescentie hebben onder blootstelling aan UV of kunnen fluoresceren anders onder korte golf versus lange golf ultraviolet.

Verbetering van het contrast van inkt

Met behulp van multi-spectrale beeldvorming is het mogelijk om onleesbaar te lezen papyrus, zoals de verbrande papyri van de Villa van de papyri of van Oxyrhynchus, of de Archimedes palimpsest. De techniek omvat het maken van foto's van het onleesbare document met behulp van verschillende filters in het infrarood- of ultraviolette bereik, fijn afgestemd om bepaalde golflengten van licht vast te leggen. Aldus kan het optimale spectrale gedeelte worden gevonden voor het onderscheiden van inkt van papier op het papyrusoppervlak.

Eenvoudige NUV-bronnen kunnen worden gebruikt om vervaagd ijzergebaseerd te benadrukken inkt Aan velijn.^[90]

Sanitaire naleving

Na een trainingsoefening met nep lichaamssappen, een zorgverlener Persoonlijke beschermende apparatuur wordt gecontroleerd met ultraviolet licht om onzichtbare druppels vloeistoffen te vinden. Deze vloeistoffen kunnen dodelijke virussen of andere verontreiniging bevatten.

Ultraviolet licht helpt bij het detecteren van organische materiaalafzettingen die op oppervlakken blijven waar periodiek reinigen en ontsmetten kan zijn mislukt. Het wordt gebruikt in de hotelindustrie, productie en andere industrieën waar niveaus van netheid of verontreiniging zijn geïnspecteerd.^{[91][92][93][94]}

Meerjarige nieuwsfuncties voor veel televisienieuwsorganisaties betrekken een onderzoeksverslaggever met behulp van een soortgelijk apparaat om onhygiënische omstandigheden in hotels, openbare toiletten, handrails en dergelijke te onthullen.^[95][96]

Chemie

UV/VIS -spectroscopie wordt veel gebruikt als een techniek in chemie analyseren chemische structuur, de meest opvallende is geconjugeerde systemen. UV -straling wordt vaak gebruikt om een ​​bepaald monster te prikkelen waarbij de fluorescerende emissie wordt gemeten met een spectrofluorometer. In biologisch onderzoek wordt UV -straling gebruikt voor Kwantificering van nucleïnezuren of eiwitten. In milieuchemie kan UV -straling ook worden gebruikt om te detecteren Verontreinigingen van opkomende bezorgdheid in watermonsters.^[97]

In de toepassingen van vervuilingscontrole worden ultraviolette analysatoren gebruikt om emissies van stikstofoxiden, zwavelverbindingen, kwik en ammoniak te detecteren, bijvoorbeeld in het rookgas van fossiele stroomplanten.^[98] Ultraviolette straling kan dunne wens detecteren gemorste olie op water, hetzij door de hoge reflectiviteit van oliefilms bij UV -golflengten, fluorescentie van verbindingen in olie, of door absorberen van UV gecreëerd door Raman verstrooiing in water.^[99]

Een verzameling minerale monsters fluorescerend briljant bij verschillende golflengten zoals te zien terwijl ze worden bestraald door UV -licht.

Ultraviolette lampen worden ook gebruikt als onderdeel van de analyse van sommigen mineralen en edelsteen.

Materiële wetenschap gebruikt

Brand detectie

Over het algemeen gebruiken ultraviolette detectoren ofwel een solid-state apparaat, zoals een op basis van gebaseerd silicium carbide of aluminium nitride, of een met gas gevulde buis als het detectie-element. UV -detectoren die gevoelig zijn voor UV in enig deel van het spectrum reageren op bestraling door zonlicht en kunstlicht. Een brandende waterstofvlam straalt bijvoorbeeld sterk uit in het bereik van 185- tot 260-nanometer en slechts zeer zwak in de IR regio, terwijl een kolenbrand zeer zwak uitstrekt in de UV -band maar toch sterk bij IR -golflengten; Aldus is een branddetector die werkt met behulp van zowel UV- als IR -detectoren betrouwbaarder dan één met alleen een UV -detector. Vrijwel alle branden stoten er een paar uit bestraling in de UVC -band, terwijl de ZonDe straling van deze band wordt geabsorbeerd door de de atmosfeer van de aarde. Het resultaat is dat de UV -detector "zonne -blind" is, wat betekent dat deze geen alarm zal veroorzaken in reactie op straling van de zon, dus deze kan gemakkelijk zowel binnen als buiten worden gebruikt.

UV -detectoren zijn gevoelig voor de meeste branden, inclusief koolwaterstoffen, metalen, zwavel, waterstof, hydrazine, en ammoniak. Booglassen, elektrische bogen, bliksem, röntgenstralen Gebruikt in niet -destructieve metalen testapparatuur (hoewel dit zeer onwaarschijnlijk is), en radioactieve materialen kunnen niveaus produceren die een UV -detectiesysteem activeren. De aanwezigheid van UV-absorberende gassen en dampen zal de UV-straling van een brand verzwakken, wat het vermogen van de detector om vlammen te detecteren nadelig beïnvloeden. Evenzo zal de aanwezigheid van een oliemist in de lucht of een oliefilm op het detectorvenster hetzelfde effect hebben.

Fotolithografie

Ultraviolette straling wordt gebruikt voor een zeer fijne resolutie fotolithografie, een procedure waarbij een chemische stof die een fotoresist wordt genoemd, wordt blootgesteld aan UV -straling die door een masker is gegaan. De blootstelling zorgt ervoor dat chemische reacties optreden in de fotoresist. Na verwijdering van ongewenste fotoresist blijft een patroon bepaald door het masker op het monster. Er kunnen stappen worden ondernomen om te "etsen", af te zetten of anderszins gebieden van het monster te wijzigen waar geen fotoresist overblijft.

Fotolithografie wordt gebruikt bij de productie van halfgeleiders, geïntegreerd circuit componenten,^[100] en printplaten. Fotolithografieprocessen die worden gebruikt om elektronische geïntegreerde circuits te fabriceren, gebruiken momenteel 193 nm UV en zijn experimenteel met behulp van 13,5 nm UV voor Extreme ultraviolette lithografie.

Polymeren

Elektronische componenten die een duidelijke transparantie vereisen voor licht om te verlaten of binnen te komen (fotovoltaïsche panelen en sensoren) kunnen worden gepot met behulp van acrylharsen die zijn genezen met behulp van UV -energie. De voordelen zijn lage VOC -emissies en snel uitharden.

Effecten van UV op afgewerkte oppervlakken in 0, 20 en 43 uur.

Bepaalde inkten, coatings, en lijmen zijn geformuleerd met foto -initiatoren en harsen. Wanneer blootgesteld aan UV -licht, polymerisatie komt voor, en dus verharden of genezen de lijmen, meestal binnen enkele seconden. Toepassingen zijn onder meer glazen en plastic binding, glasvezel coatings, de coating van vloeren, UV -coating en papieren afwerkingen in offset afdrukken, tandvullingen en decoratieve vingernagel "gels".

UV -bronnen voor UV -uithardingstoepassingen omvatten UV -lampen, UV LED's, en uiteenvallen flitslampen. Snelle processen zoals Flexo of Offset-afdrukken vereisen een lichte intensiteitslicht gericht via reflectoren op een bewegend substraat en medium zo hoge druk Hg (Mercurius) of Fe (ijzer, gedoteerd) gebaseerde lampen worden gebruikt, bekrachtigd met elektrische bogen of magnetrons. Fluorescentielampen en LED's met onderste kracht kunnen worden gebruikt voor statische toepassingen. Kleine hogedruklampen kunnen licht gefocust hebben en naar het werkgebied worden doorgebracht via vloeistofgevulde of vezeloptische lichtgidsen.

De impact van UV op polymeren wordt gebruikt voor het wijzigen van de (ruwheid en hydrofobiciteit) van polymeeroppervlakken. Bijvoorbeeld een polymethylmethacrylaat) Het oppervlak kan worden afgevlakt door vacuüm ultraviolet.^[101]

UV-straling is nuttig bij het voorbereiden van lage oppervlakte-energie polymeren voor lijmen. Polymeren die worden blootgesteld aan UV zullen oxideren, waardoor de oppervlakte -energie van het polymeer. Zodra de oppervlakte -energie van het polymeer is verhoogd, is de binding tussen de lijm en het polymeer sterker.

Biologie-gerelateerd gebruik

Luchtzuivering

Met behulp van een katalytische chemische reactie van titaniumdioxide en UVC -blootstelling, oxidatie van organische stoffen bekeerden pathogenen, vervuilen, en gietvorm sporen in onschadelijke inerte bijproducten. De reactie van titaniumdioxide en UVC is echter geen recht pad. Enkele honderden reacties treden op voorafgaand aan het stadium van de inerte bijproducten en kunnen de resulterende reactie belemmeren die formaldehyde, aldehyde en andere VOC's op weg naar een laatste fase creëert. Het gebruik van titaniumdioxide en UVC vereist dus zeer specifieke parameters voor een succesvol resultaat. Het reinigingsmechanisme van UV is een fotochemisch proces. Verontreinigingen in de binnenomgeving zijn bijna volledig op organische koolstofgebaseerde verbindingen, die afbreken wanneer ze worden blootgesteld aan UV met een hoge intensiteit bij 240 tot 280 nm. Ultraviolette straling van korte golf kan DNA vernietigen in levende micro-organismen.^[102] De effectiviteit van UVC is direct gerelateerd aan intensiteit en belichtingstijd.

Er is ook aangetoond dat UV gasvormige verontreinigingen zoals koolmonoxide en VOS.^{[103][104][105]} UV -lampen die uitstralen bij 184 en 254 nm kunnen lage concentraties van verwijderen koolwaterstoffen en koolmonoxide Als de lucht wordt gerecycled tussen de kamer en de lampkamer. Deze opstelling voorkomt de introductie van ozon in de behandelde lucht. Evenzo kan lucht worden behandeld door te passeren door een enkele UV -bron die werkt bij 184 nm en over ijzer pentaoxide gepasseerd om de ozon geproduceerd door de UV -lamp te verwijderen.

Sterilisatie en desinfectie

Een lagedrukkap van lagedrukkaps overspoelt de binnenkant van de binnenkant van een kap met kortgolf UV -licht wanneer niet in gebruik, sterilisatie Microbiologische verontreinigingen van bestraalde oppervlakken.

Ultraviolette lampen zijn gewend aan steriliseren Workspaces en tools die worden gebruikt in biologielaboratoria en medische voorzieningen. Commercieel verkrijgbare lage druk kwik-damplampen Stuur ongeveer 86% van hun straling uit bij 254 nanometer (NM), waarbij 265 nm de piekkiemdicide effectiviteitscurve is. UV bij deze kiemdodende golflengten beschadigen het DNA/RNA van een micro -organisme zodat het niet kan reproduceren, waardoor het onschadelijk is (hoewel het organisme mogelijk niet wordt gedood).^[106] Aangezien micro -organismen kunnen worden afgeschermd tegen ultraviolette stralen in kleine scheuren en andere gearceerde gebieden, worden deze lampen alleen gebruikt als aanvulling op andere sterilisatietechnieken.

UV-C LED's zijn relatief nieuw op de commerciële markt en wint aan populariteit.^{[mislukte verificatie][107]} Vanwege hun monochromatische aard (± 5 nm)^{[mislukte verificatie]} Deze LED's kunnen zich richten op een specifieke golflengte die nodig is voor desinfectie. Dit is vooral belangrijk wetende dat ziekteverwekkers variëren in hun gevoeligheid voor specifieke UV -golflengten. LED's zijn kwikvrij, direct aan/uit en hebben de hele dag door onbeperkt fietsen.^[108]

Desinfectie Het gebruik van UV -straling wordt vaak gebruikt in afvalwater behandelingstoepassingen en vindt een verhoogd gebruik bij gemeentelijk drinken water behandeling. Veel bottelaars van Spring Water gebruiken UV -desinfectieapparatuur om hun water te steriliseren. Zonne -water desinfectie^[109] is onderzocht naar goedkoop behandeld met verontreinigd water met behulp van natuurlijk zonlicht. De UV-A bestraling en verhoogde watertemperatuurdoodorganismen in het water.

Ultraviolette straling wordt in verschillende voedselprocessen gebruikt om ongewenst te doden micro -organismen. UV kan worden gebruikt pasteuriseren Vruchtensappen door het sap over een ultraviolette bron met hoge intensiteit te stromen. De effectiviteit van een dergelijk proces hangt af van de UV absorptie van het sap.

Pulsed Light (PL) is een techniek om micro-organismen op oppervlakken te doden met behulp van pulsen van een intens breed spectrum, rijk aan UV-C tussen 200 en 280 nm. Gepulseerd licht werkt met Xenon flashlampen Dat kan meerdere keren per seconde flitsen produceren. Desinfectierobots Gebruik gepulseerde UV.^[110]

Biologisch

Sommige dieren, waaronder vogels, reptielen en insecten zoals bijen, kunnen bijna-ultraviolette golflengten zien. Veel fruit, bloemen en zaden vallen sterker op van de achtergrond in ultraviolette golflengten in vergelijking met het gezichtsvermogen van de mens. Schorpioenen gloeien of nemen een gele tot groene kleur aan onder UV -verlichting, waardoor hij helpt bij de controle van deze spinachters. Veel vogels hebben patronen in hun verenkleed die onzichtbaar zijn bij gebruikelijke golflengten maar waarneembaar in ultraviolet, en de urine en andere secreties van sommige dieren, waaronder honden, katten en mensen, zijn veel gemakkelijker te herkennen met ultraviolet. Urinevoorsporen van knaagdieren kunnen worden gedetecteerd door ongediertebestrijdingstechnici voor een goede behandeling van aangetaste woningen.

Vlinders gebruiken ultraviolet als een communicatie systeem voor seksherkenning en paringsgedrag. Bijvoorbeeld in de Colias Eurytheme Vlinder, mannen vertrouwen op visuele signalen om vrouwen te lokaliseren en te identificeren. In plaats van chemische stimuli te gebruiken om partners te vinden, worden mannen aangetrokken tot de ultraviolet-reflecterende kleur van vrouwelijke achtervleugels.^[111] In Pieris napi Butterflies werd aangetoond dat vrouwen in Noord-Finland met minder UV-straling aanwezig in het milieu sterkere UV-signalen bezaten om hun mannen aan te trekken dan die die zich voordeden verder naar het zuiden. Dit suggereerde dat het evolutionair moeilijker was om de UV-gevoeligheid van de ogen van de mannen te vergroten dan om de UV-signalen die door de vrouwtjes worden uitgezonden te vergroten.^[112]

Veel insecten gebruiken de ultraviolette golflengtemissies van celestiale objecten als referenties voor vluchtnavigatie. Een lokale ultraviolette emitter zal normaal het navigatieproces verstoren en zal uiteindelijk het vliegende insect aantrekken.

Entomoloog gebruikt een UV -licht om te verzamelen kevers in Chaco, Paraguay.

De groen fluorescerend eiwit (GFP) wordt vaak gebruikt in genetica als een marker. Veel stoffen, zoals eiwitten, hebben significante lichtabsorptiebanden in de ultraviolet die interessant zijn in biochemie en aanverwante gebieden. UV-capabele spectrofotometers zijn gebruikelijk in dergelijke laboratoria.

Ultraviolette vallen genoemd Bug zappers worden gebruikt om verschillende kleine vliegende insecten te elimineren. Ze worden aangetrokken door de UV en worden gedood met behulp van een elektrische schok, of gevangen zodra ze in contact komen met het apparaat. Verschillende ontwerpen van ultraviolette stralingsvallen worden ook gebruikt door entomologen voor verzamelen nacht- insecten tijdens faunistisch onderzoeksstudies.

Therapie

Ultraviolette straling is nuttig bij de behandeling van huid condities zoals psoriasis en vitiligo. Blootstelling aan UVA, terwijl de huid hyper-fotosensitief is door te nemen psoralens is een effectieve behandeling voor psoriasis. Vanwege het potentieel van psoralens om schade aan de lever, PUVA -therapie Kan slechts een beperkt aantal keren gedurende het leven van een patiënt worden gebruikt.

UVB -fototherapie vereist geen aanvullende medicijnen of actuele voorbereidingen voor het therapeutische voordeel; Alleen de blootstelling is nodig. Fototherapie kan echter effectief zijn bij gebruik in combinatie met bepaalde actuele behandelingen zoals Anthralin, koolteer en vitamine A en D -derivaten, of systemische behandelingen zoals methotrexaat en Soriataan.^[113]

Herpetologie

Reptielen UVB nodig voor biosynthese van vitamine D en andere metabole processen.^[114] Specifiek cholecalciferol (vitamine D3), dat nodig is voor basic cellulair / neuraal functioneren, evenals het gebruik van calcium voor bot- en eierproductie. De UVA -golflengte is ook zichtbaar voor veel reptielen en kan een belangrijke rol spelen in hun vermogen overleven in het wild en in visuele communicatie tussen individuen. Daarom moet in een typische reptielenbehuizing een fluorescerende UV A / B -bron (bij de juiste sterkte / spectrum voor de soort) beschikbaar zijn voor velen^[welke?] gevangen soorten om te overleven. Eenvoudige suppletie met cholecalciferol (Vitamine D3) zal niet genoeg zijn, omdat er een compleet biosynthetisch pad is^[welke?] dat is "sprongfrogged" (risico's van mogelijke overdoses), de tussenliggende moleculen en metabolieten^[welke?] Speel ook belangrijke functies in de gezondheid van dieren. Natuurlijk zonlicht op de juiste niveaus zal altijd superieur zijn aan kunstmatige bronnen, maar dit is misschien niet mogelijk voor keepers in verschillende delen van de wereld.

Het is een bekend probleem dat hoge outputniveaus van het UVA -deel van het spectrum zowel cellulaire als DNA -schade aan gevoelige delen van hun lichaam kunnen veroorzaken - vooral de ogen waar blindheid het resultaat is van een onjuist gebruik en plaatsing van UVA/B -bron Fotokeratitis. Voor veel keepers moet er ook een bepaling zijn voor een adequate warmtebron, dit heeft geresulteerd in de marketing van warmte- en lichte "combinatie" -producten. Keepers moeten voorzichtig zijn met deze "combinatie" licht/ warmte- en UVA/ B -generatoren, ze stoten meestal hoge niveaus van UVA uit met lagere niveaus van UVB die zijn ingesteld en moeilijk te controleren, zodat dieren hun behoeften kunnen laten voldoen. Een betere strategie is om individuele bronnen van deze elementen te gebruiken en dus kunnen ze door de keepers worden geplaatst en gecontroleerd voor het maximale voordeel van de dieren.^[115]

Evolutionaire betekenis

De evolutie van vroege reproductieve eiwitten en enzymen wordt toegeschreven in moderne modellen van evolutietheorie naar ultraviolette straling. UVB oorzaken thymine basenparen naast elkaar in genetische sequenties om samen te binden Thymine dimeren, een verstoring in de streng die reproductieve enzymen niet kunnen kopiëren. Dit leidt tot frameshifting tijdens genetische replicatie en eiwitsynthese, meestal doden van de cel. Vóór de vorming van de UV-blokkerende ozonlaag, wanneer vroeg prokaryoten naderden het oppervlak van de oceaan, ze stierven bijna altijd uit. De weinigen die overleefden hadden enzymen ontwikkeld die het genetische materiaal hebben gevolgd en verwijderd Thymine dimeren door Nucleotide excisie reparatie enzymen. Veel enzymen en eiwitten die bij modern betrokken zijn mitose en meiosis zijn vergelijkbaar met reparatie -enzymen en worden verondersteld te zijn ontwikkeld modificaties van de enzymen die oorspronkelijk worden gebruikt om DNA -schade te overwinnen veroorzaakt door UV.^[116]

Fotobiologie

Fotobiologie is de wetenschappelijke studie van de gunstige en schadelijke interacties van niet-ioniserende straling in levende organismen, conventioneel afgebakend rond 10 eV, de eerste ionisatie-energie van zuurstof. UV varieert ongeveer van 3 tot 30 eV in energie. Daarom vermaakt Photobiology sommigen, maar niet alle, van het UV -spectrum.

Zie ook

Referenties

Verder lezen

• Hu, s; Ma, f; Collado-Mesa, F; Kirsner, R. S. (juli 2004). "UV -straling, breedtegraad en melanoom in Amerikaanse Hispanics en zwarten". Boog. Dermatol. 140 (7): 819–824. doen:10.1001/Archderm.140.7.819. Pmid 15262692.
• Strauss, CEM; Funk, DJ (1991). "Groot -Lie instelbare verschil-frequentie-generatie van VUV met behulp van twee-fotonenresonanties in H2 en KR". Optische letters. 16 (15): 1192–4. Bibcode:1991optl ... 16.1192s. doen:10.1364/ol.16.001192. Pmid 19776917.
• Hockberger, Philip E. (2002). "Een geschiedenis van ultraviolette fotobiologie voor mensen, dieren en micro -organismen". Fotochemie en fotobiologie. 76 (6): 561–569. doen:10.1562/0031-8655 (2002) 0760561aHoupf2.0.co2. Pmid 12511035. S2CID 222100404.
• Allen, Jeannie (6 september 2001). Ultraviolette straling: hoe het het leven op aarde beïnvloedt. Earth Observatory. NASA, VS.

Externe links

• Media gerelateerd aan ultraviolet licht bij Wikimedia Commons
• De woordenboekdefinitie van ultraviolet bij Wiktionary