Ультрафиолетовое излучение

30 ноября 2021

Содержание

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

История открытия

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0b/ritter-johann-wilhelm-1804.jpg/150px-ritter-johann-wilhelm-1804.jpgПосле того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и далее противоположного конца видимого спектра, с длинами волн короче, чем у излучения 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 учёные, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трёх отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента.

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

Что означает само название «ультрафиолет»?

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

Откуда возникает ультрафиолетовое излучение?

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

В промышленности УФ-излучение образуется при сварочных работах, причем его уровень настолько высок, что может привести к серьезному повреждению глаз и кожи, поэтому применение защитных средств предписано как обязательное для сварщиков.Флюоресцентные лампы, широко используемые для освещения на работе и дома, также являются источниками УФ-излучения, но уровень последнего очень незначителен и не представляет серьезной опасности.Галогеновые лампы, которые также применяются для освещения, дают свет с УФ-составляющей.

Если человек находится близко от галогеновой лампы без защитного колпака или экрана, то уровень УФ-излучения может вызвать у него серьезные проблемы с глазами.

От чего зависит интенсивность воздействия ультрафиолета?

Его интенсивность зависит от многих факторов.

1.Высота солнца над горизонтом меняется в зависимости от времени года и суток.Летом в дневные часы интенсивность УФ-B-излучения максимальна.

Существует простое правило: когда ваша тень короче, чем ваш рост, то вы рискуете получить на 50 % больше такого излучения.

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

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

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

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

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

Какие диапазоны имеет ультрафиолетовое излучение?

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

Источники ультрафиолета

Ультрафиолетовых источников на самом деле существует целое множество.Все они отличаются друг от друга формами, назначениями и длиной волны.Если взять к примеру весь спектр волн от коротко-метрового радиодиапазона и до гамма-излучения, то человеческое зрение способно увидеть лишь крохотную часть из всего этого ассортимента.

Природные источники

ультрафиолетовое излучение солнца

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)

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения (УФ ИИ), 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 определённого ФБ процесса.Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определёнными УФ диапазонами спектра:

· Эритемные лампы были разработаны в 1960-х годах для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

две ультрафиолетовые люминесцентные лампы, обе лампы излучают «длинные волны» (уф-а), длина которых находится в диапазоне от 350 до 370 нмВ 1970—1980 годах эритемные люминесцентные лампы (ЛЛ), кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтёров 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 < 300 нм, 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 «жёсткой» 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 путём 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 230 Вт и длиной от 30 до 200 см.
  • В 1980 г.американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют «сезонное расстройство настроения» (Seasonal Affective Disorder, сокращённо SAD).Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением.По оценкам специалистов, синдрому SAD подвержено примерно 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 характеристики 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 приведёт к увеличению энергетических и капитальных затрат в осветительно-облучательной установке.Проектирование и эксплуатация подобных установок должны осуществляться с учётом требований стандарта CTES 009/E:2002 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем».

  • Весьма рациональное применение найдено УФ ЛЛ, 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.
  • Ртутно-кварцевая лампа
  • Люминесцентные лампы «дневного света» (имеют небольшую УФ-составляющую из ртутного спектра)
  • Эксилампа
  • Светодиод

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 микрохирургии глаза (LASIK), для лазерной абляции.

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргоновый лазер, азотный лазер, эксимерный лазер и др.), конденсированные инертные газы, специальные кристаллы, органические сцинтилляторы, либо свободные электроны, распространяющиеся в ондуляторе.

Также существуют ультрафиолетовые лазеры, использующие эффекты нелинейной оптики для генерации второй или третьей гармоники в ультрафиолетовом диапазоне.

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.

Сфера применения

на кредитных картах visa при освещении уф лучами появляется скрытое изображение

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется скрытое изображение

Чёрный свет

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой части ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA), то есть за коротковолновой границей спектральной области, занимаемой видимым светом.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают люминесцентными 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 тёмном помещении существует некоторая опасность для глаз, связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре: в темноте зрачок расширяется и больше излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым излучением

Ультрафиолетовые лампы используются для обеспложивания (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека.Полной стерилизации от микроорганизмов при помощи УФ-излучения добиться невозможно — оно не действует на некоторые бактерии, многие виды грибов и прионы.

В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК).Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 265 нм[13], которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Относительная спектральная бактерицидная эффективность ультрафиолетового излучения — относительная зависимость действия бактерицидного ультрафиолетового излучения от длины волны в спектральном диапазоне 205—315 нм.При длине волны 265 нм максимальное значение спектральной бактерицидной эффективности равно единице.

Бактерицидное УФ-излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК.Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию.Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в основном используются в таких устройствах, как бактерицидные облучатели и бактерицидные рециркуляторы.

Обеззараживание воздуха и поверхностей

кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

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 водоёмов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в обиходе часто называют просто бактерицидными лампами. Кварцевые лампы также имеют бактерицидный эффект, но их название обусловлено не эффектом действия, как у бактерицидных ламп, а связано с материалом колбы лампы — кварцевым стеклом.

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.Озонирование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.

Ультрафиолетовое облучение

УФО — физиотерапевтическая процедура, облучение определённых участков человеческого тела (носоглотки, внутреннего уха, ран и т. д.) ультрафиолетовым излучением того или иного диапазона.Высокоэнергетическое коротковолновое УФ-излучение применяется для лечения острых воспалительных заболеваний кожи, гнойных воспалений и др.Длинноволновое излучение используется при лечении хронических заболеваний кожи.

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 от­ра­жён­но­го 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 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.
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

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.В них ис­поль­зу­ют­ся ис­точ­ни­ки ближ­не­го уль­тра­фи­о­ле­та: UV-A (400–315 Нм) и UV-B (315–280 Нм).Самый мяг­кий уль­тра­фи­о­лет UV-A сти­му­ли­ру­ет осво­бож­де­ние ме­ла­ни­на, за­па­сен­но­го в ме­ла­но­ци­тах — кле­точ­ных ор­га­нел­лах, где он вы­ра­ба­ты­ва­ет­ся.Более жест­кий уль­тра­фи­о­лет UV-B за­пус­ка­ет про­из­вод­ство но­во­го ме­ла­ни­на, а также сти­му­ли­ру­ет вы­ра­бот­ку в коже ви­та­ми­на D.При этом из­лу­че­ние в диа­па­зоне UV-A уве­ли­чи­ва­ет ве­ро­ят­ность са­мо­го опас­но­го вида рака кожи — ме­ла­но­мы.Из­лу­че­ние UV-B прак­ти­че­ски пол­но­стью бло­ки­ру­ет­ся за­щит­ны­ми кре­ма­ми, в от­ли­чие от UV-A, ко­то­рое про­ни­ка­ет через такую за­щи­ту и даже ча­стич­но через одеж­ду.В целом счи­та­ет­ся, что ма­лень­кие дозы UV-B по­лез­ны для здо­ро­вья, а осталь­ной уль­тра­фи­о­лет вреден.

В реставрации

Один из глав­ных ин­стру­мен­тов экс­пер­тов — уль­тра­фи­о­ле­то­вое, рент­ге­нов­ское и ин­фра­крас­ное из­лу­че­ние.Уль­тра­фи­о­ле­то­вые лучи поз­во­ля­ют опре­де­лить ста­ре­ние ла­ко­вой плён­ки — более све­жий лак в уль­тра­фи­о­ле­те вы­гля­дит тем­нее.В свете боль­шой ла­бо­ра­тор­ной уль­тра­фи­о­ле­то­вой лампы более тём­ны­ми пят­на­ми про­сту­па­ют от­ре­ста­ври­ро­ван­ные участ­ки и ку­стар­но пе­ре­пи­сан­ные под­пи­си.

В полиграфии

денежная купюра в ультрафиолетовом излучении

Денежная купюра в ультрафиолетовом излучении

Уль­тра­фи­о­ле­то­вое из­лу­че­ние при­ме­ня­ет­ся для:

  • Сушки красок и лаков.
  • Затвердевания зубных пломб.
  • Защиты денежных купюр от подделки.

В биотехнологии

Из­лу­че­ние УФ об­ла­да­ет ак­тив­ным и раз­но­сто­рон­ним био­ло­ги­че­ским дей­стви­ем на живые ор­га­низ­мы.Про­ни­кая в ткани на глу­би­ну 0,5–1,0 мм, лучи при­во­дят к ак­ти­ви­за­ции био­хи­ми­че­ских про­цес­сов.Под воз­дей­стви­ем УФ-из­лу­че­ния из­ме­ня­ют­ся мно­гие мор­фо­фи­зио­ло­ги­че­ские и био­хи­ми­че­ские па­ра­мет­ры рас­ти­тель­ных кле­ток.Эти из­ме­не­ния за­ви­сят от ткани, ста­дии раз­ви­тия ор­га­низ­ма, его ге­но­ти­па и усло­вий об­лу­че­ния (дли­тель­но­сти и спек­траль­но­го со­ста­ва из­лу­че­ния).Ми­ше­нью ко­рот­ко­вол­но­вой УФ-С (ко­рот­ко­вол­но­вое УФ-из­лу­че­ние – с дли­ной волны от 200 до 280 нм) ра­ди­а­ции в клет­ке яв­ля­ет­ся ДНК.

Лечебное применение ультрафиолетового излучения.

Ультрафиолетовое излучение Солнца и искусственных источников в зависимости от длины волны делят на три диапазона:

  • область А – длина волны 400-320 нм (длинноволновое ультрафиолетовое излучение УФ-А);
  • область Б – длина волны 320-275 нм (средневолновое ультрафиолетовое излучение УФ-В);
  • область С – длина волны 275-180 нм (коротковолновое ультрафиолетовое излучение УФ-С).

В действии длинно, средне и коротковолнового излучения на клетки, ткани и организм имеются существенные различия.

Область А (УФ-А) длинноволновое излучение оказывает разнообразное биологическое действие, вызывает пигментацию кожи и флуоресценцию органических веществ. УФ-А – лучи обладают наибольшей проникающей способностью, что позволяет некоторым атомам и молекулам тела избирательно поглощать энергию УФ-излучения и переходить в неустойчивое возбужденное состояние.Последующий переход в исходное состояние сопровождается выделением квантов света (фотонов), способных инициировать различные фотохимические процессы, прежде всего затрагивающие ДНК, РНК, белковые молекулы.

Фототехнические процессы вызывают реакции и изменения со стороны различных органов и систем, которые составляют основу физиологического и лечебного действия УФ – лучей.Происходящие в облученном УФ – лучами организме сдвиги и эффекты (фотоэритема, пигментация, десенсибилизация, бактерицидный эффект и др.) имеют четкую спектральную зависимость (рис.1), что и служит основой дифференцированного применения различных участков УФ – спектра.

Спектральная зависимость важнейших биологических эффектов ультрафиолетового излучения спектральная зависимость важнейших биологических эффектов ультрафиолетового излучения

Облучение средневолновыми УФ-лучами вызывает фотолиз белка с образованием биологически активных веществ, а воздействие коротковолновыми лучами чаще приводит к коагуляции и денатурации белковых молекул.Под воздействием УФ-лучей диапазонов В и С, особенно в больших дозировках, происходят изменения в нуклеиновых кислотах, в результате чего возможно возникновение клеточных мутаций.

В то же время длинноволновые лучи приводят к образованию специфического фермента фотореактивации, способствующего восстановлению нуклеиновых кислот.

  • Наиболее широко УФ-излучение используется с лечебными целями.
  • Используются УФ-лучи также для стерилизации и дезинфекции воды, воздуха, помещений, предметов и т.д.
  • Весьма распространено их применение с профилактическими и косметическими целями.
  • Применяют УФ-излучение и с диагностическими целями, для определения реактивности организма, в люминисцентных методах.

УФ-излучение – жизненно необходимый фактор, а его длительный недостаток ведет к развитию своеобразного симптомокомплекса, имеющего «световым голоданием» или «УФ-недостаточностью».

Наиболее часто он проявляется развитием авитаминоза D, ослаблением защитных иммунобиологических реакций организма, обострением хронических заболеваний, функциональными расстройствами нервной системы и т.д.К контингентам, испытывающим «УФ-недостаточность», относятся рабочие шахт, рудников, метро, люди работающие в бесфонарныхи безоконных цехах, машинных отделениях и на Крайнем Севере.

Воздействие

Деградация полимеров и красителей

Мно­гие по­ли­ме­ры, ис­поль­зу­е­мые в то­ва­рах ши­ро­ко­го по­треб­ле­ния, де­гра­ди­ру­ют под дей­стви­ем УФ-све­та.Про­бле­ма про­яв­ля­ет­ся в ис­чез­но­ве­нии цвета, по­туск­не­нии по­верх­но­сти, рас­трес­ки­ва­нии, а ино­гда и пол­ном раз­ру­ше­нии 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, ара­мид­ные (в том числе кевлар).По­гло­ще­ние УФ при­во­дит к раз­ру­ше­нию по­ли­мер­ной цепи и по­те­ре проч­но­сти в ряде точек струк­ту­ры.

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.

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.

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 УФ-C и при­бли­зи­тель­но 90 % УФ-B по­гло­ща­ют­ся при про­хож­де­нии сол­неч­но­го из­лу­че­ния через зем­ную ат­мо­сфе­ру.Из­лу­че­ние из диа­па­зо­на УФ-A по­гло­ща­ет­ся ат­мо­сфе­рой слабо, по­это­му ра­ди­а­ция, до­сти­га­ю­щая по­верх­но­сти Земли, в зна­чи­тель­ной сте­пе­ни со­дер­жит ближ­ний уль­тра­фи­о­лет УФ-A и в неболь­шой доле — УФ-B.

Несколь­ко позже в ра­бо­тах О. Г. Га­зен­ко, Ю. Е. Нефё­до­ва, Е. А. Ше­пе­ле­ва, С. Н. За­ло­гу­е­ва, Н. Е. Пан­фё­ро­ва, И. В. Ани­си­мо­ва ука­зан­ное спе­ци­фи­че­ское дей­ствие из­лу­че­ния было под­твер­жде­но в кос­ми­че­ской ме­ди­цине.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)».Оба до­ку­мен­та яв­ля­ют­ся на­дёж­ной базой даль­ней­ше­го со­вер­шен­ство­ва­ния УФ-про­фи­лак­ти­ки.

Действие на кожу

блокировка ультрафиолетового излучения защитными кремами.правое фото сделано в уф лучах, крем нанесён в виде рисунка

Блокировка ультрафиолетового излучения защитными кремами.Правое фото сделано в УФ лучах, крем нанесён в виде рисунка

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

Уль­тра­фи­о­ле­то­вое из­лу­че­ние при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию му­та­ций (уль­тра­фи­о­ле­то­вый му­та­ге­нез).Об­ра­зо­ва­ние му­та­ций, в свою оче­редь, может вы­зы­вать рак кожи, ме­ла­но­му кожи и её преж­де­вре­мен­ное ста­ре­ние.86 % слу­ча­ев раз­ви­тия ме­ла­но­мы кожи вы­зва­но чрез­мер­ным воз­дей­стви­ем сол­неч­ных уль­тра­фи­о­ле­то­вых лучей.

Защита кожи

Эф­фек­тив­ным сред­ством за­щи­ты от уль­тра­фи­о­ле­то­во­го из­лу­че­ния слу­жит одеж­да и спе­ци­аль­ные кремы от за­га­ра c чис­лом «SPF» боль­ше 10.Это число озна­ча­ет ко­эф­фи­ци­ент ослаб­ле­ния экс­по­зи­ции.То есть число 30 озна­ча­ет, что можно про­быть под солн­цем в со­во­куп­но­сти 30 часов и по­лу­чить такое же воз­дей­ствие, как за один час, но без за­щи­ты.Для лю­би­те­лей за­га­ра это на прак­ти­ке озна­ча­ет, что ис­поль­зо­ва­ние кре­мов с боль­шим чис­лом «SPF» — это от­сут­ствие за­га­ра во­об­ще и пу­стое вре­мя­пре­про­вож­де­ние на пляже.Ра­ци­о­наль­ным яв­ля­ет­ся по­ни­же­ние числа «SPF» по мере по­яв­ле­ния за­га­ра, огра­ни­че­ние вре­ме­ни пре­бы­ва­ния под солн­цем и паузы в при­ня­тии сол­неч­ных ванн, чем ис­поль­зо­ва­ние кре­мов с чис­лом «SPF» боль­ше 6.

Типы защитных кремов

Син­те­ти­че­ские кремы со­дер­жат ми­не­ра­лы, от­ра­жа­ю­щие уль­тра­фи­о­лет, такие как окись цинка, или слож­ные ор­га­ни­че­ские со­ста­вы, по­ли­ме­ри­зу­ю­щи­е­ся на свету.Их ко­эф­фи­ци­ент за­щи­ты до­сти­га­ет «SPF» 50.На­ту­раль­ные сред­ства за­щи­ты из­вест­ны ещё с Древ­не­го Егип­та, это раз­лич­ные рас­ти­тель­ные масла.Их ко­эф­фи­ци­ент за­щи­ты неве­лик: «SPF» не боль­ше 6,5.Дол­го­сроч­ный про­гноз, ка­ко­ва ве­ро­ят­ность рака кожи от самих син­те­ти­че­ских за­щит­ных кре­мов по срав­не­нию от воз­дей­ствия сол­неч­но­го света, пока от­сут­ству­ет.

Действие на глаза

Уль­тра­фи­о­ле­то­вое из­лу­че­ние сред­не­вол­но­во­го диа­па­зо­на (280—315 нм) прак­ти­че­ски неощу­ти­мо для глаз че­ло­ве­ка и в ос­нов­ном по­гло­ща­ет­ся эпи­те­ли­ем ро­го­ви­цы, что при ин­тен­сив­ном об­лу­че­нии вы­зы­ва­ет ра­ди­а­ци­он­ное по­ра­же­ние — ожог ро­го­ви­цы (элек­трооф­таль­мия).Это про­яв­ля­ет­ся уси­лен­ным сле­зо­те­че­ни­ем, све­то­бо­яз­нью, отё­ком эпи­те­лия ро­го­ви­цы, бле­фа­ро­спаз­мом.В ре­зуль­та­те вы­ра­жен­ной ре­ак­ции тка­ней глаза на уль­тра­фи­о­лет глу­бо­кие слои (стро­ма ро­го­ви­цы) не по­ра­жа­ют­ся, так как че­ло­ве­че­ский ор­га­низм ре­флек­тор­но устра­ня­ет воз­дей­ствие уль­тра­фи­о­ле­та на ор­га­ны зре­ния, по­ра­жён­ным ока­зы­ва­ет­ся толь­ко эпи­те­лий.После ре­ге­не­ра­ции эпи­те­лия зре­ние, в боль­шин­стве слу­ча­ев, вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся пол­но­стью.Мяг­кий уль­тра­фи­о­лет длин­но­вол­но­во­го диа­па­зо­на (315—400 нм) вос­при­ни­ма­ет­ся сет­чат­кой как сла­бый фи­о­ле­то­вый или се­ро­ва­то-си­ний свет, но почти пол­но­стью за­дер­жи­ва­ет­ся хру­ста­ли­ком, осо­бен­но у людей сред­не­го и по­жи­ло­го возраста.

Па­ци­ен­ты, ко­то­рым им­план­ти­ро­ва­ли ис­кус­ствен­ный хру­ста­лик ран­них мо­де­лей, на­чи­на­ли ви­деть уль­тра­фи­о­лет; со­вре­мен­ные об­раз­цы ис­кус­ствен­ных хру­ста­ли­ков уль­тра­фи­о­лет не про­пус­ка­ют (так де­ла­ет­ся для того, чтобы сол­неч­ный уль­тра­фи­о­лет не по­вре­ждал сет­чат­ку).Уль­тра­фи­о­лет ко­рот­ко­вол­но­во­го диа­па­зо­на (100—280 нм) может про­ни­кать до сет­чат­ки глаза.Так как уль­тра­фи­о­ле­то­вое ко­рот­ко­вол­но­вое из­лу­че­ние обыч­но со­про­вож­да­ет­ся уль­тра­фи­о­ле­то­вым из­лу­че­ни­ем дру­гих диа­па­зо­нов, то при ин­тен­сив­ном воз­дей­ствии на глаза го­раз­до ранее воз­ник­нет ожог ро­го­ви­цы (элек­трооф­таль­мия), что ис­клю­чит воз­дей­ствие уль­тра­фи­о­ле­та на сет­чат­ку по вы­ше­ука­зан­ным при­чи­нам.В кли­ни­че­ской оф­таль­мо­ло­ги­че­ской прак­ти­ке ос­нов­ным видом по­ра­же­ния глаз уль­тра­фи­о­ле­том яв­ля­ет­ся ожог ро­го­ви­цы (элек­трооф­таль­мия).

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 твёрдыми, жидкими и газообразными.Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм[11]; в более коротковолновой области прозрачны лишь специальные сорта стёкол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 110 нм, флюорит — до 120 нм.Для ещё 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 со 180 нм.

Источники:

https://www.ochki.net/articles/article-377/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ультрафиолетовое_излучение#История_открытия

https://habr.com/ru/post/489460/

https://wiki2.org/ru/Ультрафиолетовое_излучение#Природные_источники

https://www.solnyshco.com/stati/lechebnoe-primenenie-ultrafioletovogo-izlucheniya


Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]