Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовым называют электромагнитное излучение, занимающее по длине волны промежуточное положение между рентгеновским и видимым: от 10 до 400 нанометров. Различными источниками ультрафиолетового излучения мы пользуемся постоянно, даже не задумываясь об этом.

Опасность

Прочие опасности

Электрическая опасность возникает при нарушении правил проектирования, изготовления, эксплуатации, ремонта и обслуживания искусственных источников ультрафиолетового излучения. Некоторые из них также содержат конденсаторы, остающиеся заряженными после обесточивания.

Химическая опасность возникает при попадании ртути в помещение при нарушении целостности лампы из-за механических воздействий и нарушения электрических режимов, а также при её попадании в окружающую среду из-за ненадлежащей утилизации лампы. Осколки лампы могут также представлять механическую опасность.

Термическая и пожарная опасности возникают от нагрева ламп, пускорегулирующей аппаратуры и расположенных рядом с ними иных элементов конструкции (в т.ч., корпуса) излучателя, а также от перегрева деталей излучателя при его ненадлежащей конструкции, нарушении правил эксплуатации или неисправности.

Опасность разрушения конструкций из пластмассы и других материалов возникает по причине уменьшения их прочности при длительном воздействии естественного и искусственного ультрафиолетового излучения. Озон и окислы азота способны вызывать коррозию металлов с аналогичными последствиями.

Свойства

Физические

Одним из важнейших физических свойств ультрафиолетового излучения является его способность возбуждать различные люминофоры. Это позволяет преобразовывать коротковолновый ультрафиолет в длинноволновый, а также любой ультрафиолет - в видимый свет. Разнообразие люминофоров и их параметров обуславливает широкий спектр применений этого свойства ультрафиолетового излучения.

При поглощении различными средами, главным образом, газообразными, ультрафиолетовое излучение, в особенности, коротковолновое, способно вызывать в них ионизацию.

Источники

Пламя

Ультрафиолетовое излучение входит в спектр излучения многих видов пламени, хотя доля его невелика по сравнению с видимым, а тем более - с инфракрасным излучением. Существуют датчики пламени, реагирующие именно на ультрафиолет. Пламя от других источников этого излучения они могут отличать по особому характеру колебаний его интенсивности. Распространение таких датчиков невелико.

Перекальные лампы накаливания со светофильтром

Такая лампа отличается от осветительной тем, что её колба выполнена из стекла, пропускающего главным образом ультрафиолет в диапазоне 390...400 нм, а нить работает в перекальном режиме. В отечественной практике данный вид источников ультрафиолета применения не нашёл по причине низкой эффективности: 100-ваттная перекальная лампа со светофильтром соответствует 4-ваттной газоразрядной лампе низкого давления с люминофором и колбой из такого же стекла. Другие её недостатки - сильный нагрев и короткий срок службы, как и у всех перекальных ламп.

В зарубежной практике такие лампы до недавнего времени находили широкое применение при оформлении помещений красками, содержащими люминофоры. Сегодня они и там почти полностью вытеснены газоразрядными и светодиодными источниками длинноволнового ультрафиолета.

В теории, возможно получить аналог такого источника, добавив светофильтр соответствующего типа к галогенной лампе, для которой перекальный режим является штатным.

Низковольтные ртутные дуговые лампы с биметаллическим контактом

Лампа типа ЛУФ-4 (старое название - УФО) рассчитана на питание напряжением порядка 24 В через резистор и реостат, соединённые последовательно. При пуске лампы реостат выводят в положение, соответствующее минимальному сопротивлению, и нить накала испаряет ртуть. Биметаллический контакт размыкается, отключая нить накала, и в лампе зажигается дуга, излучающая видимый свет и ультрафиолет. После этого необходимо тут же перевести реостат в положение, соответствующее максимальному сопротивлению, иначе лампа быстро выйдет из строя (что на практике делают не всегда, а потом жалуются, что лампа служит меньше положенных 300 часов).

Люминофор, которым покрыта изнутри колба лампы, поглощает коротковолновое ультрафиолетовое излучение разряда и переизлучает его в виде длинноволнового. Для отсечения большей части видимого излучения лампу помещают в арматуру со светофильтром.

Лампы типов Puritron и Odorout работают по похожему принципу, но их колбы выполнены из кварцевого стекла без люминофора. Ультрафиолетовое излучение этих ламп - коротковолновое. Биметаллический контакт в такой лампе отсутствует. После испарения ртути дуговой разряд зажигается между электродами, закорачивая тем самым нить накала. После этого ток через лампу ограничивает внешний балласт.

Безэлектродные ртутные лампы

Представлены цилиндрическими лампами серии ВРМ и шарообразными серии ИВР. И те и другие рассчитаны на накачку электромагнитным полем с частотой в несколько десятков мегагерц. Первые из них работают в медицинских аппаратах серии БОП, а вторые - в косметическом приборе "Фотон" и устройствах ультрафиолетового облучения крови.

Применение

Получение видимого света

Действие многих искусственных источников видимого света основано на получении вначале ультрафиолетового излучения с последующим его преобразованием в видимое при помощи люминофоров. Обычно используют широкополосный источник, излучающий как ультрафиолетовое, так и видимое (главным образом, коротковолновое) излучение, при этом видимый свет проходит сквозь слой люминофора без изменений, а ультрафиолет - большей частью преобразуется люминофором в видимое (главным образом, длинноволновое) излучение и добавляется к прошедшему сквозь люминофор коротковолновому видимому излучению.

В настоящее время интенсивное вытеснение газоразрядных источников широкополосного видимого излучения светодиодными приводит к всё большему распространению люминофоров с малой энергией возбуждения, которые хорошо работают при облучении не только ультрафиолетом, но и синим светом. Первичным источником излучения в таких приборах, за редкими исключениями, служит не ультрафиолетовый, а более долговечный синий светодиод. Поэтому светодиодное освещение имеет преимущество перед газоразрядным при подсветке произведений искусства, способных выцветать под действием ультрафиолета.

При оформлении помещений светящимися красками используют источники длинноволнового ультрафиолетового излучения, снабжённые светофильтрами, почти не пропускающими видимый свет. В результате кажется, что краски (а также оптические отбеливатели в бумаге и тканях) светятся ярче освещающей их лампы, хотя на самом деле кпд люминофора не может быть больше единицы, просто ультрафиолет не воспринимается глазом, а видимого света через светофильтр излучателя проходит очень мало.

Обеззараживание

Самодельный бактерицидный облучатель на лампе ДРБ-8 предназначен для обеззараживания помещений коротковолновым ультрафиолетовым излучением, озоном и окислами азота в отсутствии людей и домашних животных.

Получение озона и окислов азота

Для получения озона и окислов азота необходимо ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 100 до 280 нм. Источником этого излучения может быть ртутная лампа низкого или высокого давления с колбой из кварцевого стекла, либо коронный разряд в воздухе.

Лечение насморка и ангины

Физиотерапевтические кабинеты поликлиник оснащают приборами для лечения насморка и ангины коротковолновым ультрафиолетовым излучением серий УГН, БОП и ОУФК/ОУФД/ОУФВ, последние также применяют в быту.

Стационарный прибор УГН-1 (новое название - ОУФну) рассчитан на обслуживание до четырёх пациентов одновременно. Источником излучения в нём является дуговая ртутно-кварцевая лампа ДРТ-240 с электромагнитным пускорегулирующим аппаратом (ПРА).

В переносных аппаратах серии БОП источником излучения является безэлектродная ртутно-кварцевая лампа ВРМ-1. Генератор для её накачки в модели БОП-4 выполнен на двух лампах 6П3С, соединённых параллельно, в моделях БОП-01/27 и БОП-5 - на полупроводниковых приборах.

В аппаратах серий ОУФК, ОУФД и ОУФВ источниками излучения служат ртутно-кварцевые лампы низкого и высокого давления различных мощностей, в зависимости от модели.

При применении всех приборов необходимо строго следовать требованиям по частоте и продолжительности процедур, приведённым в руководстве по эксплуатации.

Проверка купюр и других документов на подлинность

Типичный прибор для проверки купюр на подлинность мягким ультрафиолетовым излучением. Свечение под действием этого излучения люминофоров в индикаторах EM84 и FIP9BDM6

Проверка жетонов на подлинность

В недалёком прошлом находили применение системы проверки пластмассовых жетонов на подлинность, действие которых основано на анализе спектра излучения содержащегося в жетоне люминофора под действием длинноволнового ультрафиолета.

Оптическое отбеливание бумаги и тканей

Действие оптических отбеливателей, добавляемых в бумагу и ткани, основано на том, что в спектр излучения многих источников видимого света входит и длинноволновый ультрафиолет. Оптический отбеливатель представляет собой люминофор, который поглощает этот ультрафиолет и переизлучает его в виде синего света. В результате кажется, что бумага или ткань белее, чем на самом деле. Оптические отбеливатели могут как быть добавлены в бумагу или ткань при изготовлении, так и попадать в ткань из стирального порошка.