Ultravijolično sevanje: uporaba, delovanje in zaščita pred njim

Energija Sonca so elektromagnetne valove, ki so razdeljene na več delov spektra:

• Rentgenski žarki - z najkrajšo valovno dolžino (pod 2 nm);
• valovna dolžina ultravijoličnega sevanja je od 2 do 400 nm;
• vidni del svetlobe, ki ga ujame človeško in živalsko oko (400-750 nm);
• toplo oksidacijo (infrardeča) sevanja (nad 750 nm).

Vsak del najde svojo aplikacijo in je zelo pomemben v življenju planeta in njegovi celotni biomasi. Preučili bomo, kakšni so žarki v razponu od 2 do 400 nm, kjer se uporabljajo in kakšno vlogo igrajo v življenju ljudi.

Zgodovina odkritja UV sevanja

Prve omembe segajo v 13. stoletje v opisih filozofa iz Indije. Pisal je o vijolični svetlobi, ki ni bila vidna za oči, ki jo je odkril. Tehnične zmogljivosti tega časa so bile očitno nezadostne, da bi to eksperimentalno potrdile in podrobno preučile.

To je bilo mogoče storiti že pet stoletij pozneje, fizik iz Nemčije Ritter. To je bil on, ki je pod vplivom elektromagnetnega sevanja opravil poskuse na srebrovem kloridu, ki ga je propadlo. Znanstvenik je ugotovil, da ta proces ni hitrejši na področju svetlobe, ki je bila že odprta in jo je imenovala infrardeča, ampak v nasprotni smeri. Izkazalo se je, da je to novo polje, ki ga doslej še ni bilo raziskano.

Tako je bilo leta 1842 odkrito ultravijolično sevanje, katerega lastnosti in uporabe so bile naknadno podvržene skrbni analizi in študiju različnih znanstvenikov. Velik prispevek so prispevali ljudje, kot so Alexander Becquerel, Varshaver, Danzig, Macedonio Melloni, Frank, Parfenov, Galanin in drugi.

Splošne značilnosti

Kaj je ultravijolično sevanje, ki se danes tako široko uporablja na različnih področjih človeške dejavnosti? Najprej je treba navesti, da se to pojavi vrsta spektra svetloba le pri zelo visokih temperaturah od 1500 do 2000⁰C. V tem intervalu je UV dosežen s tem dejanjem.

V fizični naravi je to elektromagnetni val, katerega dolžina se spreminja v precej širokih mejah - od 10 (včasih od 2) do 400 nm. Celoten obseg tega sevanja je običajno razdeljen na dve regiji:

1. V bližini spektra. Zemlja doseže Zemljo skozi ozračje in ozonski plašč od Sonca. Valovna dolžina je 380-200 nm.
2. Daleč (vakuum). Aktivno ga absorbira ozon, zrak kisik, atmosferski sestavni deli. Možno je raziskati samo s posebnimi vakuumskimi napravami, za katere je prejel ime. Valovna dolžina je 200-2 nm.

Obstaja klasifikacija vrst, ki imajo ultravijolično sevanje. Vsaka od njih najde lastnosti in aplikacije.

1. Blizu.
2. Daleč.
3. Extreme.
4. Povprečno.
5. Vakuum.
6. Črna luč z dolgimi valovni dolžini (UV-A).
7. Shortwave germicidal (UV-C).
8. Srednje valovni UV-B.

Valovna dolžina ultravijoličnega sevanja za vsako vrsto je drugačna, vendar so vsa na splošno že določena prejšnja meja.

Zanimivo je UV-A ali tako imenovana črna svetloba. Dejstvo je, da ta spekter ima valovno dolžino 400-315 nm. Na meji je vidna svetloba, ki jo lahko človeško oko ujame. Zato lahko takšno sevanje, ki gre skozi določene predmete ali tkiva, preide v območje vidne vijolične svetlobe, ljudje pa ga ločujejo kot črno, temno modro ali temno vijolično odtenek.

Spectra, ki dajejo vire ultravijoličnega sevanja, je lahko tri vrste:

• vladal;
• neprekinjeno;
• molekularna (črtasta).

Prvi so značilni za atome, ione, pline. Druga skupina je za rekombinacijo, bremsstrahlung. Viri tretje vrste se najpogosteje pojavijo pri študiji raztopljenih molekulskih plinov.

Viri ultravijoličnega sevanja

Glavni viri UV-žarkov spadajo v tri širše kategorije:

• naravni ali naravni;
• umetno, ki ga je ustvaril človek;
• laser.

Prva skupina vključuje eno vrsto koncentratorjev in radiatorja - Sonce. To je nebeško telo, ki daje najmočnejši naboj določenih valov, ki jih lahko preidejo ozonski plašč in dosežejo površje Zemlje. Vendar ne vse svoje mase. Znanstveniki so predstavili teorijo, da se je življenje na Zemlji rodilo šele takrat, ko ga je ozonski zaslon začel zaščititi pred prekomernim prodorom škodljivih v velikih koncentracijah UV-sevanja.

V tem obdobju so začele obstajati proteinske molekule, nukleinske kisline in ATP. Do sedaj ozonski plašč pride v tesno interakcijo z večino UV-A, UV-B in UV-C, jih nevtralizira in ne pusti samega sebe. Zato je zaščita pred ultravijoličnim sevanjem celotnega planeta izključno njegova zasluga.

Kaj določa koncentracijo ultravijoličnega ulaza na Zemljo? Obstaja več glavnih dejavnikov:

• ozonske luknje;
• nadmorske višine;
• višina solstice;
• disperzija atmosfere;
• stopnja refleksije žarkov iz kopenskih naravnih površin;
• stanje oblačnih hlapov.

Območje ultravijoličnega sevanja, ki prodira na Zemljo od Sonca, se giblje od 200 do 400 nm.

Naslednji viri so umetni. Te vključujejo vse te naprave, naprave, tehnična sredstva, ki jih je izdelal človek, da bi dobili želeni spekter svetlobe z določenimi parametri valovne dolžine. To je bilo storjeno za pridobivanje ultravijoličnega sevanja, katerega uporaba je lahko zelo uporabna na različnih področjih delovanja. Za umetne vire so:

1. Eritmične svetilke, ki imajo možnost aktivirati sintezo vitamina D v koži. To ščiti pred rahitisom in ga zdravi.
2. Aparat za solarij, v katerem ljudje ne dobijo le lepega naravnega tana, temveč se zdravijo tudi za bolezni, ki nastanejo, ko je odprta sončna svetloba (tako imenovana zimska depresija).
3. Svetilke-atraktanti, ki omogočajo boj proti insektom v prostorih, so varni za ljudi.
4. Živo-kvarčne naprave.
5. Excilamp.
6. Luminescent naprave.
7. Ksenonske svetilke.
8. Naprave za odvajanje plina.
9. Visoka temperatura plazme.
10. Sinkrotronsko sevanje v pospeševalnikih.

Drug vir je laserji. Njihovo delo temelji na ustvarjanju različnih plinov - inertnih in ne. Viri so lahko:

• dušik;
• argon;
• neon;
• ksenon;
• organski scintilatorji;
• kristali.

Nedavno pred približno štirimi leti je izumil laser, ki je deloval na brezplačnih elektronih. Dolžina ultravijoličnega sevanja v njej je enaka tisti, ki jo opazimo pod pogoji vakuuma. Laserski dobavitelji UV se uporabljajo v biotehnoloških, mikrobioloških študijah, masnih spektrometrijah in tako naprej.

Biološki učinki na organizme

Učinek ultravijoličnega sevanja na živo bitje je dvakrat. Po eni strani, s svojo pomanjkljivostjo, lahko nastanejo bolezni. Izkazalo se je le na začetku prejšnjega stoletja. Umetno obsevanje s posebnim UV-A v zahtevanih normah je zmožno:

• aktivirati delo imunitete;
• povzroči nastanek pomembnih vazodilatnih spojin (npr. histamin);
• okrepiti mišično-skeletni sistem;
• izboljšati delo pljuč, povečati intenzivnost izmenjave plinov;
• vplivajo na hitrost in kakovost presnove;
• povečanje tona telesa, aktiviranje proizvodnje hormonov;
• povečajte prepustnost sten plovil na koži.

Če je UVA v zadostni količini za vstop v človeško telo, potem nima takih bolezni, kot so zimska depresija ali lahka postava, in je tveganje za nastanek rahitisa bistveno zmanjšano.

Vpliv ultravijoličnega sevanja na telo ima naslednje vrste:

• baktericidni;
• protivnetno;
• regenerira;
• zdravilo proti bolečinam.

Te lastnosti v veliki meri pojasnjujejo široko uporabo UV v medicinskih ustanovah katere koli vrste.

Vendar pa poleg zgoraj navedenih prednosti obstajajo tudi negativni vidiki. Obstajajo številne bolezni in bolezni, ki jih je mogoče pridobiti, če ne prejmete ali, nasprotno, prekomerne količine prevzamete valove.

1. Rak kože. To je najnevarnejša izpostavljenost ultravijoličnim sevanjem. Melanom se lahko tvori s prekomernim vplivom valov iz katerega koli vira - naravnega in ustvarjenega s strani ljudi. To še posebej velja za ljubitelje sonca v solariju. Pri vseh stvareh je potrebno merjenje in previdnost.
2. Uničujoči učinek na očesu očesnih očes. Z drugimi besedami lahko razvijejo katarakte, pterygije ali opekline lupine. Znanstveniki že dolgo dokazujejo škodljivo presežek UV-izpostavljenosti oči, kar potrjujejo tudi eksperimentalni podatki. Zato pri delu s takimi viri, varnostna pravila. Na ulici se lahko zaščitite s temnimi očali. Vendar v tem primeru se morate bojiti ponarejev, ker če kozarec ni opremljeno z UV-odbijanjem filtrov, bo uničujoči učinek še močnejši.
3. Opekline na koži. Poleti jih lahko zaslužijo, če že dolgo časa nenadzorovano izpostavljate UV. Pozimi jih lahko dobite zaradi posebnosti snega skoraj v celoti odražajo te valove. Zato obsevanje poteka tako s strani sonca kot s strani snega.
4. Staranje. Če so ljudje dolgo časa pod vplivom UV, potem začnejo zelo zgodaj, da kažejo znake staranja kože: letargija, gube, drobovja. To je posledica dejstva, da so zaščitne ovire pokrivnih elementov oslabljene in zlomljene.
5. Učinek s posledicami v času. Ti so vključeni v manifestacije negativnih vplivov ne v mladosti, ampak bližje starosti.

Vsi ti rezultati so posledice UV odmerjanja, t.j. Pojavijo se, kadar se uporaba ultravijoličnega sevanja izvaja nepravilno, nepravilno in brez upoštevanja varnostnih ukrepov.

Ultravijolično sevanje: uporaba

Glavna področja uporabe so odtujena od lastnosti snovi. To velja tudi za spektralna sevanja. Torej, glavne značilnosti UV, na katerih temelji njegova uporaba, so:

• kemična dejavnost na visoki ravni;
• baktericidni ucinek na organizme;
• sposobnost povzročiti sij različnih snovi v različnih odtenkih, vidno človeško oko (luminescence).

To omogoča široko uporabo ultravijoličnega sevanja. Uporaba je možna v:

• spektrometrične analize;
• astronomske raziskave;
• medicina;
• sterilizacija;
• dezinfekcija pitne vode;
• fotolitografija;
• analitična študija mineralov;
• UV filtri;
• za ulov žuželk;
• da se znebite bakterij in virusov.

Vsako od teh področij uporablja določeno vrsto UV z lastnim spektrom in valovno dolžino. V zadnjem času se aktivna vrsta sevanje se pogosto uporablja v kemijskih in fizikalnih študij (določitev elektronsko konfiguracijo atomov, molekul in kristalno strukturo različnih spojin, delo z ioni, analize fizikalne transformacije v različnih vesoljskih objektov).

Še ena posebnost vpliva UV-ja na snovi. Nekateri polimerni materiali se lahko razgrajujejo pod vplivom močnega stalnega vira teh valov. Na primer, kot so:

• polietilen katerega koli tlaka;
• polipropilen;
• polimetilmetakrilat ali organsko steklo.

Kakšen je učinek? Izdelki iz navedenih materialov izgubijo barvo, razpok, izginejo in sčasoma uničijo. Zato se imenujejo občutljivi polimeri. Ta značilnost degradacije verige ogljika v pogojih sončne osvetlitve se aktivno uporablja v nanotehnologiji, reentgenografiji, transplantaciji in drugih področjih. To se naredi predvsem za nemoteno hrapavost površine izdelkov.

Spektrometrija je glavno področje analitične kemije, ki je specializirana za identifikacijo spojin in njihovo sestavo s sposobnostjo, da absorbira UV svetlobo določene valovne dolžine. Izkazalo se je, da so spektri edinstveni za vsako snov, zato jih lahko razvrstite glede na rezultate spektrometrije.

Prav tako se uporablja ultravijolično germicidno sevanje, da bi pritegnili in uničili žuželke. Ukrep temelji na sposobnosti insektovega očesa, da ujame kratkovalovne spektre, ki so nevidni za človeka. Zato živali gredo do vira, kjer so uničeni.

Uporaba v solarijih - posebne instalacije vertikalnega in horizontalnega tipa, v katerih je človeško telo izpostavljeno UVA. To naredimo za aktiviranje proizvodnje v koži melanina, ki ji daje temnejšo barvo, gladkost. Poleg tega so vnetje posušimo in uničuje škodljive bakterije na površini povrhnjice. Posebno pozornost je treba posvetiti varovanju oči, občutljivim območjem.

Zdravstveno območje

Uporaba ultravijoličnega sevanja v medicini temelji tudi na njeno sposobnost, da uniči nevidno oko živih organizmov - bakterije in viruse, ter na značilnosti, ki se pojavljajo v telesu med pristojni razsvetljavo umetnega ali naravnega sevanja.

Glavne indikacije za UV-zdravljenje lahko ugotovimo na več mestih:

1. Vse vrste vnetnih procesov, odprte rane, suppuration in odprti šivi.
2. S poškodbami tkiva, kosti.
3. Z opeklinami, ledvicami in kožnimi boleznimi.
4. Pri dihalnih težavah, tuberkulozi, bronhialni astmi.
5. Pri pojavu in razvoju različnih vrst nalezljivih bolezni.
6. Pri boleznih, ki jih spremljajo hude bolečine, nevralgija.
7. Bolezni grla in nosne votline.
8. Rickets in trofično razjeda na želodcu.
9. Zobne bolezni.
10. Regulacija krvnega tlaka, normalizacija srca.
11. Razvoj tumorjev raka.
12. Ateroskleroza, ledvična odpoved in nekateri drugi pogoji.

Vse te bolezni imajo lahko zelo resne posledice za telo. Zato je zdravljenje in preprečevanje z uporabo UV-ja resnično zdravniško odkritje, ki prihrani tisoče in milijone življenj, ohranja in obnavlja njihovo zdravje.

Druga možnost za uporabo UV z medicinskega in biološkega stališča je dezinfekcija prostorov, sterilizacija delovnih površin in orodij. Ukrep temelji na sposobnosti UV-ja, ki zavira razvoj in replikacijo molekul DNA, kar vodi k njihovemu izumrtju. Bakterije, glive, protozoji in virusi umirajo.

Glavna težava pri uporabi takega sevanja za sterilizacijo in dezinfekcijo prostora je razsvetljava. Konec koncev, organizmi uničijo le neposredna izpostavljenost neposrednim valovanjem. Vse, kar ostaja zunaj, še naprej obstaja.

Analitično delo z minerali

Zmožnost povzročanja luminescence v snoveh omogoča uporabo UV-ja za analizo kvalitativne sestave mineralov in dragocenih kamnin. V zvezi s tem so zelo zanimivi dragoceni, poldragi in okrasni kamni. Kakšne sence ne dajejo, ko so obsevani s katodnimi valovi! Zelo zanimivo o tem je napisal Malakhov, znanega geologa. Njegovo delo govori o opazovanju sijaja barvne palete, ki lahko daje minerale v različnih virih sevanja.

Torej, na primer topaz, ki ima v vidnem spektru lepo nasičeno modro barvo, ko se obsevajo, se pojavi svetlo zelena in smaragdno-rdeča. Biseri ne morejo dati nobene dokončne barve in preliti z večbarvenimi. Spektakel kot rezultat je preprosto fantastičen.

Če sestava proučevane kamnine vključuje nečistote urana, potem utripanje kaže zeleno barvo. Nečistoče melitisa dajo modro in morganit - lila ali bledo vijoličasto senco.

Uporaba v filtrih

Za uporabo v filtrih se uporablja tudi ultravijolično baktericidno sevanje. Vrste takšnih struktur so lahko različne:

• trdna;
• plinasto;
• tekočina.

Glavna uporaba takšnih naprav je v kemični industriji, zlasti v kromatografiji. Z njihovo pomočjo je mogoče opraviti kvalitativno analizo sestave snovi in ​​jo identificirati kot pripadnost enemu ali drugemu razredu organskih spojin.

Obdelava pitne vode

Dezinfekcija pitne vode z ultravijoličnim sevanjem je ena najsodobnejših in visokokakovostnih metod čiščenja iz bioloških nečistoč. Prednosti te metode so:

• zanesljivost;
• učinkovitost;
• odsotnost tujih proizvodov v vodi;
• varnost;
• gospodarstvo;
• ohranjanje organoleptičnih lastnosti vode.

Zato je do danes ta način dekontaminacije v koraku s tradicionalnim kloriranjem. Dejanje temelji na istih značilnostih - uničenju DNK škodljivih živih organizmov v vodi. UV se uporablja z valovno dolžino približno 260 nm.

Poleg neposrednih učinkov na škodljivce, je ultravijolična svetloba uporablja tudi za uničenje ostankov kemikalij, ki se uporabljajo za mehčanje, čiščenje vode: kot na primer, klorom ali kloraminom.

Črna žarnica

Takšne naprave so opremljene s posebnimi oddajniki, ki lahko proizvajajo valove velike dolžine, blizu vidnih. Vendar pa še vedno ostajajo neprepoznavni za človeško oko. Takšne svetilke se uporabljajo kot naprave za branje tajnih znakov iz UV: na primer v potnih listih, dokumentih, bankovcih itd. To pomeni, da je mogoče te znamke razlikovati le pod vplivom določenega spektra. Tako je bilo izdelano načelo dela valutnih detektorjev, naprav za preverjanje naravnosti denarnih apoenov.

Obnova in določitev avtentičnosti slike

Na tem področju se uporablja UV. Vsak umetnik uporablja belo, ki v vsakem obdobju epohe vsebujeta različne težke kovine. Zahvaljujoč obsevanju je mogoče pridobiti tako imenovane podmaske, ki dajejo informacije o pristnosti slike, pa tudi o specifični tehniki, načinu pisanja vsakega izvajalca.

Poleg tega se lak na površini izdelkov nanaša na občutljive polimere. Zato se lahko pod vplivom svetlobe odraste. To vam omogoča, da določite starost kompozicij in mojstrovine umetnostnega sveta.