Ултравиолетово лъчение: приложение, действие и защита от него

Енергията на Слънцето е електромагнитни вълни, които са разделени на няколко части от спектъра:

• Рентгенови лъчи - с най-къса дължина на вълната (под 2 nm);
• дължината на вълната на ултравиолетовото излъчване е от 2 до 400 nm;
• видима част от светлината, която се захваща от окото на човек и животни (400-750 nm);
• топло окисляване (инфрачервено) излъчване (над 750 nm).

Всяка част намира приложение и е от голямо значение в живота на планетата и нейната биомаса. Ще разгледаме кои са лъчите в диапазона от 2 до 400 нанометра, къде се използват и каква роля играят в живота на хората.

История на откриването на ултравиолетова радиация

Първите споменавания датират от 13-ти век в описанието на философ от Индия. Той пише за виолетовата светлина, която беше невидима за окото, която беше открил. Въпреки това, техническите възможности от онова време очевидно не бяха достатъчни, за да потвърдят това експериментално и да проучат подробно.

Това можеше да стане след пет века по-късно - физикът от Германия Ритър. Той провеждал експерименти върху сребърен хлорид върху разлагането му под въздействието на електромагнитно излъчване. Ученият вижда, че този процес е по-бърз не в областта на светлината, която вече е отворена и се нарича инфрачервена, но в обратната посока. Оказа се, че това е ново поле, което досега не е било разследвано.

Така през 1842 г. е открита ултравиолетова радиация, чиито свойства и приложения впоследствие са подложени на внимателен анализ и изследване от различни учени. Голям принос за това са хората като Александър Бекверел, Варшавър, Даниц, Македонио Мелони, Франк, Парфенов, Галанин и др.

Общи характеристики

Какво е това? ултравиолетово лъчение, който днес се използва толкова широко в различни области на човешката дейност? Първо, трябва да се посочи, че това се появява тип спектър светлина само при много високи температури от 1500 до 2000 г.⁰В този интервал UV достига върха на активността чрез действието.

Във физическата си природа това е електромагнитна вълна, чиято дължина варира в доста широки граници - от 10 (понякога от 2) до 400 nm. Цялата гама от това излъчване е условно разделена на два региона:

1. Близо спектър. Той достига до Земята през атмосферата и озоновия слой от Слънцето. Дължината на вълната е 380-200 nm.
2. Далече (вакуум). Активно се абсорбира от озон, въздух кислород, атмосферни компоненти. Възможно е да се разследва само със специални вакуумни устройства, за които е получило своето име. Дължината на вълната е 200-2 nm.

Има класификация на видовете, които имат ултравиолетова радиация. Свойствата и приложенията се откриват от всеки от тях.

1. Средата.
2. Далеч.
3. Extreme.
4. Средна.
5. Вакуум.
6. Дългова дължина на вълната черна светлина (UV-A).
7. Бързи вълнички (UV-C).
8. Средна вълна UV-B.

Дължината на вълната на ултравиолетовата радиация за всеки вид е различна, но всички от тях са по принцип вече определени по-рано.

Интересно е UV-A, или така наречената черна светлина. Фактът е, че този спектър има дължина на вълната 400-315 nm. Той е на границата с видимата светлина, която човешкото око може да улови. Следователно, такова излъчване, преминаващо през определени обекти или тъкани, може да премине в района на видима виолетова светлина и хората я отличават като черен, тъмносин или тъмно виолетов оттенък.

Спектрите, които дават източници на ултравиолетова радиация, могат да бъдат три вида:

• изключено;
• непрекъснато;
• молекулярна (райета).

Първите са характерни за атоми, йони, газове. Втората група е за рекомбинация, bremsstrahlung. Източници от третия тип най-често се срещат при изследването на редки молекулярни газове.

Източници на ултравиолетова радиация

Основните източници на UV лъчи попадат в три основни категории:

• естествени или естествени;
• изкуствени, създадени от човека;
• лазер.

Първата група включва един вид концентратор и радиатор - слънцето. Това е небесното тяло, което дава най-мощния заряд на даден вид вълни, които могат да преминат озонов слой и стигнете до повърхността на Земята. Все пак не цялата му маса. Учените предложиха теория, че животът на Земята се е родил само когато озоновият екран е започнал да го предпазва от прекомерно проникване на вредни вещества в големи концентрации на ултравиолетова радиация.

През този период започнаха да съществуват протеинови молекули, нуклеинови киселини и АТР. Досега слоят озон влиза в тясно взаимодействие с UV-A, UV-B и UV-C, неутрализира ги и не позволява да преминат през себе си. Затова защитата от ултравиолетовите лъчения на цялата планета е изключително негова заслуга.

Какво определя концентрацията на ултравиолетовите проникващи върху Земята? Има няколко основни фактора:

• озонови дупки;
• надморска височина;
• височината на слънцестоене;
• атмосферна дисперсия;
• степента на отражение на лъчите от наземните естествени повърхности;
• състоянието на облачни пари.

Обхватът на ултравиолетовата радиация, проникваща до Земята от Слънцето, варира от 200 до 400 nm.

Следните източници са изкуствени. Те включват всички устройства, устройства, технически средства, проектирани от човека за получаване на желания спектър на светлина с дадени параметри на дължината на вълната. Това е направено за получаване на ултравиолетово лъчение, прилагането на което може да бъде изключително полезно в различни области на дейност. Към изкуствените източници са:

1. Еритмични лампи, които имат способността да активират синтеза на витамин D в кожата. Това предпазва от рахит и го третира.
2. Апарат за солариум, при който хората получават не само красив естествен тен, но също така се лекуват за заболявания, които се срещат при липса на открита слънчева светлина (така наречената зимна депресия).
3. Лампа-атрактанти, които позволяват борба с насекомите в условия на помещения, са безопасни за хората.
4. Меркури-кварцови устройства.
5. Excilamp.
6. Луминесцентни устройства.
7. Ксенонови лампи.
8. Газоразрядни устройства.
9. Висока температура плазма.
10. Синхротронно излъчване в ускорители.

Друг вид източник са лазерите. Тяхната работа се основава на генерирането на различни газове - както инертни, така и не. Източниците могат да бъдат:

• азот;
• аргон;
• неон;
• ксенон;
• органични сцинтилатори;
• кристали.

Много наскоро, преди около 4 години, е измислен лазер, който работи на свободни електрони. Дължината на ултравиолетовото лъчение в него е равна на тази, наблюдавана при вакуумни условия. Лазерните доставчици на UV се използват в биотехнологичните, микробиологичните изследвания, масспектрометрията и т.н.

Биологични ефекти върху организмите

Ефектът на ултравиолетовото излъчване върху живите същества е двоен. От една страна, със своята липса могат да възникнат заболявания. Оказа се само в началото на миналия век. Изкуственото облъчване със специални UV-A в изискваните норми е в състояние:

• да активира работата на имунитета;
• причиняват образуването на важни вазодилатиращи съединения (например хистамин);
• укрепване на опорно-двигателния апарат;
• да подобри работата на белите дробове, да увеличи интензивността на обмяната на газ;
• засягат скоростта и качеството на метаболизма;
• увеличаване на тона на тялото, активиране на производството на хормони;
• да увеличи пропускливостта на стените на съдовете по кожата.

Ако UVA е в достатъчно количество, за да влезе в човешкото тяло, то няма такива заболявания като зимната депресия или лекото гладуване, а рискът от развитие на рахит е значително намален.

Влиянието на ултравиолетовото лъчение върху тялото е от следните типове:

• бактерицидно;
• противовъзпалително;
• регенериране;
• болкоуспокояващо.

Тези свойства до голяма степен обясняват широкото използване на ултравиолетовите лъчи в медицинските институции от всякакъв тип.

Освен горепосочените предимства обаче има и негативни аспекти. Съществуват редица заболявания и заболявания, които могат да бъдат придобити, ако не получите или обратно вземете в големи количества въпросните вълни.

1. Рак на кожата. Това е най-опасното излагане на ултравиолетова радиация. Меланомът може да се образува с прекомерно влияние на вълни от всеки източник - естествен и създаден от хората. Това важи особено за любителите на слънчевите лъчи в солариума. Във всичко е необходимо мярка и предпазливост.
2. Унищожителен ефект върху ретината на очните ябълки. С други думи, могат да се развият катаракти, петриги или изгаряния на черупки. Вредното излишно UV излагане на очите е доказано от учените от дълго време и се потвърждава от експериментални данни. Ето защо, когато работите с такива източници, правила за безопасност. На улицата можете да се защитите с тъмни очила. Обаче в този случай трябва да се страхувате от фалшификати, защото ако стъклото не е оборудвано с филтри, които отблъскват UV, тогава разрушителният ефект ще бъде още по-силен.
3. Изгаря по кожата. През лятото те могат да бъдат спечелени, ако за дълго време неконтролирано излагане на UV. През зимата, можете да ги получите, защото на особеностите на снега отразяват почти напълно тези вълни. Ето защо, облъчването се извършва както от страна на слънцето, така и от страна на снега.
4. Стареене. Ако хората отдавна са под влияние на ултравиолетовите лъчи, те започват много рано да показват признаци на стареене на кожата: летаргия, бръчки, тромавост. Това се дължи на факта, че защитните преградни функции на капаците са отслабени и счупени.
5. Въздействие с последствия във времето. Те са включени в проявите на отрицателни влияния не в ранна възраст, а по-близо до старост.

Всички тези резултати са последици от UV дозирането, т.е. те възникват, когато използването на ултравиолетово лъчение се извършва нерационално, неправилно и без да се спазват мерките за безопасност.

Ултравиолетово лъчение: приложение

Основните области на употреба са отблъснати от свойствата на веществото. Това важи и за излъчването на спектрални вълни. Така че основните характеристики на UV, на които се основава приложението, са:

• химическа активност на високо ниво;
• бактерициден ефект върху организмите;
• способността да предизвиква блясък на различни вещества в различни нюанси, видимо човешко око (луминисценция).

Това прави възможно широкото използване на ултравиолетовите лъчи. Приложението е възможно при:

• спектрометрични анализи;
• астрономически изследвания;
• медицина;
• стерилизация;
• дезинфекция на питейна вода;
• фотолитография;
• аналитично изследване на минерали;
• UV филтри;
• за улавяне на насекоми;
• за да се отървете от бактерии и вируси.

Всяка от тези области използва определен тип UV с свой спектър и дължина на вълната. Напоследък този вид лъчение се използва активно при физични и химични изследвания (установяване на електронната конфигурация на атомите, кристалната структура на молекулите и различните съединения, работа с йони, анализ на физическите трансформации в различни космически обекти).

Има и друга особеност на ефекта на UV върху веществата. Някои полимерни материали могат да се разлагат под въздействието на интензивен постоянен източник на тези вълни. Например, например:

• полиетилен с всякакво налягане;
• полипропилен;
• полиметилметакрилат или органично стъкло.

Какъв е ефектът? Продуктите от изброените материали губят цвят, крекират, избледняват и в крайна сметка се унищожават. Поради това те се наричат ​​чувствителни полимери. Тази характеристика на разграждането на въглеродната верига при условия на слънчево осветление се използва активно в нанотехнологиите, рогентното, трансплантационните и други области. Това се прави основно за изглаждане на грубостта на повърхността на продуктите.

Спектрометрията е основното поле на аналитичната химия, специализирано в идентифицирането на съединенията и техния състав чрез способността да абсорбират ултравиолетова светлина с определена дължина на вълната. Оказва се, че спектрите са уникални за всяко вещество, така че можете да ги класифицирате според резултатите от спектрометрията.

Също така, използването на ултравиолетова бактерицидна радиация се извършва за привличане и унищожаване на насекоми. Действието се основава на способността на окото на насекомото да улови къси вълни, невидими за човека. Следователно, животните летят до източника, където са подложени на унищожаване.

Използване в солариуми - специални инсталации от вертикален и хоризонтален тип, в които човешкото тяло е изложено на UVA. Това се прави, за да се активира производството на меланин в кожата, което му придава по-тъмен цвят, гладкост. В допълнение, в същото време, възпаленията се изсушават и вредните бактерии се разрушават на повърхността на обвивката. Особено внимание трябва да се обърне на защитата на очите, чувствителните зони.

Медицинска област

Използването на ултравиолетова радиация в медицината също се основава на способността му да унищожи невидимата очите на живите организми - бактерии и вируси, както и от функциите, които се случват в тялото по време на компетентен осветление изкуствен или естествен радиация.

Основните индикации за UV лечение могат да бъдат идентифицирани на няколко места:

1. Всички видове възпалителни процеси, открити рани, изпотяване и отворени конци.
2. С наранявания на тъкани, кости.
3. С изгаряния, измръзване и кожни заболявания.
4. С респираторни заболявания, туберкулоза, бронхиална астма.
5. При появата и развитието на различни видове инфекциозни заболявания.
6. С заболявания, придружени от силна болка, невралгия.
7. Болести на гърлото и носната кухина.
8. Рахит и трофичен стомашна язва.
9. Зъбни заболявания.
10. Регулиране на кръвното налягане, нормализиране на сърцето.
11. Развитие на тумори на рак.
12. Атеросклероза, бъбречна недостатъчност и някои други състояния.

Всички тези заболявания могат да имат много сериозни последици за тялото. Ето защо, лечението и превенцията с използване на ултравиолетовите лъчи е истинско медицинско откритие, което спестява хиляди и милиони животи, запазвайки и възстановявайки тяхното здраве.

Друга възможност за използване на UV от медицинска и биологична гледна точка е дезинфекция на помещения, стерилизация на работни повърхности и инструменти. Действието се основава на способността на UV да потиска развитието и репликацията на ДНК молекули, което води до тяхното изчезване. Бактериите, гъбите, протозоите и вирусите умират.

Основният проблем с използването на такова лъчение за стерилизация и дезинфекция на стаята е осветлението. В края на краищата, организмите се унищожават само чрез пряко излагане на директни вълни. Всичко, което остава навън, продължава да съществува.

Аналитична работа с минерали

Способността да се предизвиква луминисценция на вещества прави възможно използването на UV за анализ на качествения състав на минералите и ценните скали. В това отношение ценните, полускъпоценни и декоративни камъни са много интересни. Какви нюанси не дават, когато се облъчват с катодни вълни! Много интересно за това е писал Малахов, известен геолог. Неговата работа разказва за наблюденията на блясъка на цветовата палитра, която може да даде минерали в различни източници на радиация.

Така например, топаз, който в видимия спектър има красив наситен син цвят, когато се облъчва, яркозелено се появява, а смарагдът - червен. Перлите не могат да дадат някакъв определен цвят изобщо и преливат с многоцветни. Следователно спектакълът е просто фантастичен.

Ако съставът на изследваната скала включва примеси от уран, тогава мигането ще покаже зелен цвят. Примесите от мелитис дават синьо, а морганит - люляк или бледо виолетов цвят.

Използвайте го в филтрите

За използване в филтри се използва и ултравиолетово бактерицидно лъчение. Видовете такива структури могат да бъдат различни:

• твърдо вещество;
• газ;
• течност.

Основното приложение на такива устройства се намира в химическата промишленост, по-специално в хроматографията. С тяхна помощ е възможно да се извърши качествен анализ на състава на дадено вещество и да се определи, че той принадлежи към един или друг клас органични съединения.

Лечение на питейна вода

Дезинфекцията на питейната вода чрез ултравиолетово лъчение е един от най-модерните и висококачествени методи за нейното пречистване от биологични примеси. Предимствата на този метод са:

• надеждност;
• ефективност;
• отсъствие на чужди продукти във водата;
• сигурност;
• ефективност;
• запазване на органолептичните свойства на водата.

Ето защо до този момент този метод на обеззаразяване е в крак с традиционната хлоризация. Действието се основава на същите характеристики - унищожаването на ДНК на вредните живи организми във водата. UV се използва с дължина на вълната от около 260 nm.

В допълнение към директното излагане на вредители, ултравиолетовото лъчение се използва и за унищожаване на остатъчните химични съединения, които се използват за омекотяване, пречистване на водата, като например хлор или хлорамин.

Черна крушка

Такива устройства са оборудвани със специални емитери, способни да произвеждат вълни с голяма дължина, близки до видимите. Те все пак остават неразличими за човешкото око. Такива лампи се използват като устройства, които четат тайни знаци от UV: например в паспорти, документи, банкноти и т.н. Това означава, че такива марки могат да бъдат разграничени само под влияние на определен спектър. По този начин се изгражда принципът на работата на валутните детектори, устройствата за проверка на естествеността на паричните купюри.

Възстановяване и определяне на автентичността на картината

И в тази област се използва UV. Всеки художник използвал бяло, съдържащ във всеки епохален период различни тежки метали. Благодарение на облъчването, е възможно да се получат т.нар. Подмаски, които дават информация за автентичността на картината, както и за специфичната техника, начина на писане на всеки художник.

В допълнение, лаковия филм върху повърхността на продуктите се отнася до чувствителни полимери. Следователно, тя може да остарее под въздействието на светлината. Това ви позволява да определите възрастта на съчиненията и шедьоврите на света на изкуството.