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紫外线概要
所谓的紫外线(Ultraviolet Rays/简写UV)就是指太阳光线的可视光线中(赤橙黄绿青蓝紫),紫色之外的肉眼看不见的光线。也叫紫外光线,英文简称UV。
于1801年德国物理学家J.W里特发现在日光光谱的紫端外侧一段能够使含有溴化银的照相底片感光,因而他第一次发现了紫外线的存在。
紫外线又是约380~10nm的相当宽的波段范围中的电磁波的总称,极端短波长的紫外线与X线几乎没有区别。
因为紫外线化学作用很强,相对把红外线称“热线”,紫外线又叫“化学线”。 紫外线根据波长分为:近紫外线 UVA, 远紫外线 UVB 和超短紫外线 UVC。紫外线对人体皮肤的渗透程度是不同的。紫外线的波长愈短,对人类皮肤危害越大。短波 紫外线可穿过真皮,中波则可进入真皮。
UVA波段,波长320~400nm,又称为长波黑斑效应紫外线 。它有很强的穿透力,可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料
UVB波段,波长275~320nm,又称为中波红斑效应紫外线。中等穿透力,它的波长较短的部分会被透明玻璃吸收,日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收,只有不足2%能到达地球表面,在夏天和午后会特别强烈。
UVC波段,波长200~275nm,又称为短波灭菌紫外线。它的穿透能力最弱,无法穿透大部分的透明玻璃及塑料。日光中含有的短波紫外线几乎被臭氧层完全吸收。短波紫外线对人体的伤害很大,短时间照射即可灼伤皮肤,长期或高强度照射还会造成皮肤癌。紫外线杀菌灯发出的就是UVC短波紫外线。
UVD波段,波长100~200nm,又称为真空紫外线。
为把紫外线应用于产业上,人们制成了紫外线灯管。这种紫外灯管通常应用于紫外线杀菌领域。紫外线杀菌技术通过紫外线的照射破坏和改变微生物的DNA(脱氧核糖核酸)结构,是细菌当即死亡或不能繁殖,从而达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的UVC紫外线,因为C波段紫外线很容易被生物的DAN吸收,尤以波长253.7nm左右的紫外线最佳。紫外线杀菌灯(UV灯)实际上属于一种低压汞灯,和普通日光灯一样,利用低压汞蒸气(10-2Pa)被激发后发射紫外线。不同的是日光灯的灯管用的是普通玻璃,254nm的不能透出来,只能被灯管内壁的荧光粉系吸收激发后才可发出可见光。如改变荧光粉的成分和比例,它就可以发出我们通常所见到的不同颜色的光了。一般情况下,杀菌灯的灯管都是采用石英玻璃制作,因为石英玻璃对紫外线各波段都有很高的透过率,可达80-90%,是制作杀菌灯的最佳材料。杀菌灯有热阴极低压汞蒸气放电灯、冷阴极低压汞蒸气放电灯等几种结构,按外形和功率可分为多种类型。紫外线杀菌属于纯物理消毒法,具有简单便捷、广谱高效、无二次污染、便于管理和实现自动化等优点。随着各种新型设计紫外线灯管的推出,紫外线杀菌的应用范围也在不断扩大。目前在表面改质、表面洗净、UV固化等领域也在广泛应用。
紫外线的主要作用
太阳所发出的光线同时包含有可视光线、紫外线、红外线等。阳光中紫外线能有效地杀灭细菌、病毒,增强免疫能力,可促进机体对钙、磷等微量元素的吸收利用,有利于骨骼的生长发育,防止佝偻病出现。不过,过强的紫外线,会削弱机体的抗病能力,导致皮肤癌的发生。
不同波段的紫外线的不同作用
名称 | 波长(nm) | 用途 | 作用 | 作用原理 |
短波紫外线 | 184.9 | 表面改质/洗净, 生成臭氧 (Ozone Production) | 臭氧生产及开发 | 空气中的氧气分子在184.9nm的紫外线照射下,能量充分的氧分子的外电子与氧分子发生反应生成氧。生成的氧又与氧分子发生化合反应形成臭氧。 O2+紫外线 →2O* O2+2O → O3 臭氧的氧化率非常高,LCD基板上的有机物与其表面成分被氧化后就会降低其他化学反应的发生。 |
短波灭菌紫外线 | 253.7 | 表面改质/洗净, 杀菌 | 洗净作用 | 185nm的紫外线吸收氧原子形成254nm的紫外线,使有机物吸收分子与表面的有机物结合形成低分子。低分子很容易与臭氧发生反应形成二氧化碳及水分,从而可以洗净物体表面。 |
黑斑效应紫外线 | 296.7 | 黑斑效应紫外线 | 黑斑作用 | 日光中含有的长波紫外线可以直达肌肤的真皮层,破坏弹性纤维和胶原蛋白纤维,将我们的皮肤晒黑。 |
光化学线 | 365 | 固化、光化学 (UV curing and Photo Chemical/td> | 固化作用 | 光化学反应是365nm波长的UV发生的光化学反应。例如,在没有紫外线的情况下,monomer等的Oligomer收到紫外线后会变成Polymer。这个过程被称为光化学反应。在材料表面进行的UV镀膜、印刷等都是光化学反应。 |
平版照相线 | 404 | UV Exposure | 杀菌作用 | 波长210-320nm的紫外线杀菌作用非常强。其中250-260nm波长的紫外线作用最强。其中使用253.7nm波长制成的紫外线灯就是杀菌灯。杀菌灯在制药业、研究所、医院、室内空气灭菌、食品工业等领域已经应用了数十年了。近来,在下水道等水处理等领域也开始使用这种技术以做最终的杀菌处理。 |
紫外线各波段的作用与用途
紫外线根据强度的不同各个波长的用途也非常不同。根据UV灯放射出的不同波长用途分类如下
生产用UV灯
主要作用 | 波长(nm) | 适用UV灯 | 用途及领域 |
生成臭氧 | 150 ~ 200 | 臭氧发生灯 | 生成臭氧 |
洗净、改质 | 184.9 | UV/臭氧洗净/改质灯 | 表面改质及表面洗净 |
杀菌作用 | 240 ~ 300 | 杀菌灯 | 空气杀菌、水杀菌 |
UV固化 | 340 ~ 460 | 高级汞灯、metal?灯、 氙灯 | UV镀膜、粘接、涂料、印刷等 |
光分解 | 250 ~ 450 | 光分解灯 | 去除电路板、LCD、水、塑料、玻璃灯表面的有机物 |
平版照相 | 300 ~ 450 | 平版照相 | 在感光材料上照相、胶片录光机 |
光合成 | 250 ~ 700 | 低压UV灯、高压汞灯 | 化学物质的合成 |
一般UV灯
主要作用 | 波长(nm) | 适用UV灯 | 用途及领域 |
杀菌作用 | 240 ~ 300 | 杀菌灯 | 空气杀菌、水杀菌 |
对人体有害 | 200 ~ 340 | 杀菌灯、电焊、煤气焊接、碳电焊 | 对眼睛、皮肤有伤害 |
红斑效应 | 250 ~ 330 | 医疗用紫外线灯,太阳能 | 光过敏症诊断 |
产生维生素D | 260 ~ 360 | 渗透用UV灯 | 食品、饲料等的维生素的添加 |
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