Ultravioletinė spinduliuotė: taikymas, nauda ir žala. Šviesos terapija (matoma, infraraudonoji ir ultravioletinė spinduliuotė)

Ultravioletinė radiacija priklauso nematomam optiniam spektrui. Natūralus ultravioletinės spinduliuotės šaltinis yra saulė, kuri sudaro apie 5% saulės spinduliuotės srauto tankio – tai gyvybiškai svarbus veiksnys, turintis teigiamą stimuliuojantį poveikį gyvam organizmui.

Dirbtiniai ultravioletinės spinduliuotės šaltiniai (elektros lankas elektrinio suvirinimo metu, elektrinis lydymas, plazmatronai ir kt.) gali pakenkti odai ir regėjimui. Ūminiai akių pažeidimai (elektroftalmija) yra ūminis konjunktyvitas. Liga pasireiškia svetimkūnio ar smėlio pojūčiu akyse, fotofobija, ašarojimu. Lėtinės ligos yra lėtinis konjunktyvitas ir katarakta. Odos pažeidimai pasireiškia ūminio dermatito forma, kartais su patinimu ir pūslėmis. Gali pasireikšti bendri toksiniai reiškiniai su karščiavimu, šaltkrėtis ir galvos skausmais. Po intensyvaus švitinimo ant odos atsiranda hiperpigmentacija ir lupimasis. Ilgalaikis ultravioletinių spindulių poveikis lemia odos „senėjimą“ ir piktybinių navikų atsiradimo tikimybę.

Higieninis ultravioletinės spinduliuotės reguliavimas atliekamas pagal SN 4557-88, kuris nustato leistinus spinduliuotės srauto tankius, priklausomai nuo bangos ilgio, atsižvelgiant į regos organų ir odos apsaugą.

Leistinas spinduliuotės intensyvumas darbuotojams esant
neapsaugotos odos paviršiaus vietos ne daugiau kaip 0,2 m2 (veido,
kaklas, rankos), kurių bendra apšvitos trukmė sudaro 50 % darbo pamainos ir vienkartinės apšvitos trukmė
per 5 minutes neturi viršyti 10 W/m2 400–280 nm srityje ir
0,01 W/m 2 – sričiai 315-280 nm.

Naudojant specialius drabužius ir veido apsaugą
ir rankos, kurios neperduoda spinduliuotės, leistinas intensyvumas
apšvitinimas neturi viršyti 1 W/m2.

Pagrindiniai apsaugos nuo ultravioletinės spinduliuotės būdai yra ekranai, asmeninės apsaugos priemonės (drabužiai, akiniai), apsauginiai kremai.

Infraraudonoji spinduliuotė reprezentuoja nematomą optinio elektromagnetinio spektro dalį, kurios energija, absorbuota į biologinį audinį, sukelia šiluminį efektą. Infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai gali būti lydymosi krosnys, išlydytas metalas, įkaitintos dalys ir ruošiniai, įvairūs suvirinimo būdai ir kt.

Labiausiai paveikti organai yra oda ir regėjimo organai. Ūmiai apšvitinus odą, galimi nudegimai, staigus kapiliarų išsiplėtimas ir padidėjusi odos pigmentacija; esant lėtiniam švitinimui, pigmentacijos pokyčiai gali būti nuolatiniai, pvz., į eritemą panaši (raudona) veido spalva stiklo pūtėjų ir plieno apdirbėjų.

Esant regėjimui, gali atsirasti ragenos drumstumas ir nudegimai bei infraraudonųjų spindulių katarakta.

Infraraudonoji spinduliuotė taip pat turi įtakos medžiagų apykaitos procesams miokarde, vandens ir elektrolitų pusiausvyrai, viršutinių kvėpavimo takų būklei (lėtinio laringito, rinito, sinusito išsivystymas), gali sukelti šilumos smūgį.

Infraraudonosios spinduliuotės normalizavimas atliekamas pagal leistinų integruotų spinduliuotės srautų intensyvumą, atsižvelgiant į spektrinę sudėtį, apšvitinto ploto dydį, apsauginių drabužių savybes veikimo metu pagal GOST 12.1.005- 88 ir Sanitarinės taisyklės ir nuostatai SN 2.2.4.548-96 „Higienos reikalavimai gamybinių patalpų mikroklimatui“.

Darbuotojų šiluminės spinduliuotės intensyvumas nuo šildomų technologinių įrenginių, apšvietimo prietaisų paviršių, insoliacijos nuolatinėse ir nenuolatinėse darbo vietose neturi viršyti 35 W/m2 apšvitinant 50% kūno paviršiaus ir daugiau, 70 W/m2 - kai apšvitinamo paviršiaus dydis yra nuo 25 iki 50% ir 100 W/m2 – apšvitinant ne daugiau kaip 25% kūno paviršiaus.

Darbuotojų šiluminio apšvitinimo iš atvirų šaltinių (įkaitinto metalo, stiklo, „atviros“ liepsnos ir kt.) intensyvumas neturi viršyti 140 W/m2, tuo tarpu daugiau nei 25 % kūno paviršiaus neturi būti veikiamas švitinimo ir naudojimo. Asmeninės apsaugos priemonės, įskaitant veido ir akių apsaugą, yra privalomos.

Leistinas spinduliuotės intensyvumas nuolatinėse ir nenuolatinėse vietose pateiktas lentelėje. 4.20.

4.20 lentelė.

Leistinas spinduliuotės intensyvumas

Pagrindinės priemonės, skirtos sumažinti infraraudonosios spinduliuotės poveikį žmonėms, yra šios: šaltinio spinduliuotės intensyvumo mažinimas; techninės apsaugos priemonės; laiko apsauga, asmeninių apsaugos priemonių naudojimas, gydomosios ir profilaktinės priemonės.

Techninės apsaugos priemonės skirstomos į gaubiamuosius, šilumą atspindinčius, šilumą išsklaidančius ir šilumą izoliuojančius ekranus; įrangos sandarinimas; vėdinimo priemonės; automatinio nuotolinio valdymo ir stebėjimo priemonės; signalizacija

Saugant laikui bėgant, siekiant išvengti per didelio bendro perkaitimo ir vietinių pažeidimų (nudegimų), reguliuojama nuolatinio žmogaus infraraudonųjų spindulių švitinimo laikotarpių ir pauzių tarp jų trukmė (4.21 lentelė pagal R 2.2.755-99).

4.21 lentelė.

Nuolatinio švitinimo priklausomybė nuo jo intensyvumo.

Klausimai 4.4.3.

Apibūdinkite natūralius elektromagnetinių laukų šaltinius.
Pateikite antropogeninių elektromagnetinių laukų klasifikaciją.

3. Papasakokite apie elektromagnetinio lauko poveikį žmogui.

4. Kas yra elektromagnetinių laukų standartizavimas.

5. Kokie yra leistini elektromagnetinių laukų poveikio darbo vietoje lygiai?

6. Išvardykite pagrindines priemones, skirtas apsaugoti darbuotojus nuo neigiamo elektromagnetinių laukų poveikio.

7. Kokie ekranai naudojami apsaugai nuo elektromagnetinių laukų.

8. Kokios asmeninės apsaugos priemonės naudojamos ir kaip nustatomas jų efektyvumas.

9. Apibūdinkite jonizuojančiosios spinduliuotės rūšis.

10. Kokios dozės apibūdina jonizuojančiosios spinduliuotės poveikį.

11. Koks jonizuojančiosios spinduliuotės poveikis žmogui.

12. Kas yra jonizuojančiosios spinduliuotės normavimas.

13. Paaiškinti saugos užtikrinimo tvarką dirbant su jonizuojančia spinduliuote.

14. Pateikite lazerio spinduliuotės sampratą.

15. Apibūdinkite jo poveikį žmonėms ir apsaugos būdus.

16. Pateikite ultravioletinės spinduliuotės sampratą, jos poveikį žmogui ir apsaugos būdus.

17. Pateikite infraraudonosios spinduliuotės sampratą, jos poveikį žmogui ir apsaugos būdus.

Didelę nejonizuojančios elektromagnetinės spinduliuotės dalį sudaro radijo bangos ir vibracijos optiniame diapazone (infraraudonoji, matoma, ultravioletinė spinduliuotė). Priklausomai nuo radijo dažnių elektromagnetinės spinduliuotės poveikio vietos ir sąlygų, skiriami keturi apšvitos tipai: profesinė, neprofesionali, buitinė ir medicininė, o pagal apšvitos pobūdį – bendroji ir vietinė.

Infraraudonoji spinduliuotė yra elektromagnetinės spinduliuotės dalis, kurios bangos ilgis yra nuo 780 iki 1000 mikronų, kurios energija, absorbuota medžiaga, sukelia šiluminį efektą. Trumpųjų bangų spinduliuotė yra aktyviausia, nes ji turi didžiausią fotonų energiją, gali giliai prasiskverbti į kūno audinius ir intensyviai absorbuojama audiniuose esančio vandens. Žmonėms labiausiai infraraudonosios spinduliuotės veikiami organai yra oda ir regos organai.

Didelės energijos lygio matoma spinduliuotė taip pat gali pakenkti odai ir akims.

Ultravioletinė spinduliuotė, kaip ir infraraudonoji, yra elektromagnetinės spinduliuotės dalis, kurios bangos ilgis yra nuo 200 iki 400 nm. Natūrali saulės ultravioletinė spinduliuotė yra gyvybiškai svarbi ir turi teigiamą stimuliuojantį poveikį organizmui.

Dirbtinių šaltinių spinduliuotė gali sukelti ūmius ir lėtinius profesinius sužalojimus. Labiausiai pažeidžiamas organas yra akys. Ūminiai akių pažeidimai vadinami elektrooftalmija. Patekusi ant odos ultravioletinė spinduliuotė gali sukelti ūmų odos uždegimą ir patinimą. Gali pakilti temperatūra, atsirasti šaltkrėtis ir galvos skausmas.

Lazerio spinduliuotė yra ypatinga elektromagnetinės spinduliuotės rūšis, sukuriama 0,1-1000 mikronų bangos ilgių diapazone. Nuo kitų spinduliuotės rūšių ji skiriasi monochromatiškumu (griežtai vieno bangos ilgio), koherentiškumu (visi spinduliuotės šaltiniai skleidžia elektromagnetines bangas toje pačioje fazėje) ir aštriu pluošto kryptingumu. Jis selektyviai veikia įvairius organus. Vietinis pažeidimas yra susijęs su akių apšvitinimu ir odos pažeidimu. Bendras poveikis gali sukelti įvairius žmogaus organizmo funkcinius sutrikimus (nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų, kraujospūdžio ir kt.)

2. Kolektyvinės apsaugos priemonės (rūšys, panaudojimo būdai)

Apsaugoti šalies gyventojus ir gamybines pajėgas nuo masinio naikinimo ginklų, taip pat stichinių nelaimių ir pramoninių avarijų metu yra svarbiausias Civilinės gynybos ir ekstremalių situacijų biuro uždavinys.

Kolektyvinės apsaugos priemonės – apsaugos priemonės, struktūriškai ir funkciškai susietos su gamybos procesu, gamybos įranga, patalpomis, pastatu, statiniu, gamybos aikštele.

Kolektyvinės apsaugos priemonės skirstomos į: tvoros, saugos, stabdymo įtaisus, automatinius valdymo ir signalizacijos įrenginius, nuotolinio valdymo pultą, saugos ženklus.

Apsaugos įtaisai skirti neleisti žmogui atsitiktinai patekti į pavojingą zoną. Šie įtaisai naudojami judančioms mašinų dalims, mašinų apdirbimo zonoms, presams, mašinų smūginiams elementams izoliuoti nuo darbo zonos. Prietaisai skirstomi į stacionarius, mobiliuosius ir nešiojamuosius. Jie gali būti pagaminti apsauginių dangčių, stogelių, užtvarų, ekranų pavidalu; tiek kietas, tiek tinklinis. Jie pagaminti iš metalo, plastiko, medžio.

Stacionarios tvoros turi būti pakankamai tvirtos, kad atlaikytų bet kokias apkrovas, atsirandančias dėl ardomųjų objektų veiksmų ir apdirbamų dalių gedimo ir pan. Nešiojamoji tvorelė dažniausiai naudojama kaip laikina.

Saugos įtaisai naudojami automatiniam mašinų ir įrenginių išjungimui, kai jie nukrypsta nuo įprasto veikimo arba kai žmogus patenka į pavojingą zoną. Šie įrenginiai gali būti blokuojami ir ribojantys. Priklausomai nuo veikimo principo blokavimo įtaisai gali būti: elektromechaniniai, fotoelektriniai, elektromagnetiniai, radiaciniai, mechaniniai. Ribojamieji įtaisai – tai mašinų ir mechanizmų dalys, kurios sugenda arba sugenda perkraunant.

Plačiai naudojami stabdymo įtaisai, kuriuos galima suskirstyti į batinius, diskinius, kūginius ir pleištinius. Daugumoje gamybos įrangos tipų naudojami trinkelių ir diskiniai stabdžiai. Stabdžių sistemos gali būti rankinės, kojinės, pusiau automatinės ir automatinės.

Siekiant užtikrinti saugų ir patikimą įrangos veikimą, labai svarbūs informaciniai, perspėjimo, avarinio automatinio valdymo ir signalizacijos įrenginiai. Valdymo įtaisai yra prietaisai, skirti matuoti slėgį, temperatūrą, statines ir dinamines apkrovas, apibūdinančias mašinų ir įrenginių darbą. Stebėjimo įrenginius derinant su signalizacijos sistemomis, jų efektyvumas žymiai padidėja. Signalizacijos sistemos gali būti: garsinės, šviesos, spalvotos, simbolinės, kombinuotos.

Apsaugai nuo elektros smūgio naudojamos įvairios techninės priemonės. Tai žemos įtampos; elektros tinklų atskyrimas; izoliacijos pažeidimų kontrolė ir prevencija; apsauga nuo atsitiktinio kontakto su įtampingosiomis dalimis; apsauginis įžeminimas; apsauginis išjungimas; asmeninės apsaugos priemonės.

Ust-Kamenogorsko statybos kolegija

Fizikos pamokos rengimas.

Tema: „Infraraudonieji, ultravioletiniai, rentgeno spinduliai“

Mokytojas: O.N. Chirtsova

Ust-Kamenogorskas, 2014 m

Pamoka tema „Infraraudonieji, ultravioletiniai, rentgeno spinduliai“.

Tikslai:1) žinoti, kas yra infraraudonoji, ultravioletinė ir rentgeno spinduliuotė; gebėti spręsti logines problemas naudojant šias sąvokas.

2) loginio mąstymo, stebėjimo, PMD (analizė, sintezė, palyginimas), darbo su sąvoka (jos leksinė reikšmė), kalbėjimo, OUUN (savarankiško darbo su informacijos šaltiniu, lentelės konstravimas) įgūdžių ugdymas.

3) mokslinės pasaulėžiūros formavimas (praktinė tiriamos medžiagos reikšmė, ryšys su profesija), atsakingumas, savarankiškumas, poreikis vesti sveiką gyvenimo būdą, profesinėje veikloje laikytis saugos standartų.

Pamokos tipas: naujos medžiagos mokymasis

Pamokos tipas: teoriniai tyrimai

Įranga: nešiojamieji kompiuteriai, projektorius, prezentacija, suvirintojo kombinezonas

Literatūra: Krongart B.A. „Fizika-11“, medžiagos INTERNETAS

Per užsiėmimus.

Mokinių organizavimas pamokoms.

Pasiruošimas suvokimui.

Atkreipiu mokinių dėmesį į priešais kabantį suvirintojo kombinezoną ir užmezgu pokalbį šiais klausimais:

1) Iš kokios medžiagos gaminami darbo drabužiai (gumuotas audinys, zomša) Kodėl būtent šios medžiagos (mokinius vedu prie atsakymo „apsauga nuo šiluminės (infraraudonosios) spinduliuotės“?)

2) Kam reikalinga kaukė (apsauga nuo ultravioletinių spindulių).

3) Pagrindinis rezultatas suvirintojo darbe (siūlės kokybė) Kaip galima ištirti suvirinimo kokybę (vienas iš metodų yra rentgeno defektų nustatymas skaidrėje). ir trumpai paaiškinkite metodą.

Paskelbiu pamokos temą (užsirašau į sąsiuvinį).

Mokiniai suformuluoja pamokos tikslą.

Mokiniams iškėliau užduotis pamokai:

1) Susipažinti su bendromis spinduliuotės charakteristikomis (pagal padėtį elektromagnetinės spinduliuotės skalėje).

2) Susipažinkite su bendromis kiekvienos spinduliuotės rūšies charakteristikomis.

3) Išsamiai ištirkite kiekvieną spinduliuotės tipą.

Naujos medžiagos mokymasis.

Atlikime pirmąją pamokos užduotį – susipažinkime su bendromis spinduliavimo savybėmis.

Skaidrėje „Elektromagnetinės spinduliuotės skalė“. Nustatome kiekvienos spinduliuotės rūšies padėtį skalėje, analizuojame žodžių „infraraudonieji“, „ultravioletiniai“, „rentgeno spinduliai“ leksinę reikšmę. Remiuosi pavyzdžiais.

Studentai savarankiškai atlieka tiriamąjį darbą (naudojant skaitmeninį informacijos šaltinį, pildo lentelę). Skelbiu vertinimo kriterijus ir nuostatus. Konsultuoju, paaiškinu darbo metu kylančius klausimus.

Darbo pabaigoje išklausome trijų mokinių atsakymus ir peržiūrime atsakymus.

Konsolidavimas.

Žodžiu sprendžiame loginius uždavinius:

1. Kodėl aukštai kalnuose būtina nešioti tamsius akinius?

2. Kokia spinduliuotė naudojama vaisiams ir daržovėms džiovinti?

Kodėl suvirintojas suvirindamas dėvi kaukę? apsauginis kostiumas?

Kodėl prieš rentgeno tyrimą pacientui duodama bario košė?

Kodėl radiologas (ir pacientas) dėvi švino prijuostes?

Profesinė suvirintojų liga – katarakta (akies lęšiuko drumstėjimas). Kas tai sukelia (ilgalaikė šiluminė infraraudonoji spinduliuotė) Kaip to išvengti?

Elektroftalmija yra akių liga (lydi ūminis skausmas, akių skausmas, ašarojimas, vokų spazmai). Šios ligos priežastis? (UV spinduliuotės veikimas). Kaip išvengti?

Atspindys.

Mokiniai raštu atsako į šiuos klausimus:

Atsakymus į šiuos klausimus aptariame žodžiu, įteikiame referatus.

Namų darbai

Parengti IR, UV, rentgeno spinduliuotės praktinio taikymo ataskaitą (nebūtina).

Pamokos santrauka.

Mokiniai įteikia sąsiuvinius.

Skelbiu pamokos pažymius.

Dalomoji medžiaga.

Infraraudonoji spinduliuotė.

Infraraudonoji spinduliuotė - elektromagnetinė spinduliuotė, užimanti spektrinę sritį tarp matomos šviesos raudonojo galo ir mikrobangų spinduliuotės.

Infraraudonosios spinduliuotės medžiagų optinės savybės labai skiriasi nuo matomos spinduliuotės savybių. Pavyzdžiui, kelių centimetrų vandens sluoksnis yra nepermatomas infraraudoniesiems spinduliams, kurių λ = 1 μm. Infraraudonoji spinduliuotė sudaro didžiąją spinduliuotės dalįkaitinamosios lempos, dujų išlydžio lempos, apie 50% saulės spinduliuotės; kai kurie lazeriai skleidžia infraraudonąją spinduliuotę. Jai registruoti jie naudoja šiluminius ir fotoelektrinius imtuvus, taip pat specialias fotografines medžiagas.

Visas infraraudonosios spinduliuotės diapazonas yra padalintas į tris komponentus:

trumpųjų bangų sritis: λ = 0,74-2,5 µm;

vidutinės bangos sritis: λ = 2,5-50 µm;

ilgosios bangos sritis: λ = 50-2000 µm.

Šio diapazono ilgosios bangos kraštas kartais išskiriamas į atskirą elektromagnetinių bangų diapazoną – terahercinę spinduliuotę (submilimetro spinduliuotę).

Infraraudonoji spinduliuotė taip pat vadinama „termine“ spinduliuote, nes šildomų objektų infraraudonąją spinduliuotę žmogaus oda suvokia kaip šilumos pojūtį. Šiuo atveju kūno skleidžiami bangų ilgiai priklauso nuo šildymo temperatūros: kuo aukštesnė temperatūra, tuo trumpesnis bangos ilgis ir didesnis spinduliavimo intensyvumas. Absoliučiai juodo kūno spinduliuotės spektras santykinai žemoje (iki kelių tūkstančių kelvinų) temperatūroje daugiausia yra šiame diapazone. Infraraudonąją spinduliuotę skleidžia sužadinti atomai arba jonai.

Taikymas.

Naktinio matymo prietaisas.

Vakuuminis fotoelektroninis prietaisas, skirtas akiai nematomo objekto atvaizdui (infraraudonųjų, ultravioletinių ar rentgeno spindulių spektre) paversti matomu arba matomo vaizdo ryškumui sustiprinti.

Termografija.

Infraraudonųjų spindulių termografija, terminis vaizdas arba terminis vaizdo įrašas yra mokslinis termogramos gavimo metodas – vaizdas infraraudonaisiais spinduliais, rodantis temperatūros laukų pasiskirstymo modelį. Termografinės kameros arba termovizoriai aptinka spinduliuotę elektromagnetinio spektro infraraudonųjų spindulių diapazone (maždaug 900–14000 nanometrų arba 0,9–14 µm) ir naudoja šią spinduliuotę vaizdams, padedantiems nustatyti perkaitusias ar per mažai atvėstančias vietas, kurti. Kadangi infraraudonąją spinduliuotę skleidžia visi objektai, turintys temperatūrą, pagal Plancko juodojo kūno spinduliuotės formulę termografija leidžia „matyti“ aplinką su matoma šviesa arba be jos. Objekto skleidžiamos spinduliuotės kiekis didėja didėjant jo temperatūrai, todėl termografija leidžia matyti temperatūrų skirtumus. Kai žiūrime pro termovizorių, šilti objektai matomi geriau nei atšaldyti iki aplinkos temperatūros; žmonės ir šiltakraujai gyvūnai yra lengviau matomi aplinkoje tiek dieną, tiek naktį. Dėl to termografijos naudojimo pažanga gali būti siejama su karinėmis ir saugumo tarnybomis.

Infraraudonųjų spindulių nustatymas.

Infraraudonųjų spindulių nukreipimo galvutė – nukreipimo galvutė, kuri veikia fiksuojamo objekto skleidžiamų infraraudonųjų spindulių bangų fiksavimo principu. Tai optinis-elektroninis įrenginys, skirtas identifikuoti taikinį aplinkiniame fone ir duoti fiksavimo signalą į automatinį nukreipimo įrenginį (ADU), taip pat matuoti ir duoti matymo linijos kampinio greičio signalą autopilotui.

Infraraudonųjų spindulių šildytuvas.

Šildymo įrenginys, kuris infraraudonųjų spindulių pagalba išskiria šilumą į aplinką. Kasdieniame gyvenime jis kartais netiksliai vadinamas atšvaitu. Spinduliavimo energiją sugeria aplinkiniai paviršiai, virsta šilumine energija, juos šildo, o tai savo ruožtu išskiria šilumą į orą. Tai suteikia reikšmingą ekonominį efektą, lyginant su konvekciniu šildymu, kai šiluma žymiai išleidžiama nenaudojamos lubų erdvės šildymui. Be to, IR šildytuvų pagalba tampa įmanoma lokaliai šildyti tik tas patalpos sritis, kur tai būtina, nešildant viso patalpos tūrio; Šiluminis infraraudonųjų spindulių šildytuvų efektas jaučiamas iš karto po įjungimo, todėl išvengiama išankstinio kambario šildymo. Šie veiksniai mažina energijos sąnaudas.

Infraraudonųjų spindulių astronomija.

Astronomijos ir astrofizikos šaka, tirianti infraraudonųjų spindulių spinduliuotėje matomus kosminius objektus. Šiuo atveju infraraudonoji spinduliuotė reiškia elektromagnetines bangas, kurių bangos ilgis yra nuo 0,74 iki 2000 mikronų. Infraraudonoji spinduliuotė patenka tarp matomos spinduliuotės, kurios bangos ilgis svyruoja nuo 380 iki 750 nanometrų, ir submilimetrų spinduliuotės.

Infraraudonųjų spindulių astronomija pradėjo vystytis XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, praėjus keliems dešimtmečiams po to, kai Williamas Herschelis atrado infraraudonąją spinduliuotę. Iš pradžių buvo nedidelė pažanga ir astronominių objektų infraraudonojoje spinduliuotėje už Saulės ir Mėnulio nebuvo atrasta iki XX amžiaus pradžios, tačiau po daugybės atradimų radijo astronomijoje šeštajame ir šeštajame dešimtmečiuose astronomai suprato, kad informacijos kiekis už matomo diapazono bangų ribų Nuo tada susiformavo šiuolaikinė infraraudonųjų spindulių astronomija.

Infraraudonųjų spindulių spektroskopija.

Infraraudonųjų spindulių spektroskopija yra spektroskopijos šaka, apimanti ilgųjų bangų spektro sritį (>730 nm už raudonos matomos šviesos ribos). Infraraudonųjų spindulių spektrai atsiranda dėl molekulių vibracinio (iš dalies sukimosi) judėjimo, būtent dėl perėjimų tarp molekulių pagrindinės elektroninės būsenos vibracinių lygių. IR spinduliuotę sugeria daugelis dujų, išskyrus O2, N2, H2, Cl2 ir monoatomines dujas. Absorbcija vyksta esant kiekvienoms konkrečioms dujoms būdingo bangos ilgio atveju, pavyzdžiui, tai yra 4,7 μm bangos ilgis.

Iš infraraudonųjų spindulių sugerties spektrų galima nustatyti įvairių organinių (ir neorganinių) medžiagų molekulių struktūrą, kurių molekulės gana trumpos: antibiotikų, fermentų, alkaloidų, polimerų, kompleksinių junginių ir kt. Įvairių organinių (ir neorganinių) molekulių virpesių spektrai neorganinės) santykinai ilgų molekulių (baltymai, riebalai, angliavandeniai, DNR, RNR ir kt.) medžiagos yra terahercų diapazone, todėl šių molekulių struktūrą galima nustatyti naudojant radijo dažnių spektrometrus terahercų diapazone. Pagal smailių skaičių ir padėtį IR sugerties spektruose galima spręsti apie medžiagos pobūdį (kokybinė analizė), o pagal sugerties juostų intensyvumą – apie medžiagos kiekį (kiekybinė analizė). Pagrindiniai instrumentai yra įvairių tipų infraraudonųjų spindulių spektrometrai.

Infraraudonųjų spindulių kanalas.

Infraraudonųjų spindulių kanalas yra duomenų perdavimo kanalas, kurio veikimui nereikia laidinio ryšio. Kompiuterinėse technologijose jis dažniausiai naudojamas kompiuteriams sujungti su periferiniais įrenginiais (IrDA sąsaja), skirtingai nei radijo kanalas, infraraudonųjų spindulių kanalas yra nejautrus elektromagnetiniams trukdžiams, todėl jį galima naudoti pramoninėje aplinkoje. Infraraudonųjų spindulių kanalo trūkumai – didelė imtuvų ir siųstuvų kaina, kuriai reikalingas elektros signalo konvertavimas į infraraudonųjų spindulių ir atvirkščiai, taip pat mažas perdavimo greitis (dažniausiai neviršija 5-10 Mbit/s, bet naudojant infraraudonuosius spindulius). lazeriai, galimi žymiai didesni greičiai). Be to, nėra užtikrinamas perduodamos informacijos slaptumas. Tiesioginio matomumo sąlygomis infraraudonųjų spindulių kanalas gali užtikrinti ryšį kelių kilometrų atstumu, tačiau patogiausia prijungti toje pačioje patalpoje esančius kompiuterius, kur atspindžiai nuo patalpos sienų užtikrina stabilų ir patikimą ryšį. Natūraliausias topologijos tipas čia yra „autobusas“ (tai yra, perduodamą signalą vienu metu priima visi abonentai). Akivaizdu, kad infraraudonųjų spindulių kanalas, turintis tiek daug trūkumų, negalėjo išplisti.

Vaistas

Infraraudonieji spinduliai naudojami fizioterapijoje.

Nuotolinio valdymo pultas

Infraraudonieji diodai ir fotodiodai plačiai naudojami nuotolinio valdymo pultuose, automatikos sistemose, apsaugos sistemose, kai kuriuose mobiliuosiuose telefonuose (infraraudonųjų spindulių prievadas) ir kt. Infraraudonieji spinduliai neblaško žmogaus dėmesio dėl savo nematomumo.

Įdomu tai, kad buitinio nuotolinio valdymo pultelio infraraudonoji spinduliuotė nesunkiai fiksuojama naudojant skaitmeninę kamerą.

Dažant

Infraraudonųjų spindulių skleidėjai pramonėje naudojami dažų paviršiams džiovinti. Infraraudonųjų spindulių džiovinimo metodas turi didelių pranašumų, palyginti su tradiciniu konvekciniu metodu. Visų pirma, tai, žinoma, yra ekonominis efektas. Infraraudonųjų spindulių džiovinimo greitis ir suvartojama energija yra mažesni nei tie patys rodikliai naudojant tradicinius metodus.

Maisto sterilizacija

Infraraudonoji spinduliuotė naudojama maisto produktams sterilizuoti dezinfekcijai.

Antikorozinė priemonė

Infraraudonieji spinduliai naudojami laku padengtų paviršių korozijai išvengti.

Maisto pramone

Ypatinga IR spinduliuotės naudojimo maisto pramonėje ypatybė yra galimybė elektromagnetinei bangai prasiskverbti į kapiliarų porėtus produktus, tokius kaip grūdai, grūdai, miltai ir kt., iki 7 mm gylio. Ši vertė priklauso nuo paviršiaus pobūdžio, struktūros, medžiagos savybių ir spinduliuotės dažninių charakteristikų. Tam tikro dažnio diapazono elektromagnetinė banga turi ne tik šiluminį, bet ir biologinį poveikį produktui, padeda pagreitinti biochemines transformacijas biologiniuose polimeruose (krakmolo, baltymų, lipidų). Konvejeriniai džiovinimo konvejeriai gali būti sėkmingai naudojami sandėliuojant grūdus grūdų sandėliuose ir miltų malimo pramonėje.

Be to, infraraudonoji spinduliuotė plačiai naudojamapatalpų šildymas Ir gatveerdvės. Infraraudonųjų spindulių šildytuvai naudojami patalpų (namų, butų, biurų ir kt.) papildomam arba pagrindiniam šildymui organizuoti, taip pat vietiniam lauko patalpų (lauko kavinių, pavėsinių, verandų) šildymui.

Trūkumas yra žymiai didesnis šildymo netolygumas, kuris yra visiškai nepriimtinas daugelyje technologinių procesų.

Pinigų autentiškumo tikrinimas

Infraraudonųjų spindulių spinduliuotė naudojama pinigų tikrinimo įrenginiuose. Specialūs metameriniai dažai, naudojami banknote kaip vienas iš apsaugos elementų, matomi tik infraraudonųjų spindulių diapazone. Infraraudonųjų spindulių valiutos detektoriai yra beklaidis prietaisas pinigų autentiškumui patikrinti. Infraraudonųjų spindulių ženklų uždėjimas ant banknoto, skirtingai nei ultravioletiniai ženklai, padirbinėtojams yra brangus, todėl ekonomiškai neapsimoka. Todėl banknotų detektoriai su įmontuotu IR spinduliuote šiandien yra patikimiausia apsauga nuo padirbinėjimo.

Pavojus sveikatai!!!

Labai stipri infraraudonoji spinduliuotė labai karštose vietose gali išsausinti akių gleivinę. Pavojingiausia, kai spinduliuotės nelydi matoma šviesa. Tokiose situacijose būtina dėvėti specialias akių apsaugos priemones.

Žemė kaip infraraudonųjų spindulių spinduliuotė

Žemės paviršius ir debesys sugeria matomą ir nematomą saulės spinduliuotę ir grąžina didžiąją dalį energijos infraraudonųjų spindulių pavidalu atgal į atmosferą. Kai kurios atmosferoje esančios medžiagos, daugiausia vandens lašeliai ir vandens garai, bet taip pat anglies dioksidas, metanas, azotas, sieros heksafluoridas ir chlorfluorangliavandeniliai sugeria šią infraraudonąją spinduliuotę ir išspinduliuoja ją visomis kryptimis, įskaitant atgal į Žemę. Taigi šiltnamio efektas palaiko atmosferą ir paviršių šiltesnius, nei tuo atveju, jei atmosferoje nebūtų infraraudonųjų spindulių absorberių.

Rentgeno spinduliuotė

Rentgeno spinduliuotė - elektromagnetinės bangos, kurių fotonų energija yra elektromagnetinių bangų skalėje tarp ultravioletinės spinduliuotės ir gama spinduliuotės, kuri atitinka bangų ilgį nuo 10-2 iki 102 Å (nuo 10-12 iki 10-8 m)

Laboratoriniai šaltiniai

Rentgeno vamzdeliai

Rentgeno spinduliai atsiranda dėl stipraus įkrautų dalelių pagreičio (bremsstrahlung) arba dėl didelės energijos perėjimų elektroniniuose atomų ar molekulių apvalkaluose. Abu efektai naudojami rentgeno vamzdeliuose. Pagrindiniai tokių vamzdžių konstrukciniai elementai yra metalinis katodas ir anodas (anksčiau dar vadinamas antikatodu). Rentgeno vamzdeliuose katodo skleidžiami elektronai pagreitinami dėl elektrinio potencialo skirtumo tarp anodo ir katodo (rentgeno spinduliai neišspinduliuojami, nes pagreitis per mažas) ir atsitrenkia į anodą, kur jie smarkiai sulėtėja. . Šiuo atveju dėl bremsstrahlung susidaro rentgeno spinduliuotė, o tuo pačiu metu elektronai išmušami iš vidinių anodo atomų elektronų apvalkalų. Tuščias erdves apvalkaluose užima kiti atomo elektronai. Šiuo atveju rentgeno spinduliuotė skleidžiama su anodo medžiagai būdingu energijos spektru (būdinga spinduliuotė, dažniai nustatomi pagal Moseley dėsnį: kur Z yra anodo elemento atominis skaičius, A ir B yra tam tikros vertės konstantos elektronų apvalkalo pagrindinio kvantinio skaičiaus n). Šiuo metu anodai daugiausia gaminami iš keramikos, o dalis, kurioje atsitrenkia elektronai, – iš molibdeno arba vario.

Crookes vamzdis

Greitėjimo-lėtėjimo proceso metu tik apie 1% elektrono kinetinės energijos patenka į rentgeno spinduliuotę, 99% energijos paverčiama šiluma.

Dalelių greitintuvai

Rentgeno spinduliuotę galima gaminti ir įkrautuose dalelių greitintuvuose. Vadinamoji sinchrotroninė spinduliuotė atsiranda, kai dalelių spindulys nukreipiamas magnetiniame lauke, todėl jos patiria pagreitį jų judėjimui statmena kryptimi. Sinchrotroninė spinduliuotė turi ištisinį spektrą su viršutine riba. Esant tinkamai parinktiems parametrams (magnetinio lauko stiprumui ir dalelių energijai), rentgeno spindulius galima gauti ir sinchrotroninės spinduliuotės spektre.

Biologinis poveikis

Rentgeno spinduliuotė yra jonizuojanti. Jis veikia gyvų organizmų audinius ir gali sukelti spindulinę ligą, nudegimus ir piktybinius navikus. Dėl šios priežasties dirbant su rentgeno spinduliais reikia imtis apsaugos priemonių. Manoma, kad žala yra tiesiogiai proporcinga sugertai spinduliuotės dozei. Rentgeno spinduliuotė yra mutageninis veiksnys.

Registracija

Liuminescencijos efektas. Rentgeno spinduliai gali sukelti kai kurių medžiagų švytėjimą (fluorescenciją). Šis efektas naudojamas medicininėje diagnostikoje atliekant fluoroskopiją (vaizdo stebėjimą fluorescenciniame ekrane) ir rentgeno fotografiją (rentgenografiją). Medicininės fotojuostos dažniausiai naudojamos kartu su ryškinančiais ekranais, kuriuose yra rentgeno spindulių fosforo, kuris šviečia rentgeno spindulių įtakoje ir apšviečia šviesai jautrią emulsiją. Natūralaus dydžio vaizdų gavimo būdas vadinamas radiografija. Naudojant fluorografiją, vaizdas gaunamas sumažintu mastu. Liuminescencinė medžiaga (scintiliatorius) gali būti optiškai sujungta su elektroniniu šviesos spinduliuotės detektoriumi (fotodaugintuvu, fotodiodu ir kt.), gautas įrenginys vadinamas scintiliacijos detektoriumi. Tai leidžia įrašyti atskirus fotonus ir išmatuoti jų energiją, nes scintiliacijos blykstės energija yra proporcinga sugerto fotono energijai.

Fotografinis efektas. Rentgeno spinduliai, kaip ir įprasta šviesa, gali tiesiogiai apšviesti fotografinę emulsiją. Tačiau be fluorescencinio sluoksnio tam reikia 30–100 kartų didesnės ekspozicijos (t. y. dozės). Šio metodo (žinomo kaip radiografija be ekrano) pranašumas yra tas, kad vaizdas yra ryškesnis.

Puslaidininkiniuose detektoriuose rentgeno spinduliai sukuria elektronų skylių poras diodo, sujungto blokavimo kryptimi, p-n sandūroje. Tokiu atveju teka nedidelė srovė, kurios amplitudė proporcinga krentančios rentgeno spinduliuotės energijai ir intensyvumui. Impulsiniu režimu galima įrašyti atskirus rentgeno fotonus ir išmatuoti jų energiją.

Atskiri rentgeno fotonai taip pat gali būti registruojami naudojant dujomis užpildytus jonizuojančiosios spinduliuotės detektorius (Geiger skaitiklį, proporcingą kamerą ir kt.).

Taikymas

Rentgeno spinduliais galima „apšviesti“ žmogaus kūną, ko pasekoje galima gauti kaulų vaizdą, o šiuolaikiniais prietaisais – vidaus organus (taip pat žr.rentgenografija Ir fluoroskopija). Tai remiasi tuo, kad elemento kalcis (Z = 20), kurio daugiausia randama kauluose, atominis skaičius yra daug didesnis nei elementų, sudarančių minkštuosius audinius, ty vandenilio (Z = 1), atominis skaičius. anglis (Z=6), azotas (Z=7), deguonis (Z=8). Be įprastų prietaisų, suteikiančių dvimatę tiriamo objekto projekciją, yra kompiuterinių tomografų, kurie leidžia gauti trimatį vidaus organų vaizdą.

Gaminių (bėgių, suvirinimo siūlių ir kt.) defektų aptikimas naudojant rentgeno spindulius vadinamasrentgeno defektų aptikimas.

Medžiagų moksle, kristalografijoje, chemijoje ir biochemijoje rentgeno spinduliai naudojami medžiagų struktūrai atominiame lygmenyje išsiaiškinti, naudojant rentgeno spindulių difrakcijos sklaidą (Rentgeno spindulių difrakcijos analizė). Gerai žinomas pavyzdys yra DNR struktūros nustatymas.

Naudojant rentgeno spindulius, galima nustatyti cheminę medžiagos sudėtį. Elektronų pluošto mikrozonde (arba elektroniniame mikroskope) analizuojama medžiaga apšvitinama elektronais, o atomai jonizuojami ir skleidžia būdingą rentgeno spinduliuotę. Vietoj elektronų gali būti naudojami rentgeno spinduliai. Šis analizės metodas vadinamasRentgeno fluorescencijos analizė.

Jie aktyviai naudojami oro uostuoseRentgeno televizijos introskopai, leidžianti peržiūrėti rankinio ir bagažo turinį, kad monitoriaus ekrane būtų galima vizualiai aptikti pavojingus daiktus.

Rentgeno terapija- spindulinės terapijos skyrius, apimantis rentgeno spindulių, generuojamų esant 20–60 kV rentgeno vamzdžio įtampai ir 3–7 cm židinio atstumui nuo odos, terapinio panaudojimo teoriją ir praktiką (trumpojo nuotolio radioterapija). ) arba esant 180–400 kV įtampai ir 30–150 cm odos židinio atstumui (išorinė radioterapija). Rentgeno terapija daugiausia atliekama esant paviršiniams navikams ir kai kurioms kitoms ligoms, įskaitant odos ligas (ultraminkšti Bucca rentgeno spinduliai).

Natūralūs rentgeno spinduliai

Žemėje elektromagnetinė spinduliuotė rentgeno spindulių diapazone susidaro dėl atomų jonizacijos spinduliuote, kuri atsiranda radioaktyvaus skilimo metu, dėl gama spinduliuotės Komptono efekto, atsirandančio branduolinių reakcijų metu, taip pat dėl kosminės spinduliuotės. . Radioaktyvusis skilimas taip pat sukelia tiesioginį rentgeno spindulių kvantų išskyrimą, jei jis sukelia irstančio atomo elektronų apvalkalo persitvarkymą (pavyzdžiui, elektronų gaudymo metu). Rentgeno spinduliuotė, kuri atsiranda ant kitų dangaus kūnų, nepasiekia Žemės paviršiaus, nes ją visiškai sugeria atmosfera. Jis tiriamas palydoviniais rentgeno teleskopais, tokiais kaip Chandra ir XMM-Newton.

Vienas iš pagrindinių neardomojo tyrimo metodų yra radiografinio tyrimo metodas (RT) -Rentgeno spindulių defektų nustatymas. Šis valdymo tipas plačiai taikomas technologinių vamzdynų, metalinių konstrukcijų, proceso įrangos, kompozitinių medžiagų kokybei tikrinti įvairiose pramonės šakose ir statybos komplekse. Rentgeno tyrimas šiandien aktyviai naudojamas aptikti įvairius suvirinimo siūlių ir jungčių defektus. Radiografinis suvirintų jungčių tikrinimo metodas (arba defektų aptikimas rentgeno spinduliais) atliekamas pagal GOST 7512-86 reikalavimus.

Metodas pagrįstas skirtingu rentgeno spindulių absorbcija medžiagomis, o sugerties laipsnis tiesiogiai priklauso nuo elementų atominio skaičiaus ir konkrečios medžiagos terpės tankio. Defektų, tokių kaip įtrūkimai, pašalinių medžiagų intarpai, šlakai ir poros, buvimas lemia tai, kad rentgeno spinduliai susilpnėja įvairiais laipsniais. Užfiksavus jų intensyvumą rentgeno tyrimu, galima nustatyti įvairių nehomogeniškumų buvimą ir vietą medžiagoje.

Pagrindinės rentgeno tyrimo savybės:

Galimybė aptikti defektus, kurių negalima aptikti jokiu kitu būdu – pavyzdžiui, trūkstamus lydmetalius, smegduobes ir kitus;

Galimybė tiksliai lokalizuoti aptiktus defektus, o tai leidžia greitai pataisyti;

Galimybė įvertinti suvirinimo armatūros rutuliukų išgaubimo ir įgaubimo dydį.

Ultravioletinė radiacija

Ultravioletinė radiacija (ultravioletiniai spinduliai, UV spinduliuotė) – elektromagnetinė spinduliuotė, užimanti spektrinį diapazoną tarp matomos ir rentgeno spinduliuotės. UV spinduliuotės bangos ilgiai svyruoja nuo 10 iki 400 nm (7,5 1014-3 1016 Hz). Terminas kilęs iš lot. ultra - aukščiau, toliau ir violetinė. Šnekamojoje kalboje taip pat gali būti naudojamas pavadinimas „ultravioletinis“.

Poveikis žmonių sveikatai .

Biologinis ultravioletinės spinduliuotės poveikis trijose spektrinėse srityse labai skiriasi, todėl kartais biologai svarbiausius savo darbe nustato šiuos diapazonus:

Netoli ultravioletinių, UV-A spindulių (UVA, 315-400 nm)

UV-B spinduliai (UVB, 280-315 nm)

Tolimieji ultravioletiniai, UV-C spinduliai (UVC, 100-280 nm)

Beveik visą UVC ir maždaug 90 % UVB sugeria ozonas, taip pat vandens garai, deguonis ir anglies dioksidas, kai saulės šviesa praeina per žemės atmosferą. UVA spinduliuotę atmosfera sugeria gana silpnai. Todėl Žemės paviršių pasiekiančioje radiacijoje daugiausia yra beveik ultravioletinių spindulių UVA ir nedidelė dalis – UVB.

Kiek vėliau (O. G. Gazenko, Yu. E. Nefedovo, E. A. Šepelevo, S. N. Zaloguevo, N. E. Panferovos, I. V. Anisimovos darbuose) šis specifinis radiacijos poveikis buvo patvirtintas kosminėje medicinoje. Prevencinis UV spinduliavimas į kosminių skrydžių praktiką buvo įtrauktas kartu su 1989 m. Metodinėmis instrukcijomis (MU) „Prevencinis ultravioletinis žmonių švitinimas (naudojant dirbtinius UV spinduliuotės šaltinius)“. Abu dokumentai yra patikimas pagrindas toliau tobulinti UV prevenciją.

Poveikis odai

Odos ultravioletinių spindulių poveikis, viršijantis natūralų odos apsauginį gebėjimą įdegti, sukelia nudegimus.

Ultravioletinė spinduliuotė gali sukelti mutacijų susidarymą (ultravioletinė mutagenezė). Savo ruožtu mutacijų susidarymas gali sukelti odos vėžį, odos melanomą ir priešlaikinį senėjimą.

Poveikis akims

Ultravioletinė spinduliuotė vidutinės bangos diapazone (280-315 nm) žmogaus akiai praktiškai nepastebima ir daugiausia sugeria ragenos epitelio, kuris intensyviai švitinant sukelia radiacinę žalą – ragenos nudegimą (elektroftalmiją). Tai pasireiškia padidėjusiu ašarojimu, fotofobija, ragenos epitelio patinimu ir blefarospazmu. Dėl ryškios akies audinio reakcijos į ultravioletinę spinduliuotę gilieji sluoksniai (ragenos stroma) nepaveikiami, nes žmogaus kūnas refleksiškai pašalina ultravioletinės spinduliuotės poveikį regos organams, pažeidžiamas tik epitelis. Po epitelio regeneracijos regėjimas daugeliu atvejų visiškai atkuriamas. Minkštą ilgųjų bangų ultravioletinį (315–400 nm) tinklainė suvokia kaip silpną violetinę arba pilkšvai melsvą šviesą, tačiau beveik visiškai užstoja lęšiukas, ypač vidutinio ir vyresnio amžiaus žmonėms. Pacientai, kuriems buvo implantuoti ankstyvieji dirbtiniai lęšiai, pradėjo matyti ultravioletinę šviesą; Šiuolaikiniai dirbtinių lęšių pavyzdžiai neperduoda ultravioletinės spinduliuotės. Trumpųjų bangų ultravioletiniai spinduliai (100-280 nm) gali prasiskverbti į akies tinklainę. Kadangi trumpųjų bangų ultravioletinę spinduliuotę dažniausiai lydi kitų diapazonų ultravioletiniai spinduliai, intensyvus akių poveikis daug anksčiau sukels ragenos nudegimą (elektrooftalmiją), o tai pašalins ultravioletinės spinduliuotės poveikį tinklainei dėl minėtų priežasčių. Klinikinėje oftalmologinėje praktikoje pagrindinis akių pažeidimo tipas, kurį sukelia ultravioletinė spinduliuotė, yra ragenos nudegimas (elektroftalmija).

Akių apsauga

Norint apsaugoti akis nuo žalingo ultravioletinių spindulių poveikio, naudojami specialūs apsauginiai akiniai, kurie blokuoja iki 100% ultravioletinę spinduliuotę ir yra skaidrūs matomame spektre. Paprastai tokių akinių lęšiai gaminami iš specialaus plastiko arba polikarbonato.

Daugelio tipų kontaktiniai lęšiai taip pat užtikrina 100% apsaugą nuo UV spindulių (patikrinkite pakuotės etiketę).

UV filtrai būna kietos, skystos ir dujinės formos. Pavyzdžiui, paprastas stiklas yra nepermatomas ties λ< 320 нм; в более коротковолновой области прозрачны лишь специальные сорта стекол (до 300-230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит - до 120 нм. Для еще 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 с 180 нм.

Ultravioletiniai šaltiniai

Natūralūs šaltiniai

Pagrindinis ultravioletinės spinduliuotės šaltinis Žemėje yra Saulė. UV-A ir UV-B spinduliuotės intensyvumo santykis, bendras ultravioletinių spindulių kiekis, pasiekiantis Žemės paviršių, priklauso nuo šių veiksnių:

apie atmosferos ozono koncentraciją virš žemės paviršiaus (žr. ozono skyles)

nuo Saulės aukščio virš horizonto

nuo aukščio virš jūros lygio

nuo atmosferos dispersijos

apie debesuotumo būklę

apie UV spindulių atspindžio laipsnį nuo paviršiaus (vandens, dirvožemio)

Dvi ultravioletinės fluorescencinės lempos, abi lempos skleidžia „ilguosius bangos ilgius“ (UV-A), kurie svyruoja nuo 350 iki 370 nm

DRL lempa be lemputės yra galingas ultravioletinės spinduliuotės šaltinis. Eksploatacijos metu jis kelia pavojų regėjimui ir odai.

Dirbtiniai šaltiniai

Sukūrus ir tobulinant dirbtinius UV spinduliuotės šaltinius, kurie vyko lygiagrečiai su elektrinių regimosios šviesos šaltinių kūrimu, šiandien su UV spinduliuote dirba specialistai medicinoje, profilaktikos, sanitarijos ir higienos įstaigose, žemės ūkyje ir kt. su žymiai didesnėmis galimybėmis nei naudojant natūralią UV spinduliuotę. Nemažai didžiausių elektros lempų kompanijų ir kitų šiuo metu užsiima UV lempų, skirtų fotobiologiniams įrenginiams (UFBD), kūrimu ir gamyba. UVB lempų asortimentas yra labai platus ir įvairus: pavyzdžiui, pasaulyje pirmaujantis gamintojas Philips turi. daugiau nei 80 rūšių. Skirtingai nuo apšvietimo šaltinių, UV spinduliuotės šaltiniai, kaip taisyklė, turi selektyvų spektrą, skirtą pasiekti maksimalų įmanomą efektą konkrečiam fotoniniam procesui. Dirbtinio UV II klasifikacija pagal taikymo sritis, nustatyta pagal atitinkamų FB procesų veikimo spektrus su tam tikrais UV spektro diapazonais:

Eritemos lempos buvo sukurtos praėjusio amžiaus septintajame dešimtmetyje, siekiant kompensuoti natūralios spinduliuotės „UV trūkumą“ ir ypač sustiprinti vitamino D3 fotocheminės sintezės procesą žmogaus odoje („antirachito efektas“).

70–80-aisiais eritemos LL, be gydymo įstaigų, buvo naudojamos specialiuose „fotariumuose“ (pavyzdžiui, kalnakasiams ir kalnakasiams), atskirose viešųjų ir pramoninių pastatų švietimo įstaigose šiauriniuose regionuose, taip pat jaunų ūkio gyvūnų švitinimui.

LE30 spektras kardinaliai skiriasi nuo saulės spektro; B sritis sudaro didžiąją dalį spinduliuotės UV srityje, spinduliuotę, kurios bangos ilgis λ< 300нм, 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 «жесткой» 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 путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

Vidurio ir Šiaurės Europos šalyse, taip pat Rusijoje gana plačiai paplito „Dirbtinio soliariumo“ tipo UV OU, kuriuose naudojami UV LL, sukeliantys gana greitą įdegio susidarymą. „Įdegio“ UV LL spektre UVA zonoje vyrauja „minkšta“ spinduliuotė UVB dalis yra griežtai reguliuojama, priklauso nuo įrengimo tipo ir odos tipo (Europoje yra 4 žmogaus odos tipai iš „. Keltų“ į „Viduržemio jūros“) ir yra 1–5% nuo bendros UV spinduliuotės. Įdegio lempos yra standartinės ir kompaktiškos versijos, kurių galia nuo 15 iki 160 W ir ilgis nuo 30 iki 180 cm.

1980 m. amerikiečių psichiatras Alfredas Levy aprašė „žiemos depresijos“, kuri dabar priskiriama prie ligų ir sutrumpintai vadinama SAD (Seasonal Affective Disorder) poveikį. Pasak ekspertų, ~ 10-12% pasaulio gyventojų yra jautrūs SAD sindromui, o pirmiausia - Šiaurės pusrutulio šalių gyventojai. Duomenys apie JAV žinomi: Niujorke - 17%, Aliaskoje - 28%, net Floridoje - 4%. Šiaurės šalių duomenys svyruoja nuo 10 iki 40 proc.

Dėl to, kad SAD neabejotinai yra viena iš „saulės trūkumo“ apraiškų, sugrįžta susidomėjimas vadinamosiomis „viso spektro“ lempomis, kurios tiksliai atkuria natūralios šviesos spektrą ne tik matomoje, bet ir šviesoje. UV sritis, neišvengiama. Nemažai užsienio kompanijų į savo gaminių asortimentą įtraukė viso spektro LL, pavyzdžiui, Osram ir Radium gamina panašius UV II, kurių galia yra 18, 36 ir 58 W, atitinkamai pavadinimu „Biolux“ ir „Biosun“. kurių spektrinės charakteristikos beveik vienodos. Šios lempos, žinoma, neturi „antirachitinio poveikio“, tačiau padeda pašalinti daugybę nepalankių sindromų žmonėms, susijusiems su sveikatos pablogėjimu rudens-žiemos laikotarpiu, taip pat gali būti naudojamos prevenciniais tikslais mokyklų, darželių ugdymo įstaigose. , įmonėms ir įstaigoms už kompensaciją „lengvas badas“. Tuo pat metu būtina priminti, kad „viso spektro“ LL, palyginti su LB spalvotais LL, turi maždaug 30 % mažesnę šviesos galią, o tai neišvengiamai padidins energijos ir kapitalo sąnaudas apšvietimui ir apšvitinimui. įrengimas. Projektuojant ir eksploatuojant tokius įrenginius reikia atsižvelgti į standarto CTES 009/E:2002 „Lempų ir lempų sistemų fotobiologinė sauga“ reikalavimus.

Labai racionalus panaudojimas rastas UVLL, kurių emisijos spektras sutampa su kai kurių rūšių skraidančių vabzdžių kenkėjų (musių, uodų, kandžių ir kt.), kurie gali būti ligų ir infekcijų nešiotojai, fototaksės veikimo spektru. , dėl kurių produktai ir gaminiai sugenda.

Šios UV LL naudojamos kaip pritraukiančios lempos specialiuose šviesos gaudyklės įrenginiuose, įrengtuose kavinėse, restoranuose, maisto pramonės įmonėse, gyvulininkystės ir paukštynuose, drabužių sandėliuose ir kt.

Gyvsidabrio-kvarco lempa

Dienos šviesos liuminescencinės lempos (turi mažą UV komponentą iš gyvsidabrio spektro)

Excilamp

Šviesos diodas

Elektros lanko jonizacijos procesas (ypač metalo suvirinimo procesas)

Lazeriniai šaltiniai

Ultravioletinių spindulių srityje veikia daugybė lazerių. Lazeris sukuria didelio intensyvumo koherentinę spinduliuotę. Tačiau ultravioletinę sritį sunku generuoti lazeriu, todėl nėra tokių galingų šaltinių kaip matomajame ir infraraudonajame diapazone. Ultravioletiniai lazeriai naudojami masių spektrometrijoje, lazerinėje mikrodisekcijoje, biotechnologijos ir kituose moksliniuose tyrimuose, akių mikrochirurgijoje (LASIK), lazerinei abliacijai.

Aktyvioji terpė ultravioletiniuose lazeriuose gali būti dujos (pavyzdžiui, argono lazeris, azoto lazeris, eksimerinis lazeris ir kt.), kondensuotos inertinės dujos, specialūs kristalai, organiniai scintiliatoriai arba laisvieji elektronai, sklindantys banglentėje.

Taip pat yra ultravioletinių lazerių, kurie naudoja netiesinės optikos efektus, kad sukurtų antrą ar trečią harmoniką ultravioletinėje srityje.

2010 m. pirmą kartą buvo pademonstruotas laisvųjų elektronų lazeris, generuojantis koherentinius fotonus, kurių energija yra 10 eV (atitinkamas bangos ilgis 124 nm), tai yra vakuuminiame ultravioletinių spindulių diapazone.

Polimerų ir dažiklių skilimas

Daugelis polimerų, naudojamų plataus vartojimo produktuose, suyra veikiami UV spindulių. Siekiant išvengti skilimo, į tokius polimerus dedama specialių medžiagų, kurios gali sugerti UV spindulius, o tai ypač svarbu tais atvejais, kai produktas yra tiesiogiai veikiamas saulės spindulių. Problema pasireiškia spalvos blukimu, paviršiaus sutepimu, įtrūkimu, o kartais ir visišku paties gaminio sunaikinimu. Sunaikinimo greitis didėja didėjant ekspozicijos laikui ir saulės šviesos intensyvumui.

Aprašytas poveikis žinomas kaip UV senėjimas ir yra vienas iš polimerų senėjimo tipų. Jautriems polimerams priskiriami termoplastikai, tokie kaip polipropilenas, polietilenas, polimetilmetakrilatas (plexiglass), taip pat specialūs pluoštai, tokie kaip aramidinis pluoštas. UV absorbcija lemia polimero grandinės sunaikinimą ir stiprumo praradimą keliuose konstrukcijos taškuose. UV poveikis polimerams naudojamas nanotechnologijose, transplantologijoje, rentgeno litografijoje ir kitose srityse, siekiant modifikuoti polimero paviršiaus savybes (šiurkštumą, hidrofobiškumą). Pavyzdžiui, žinomas vakuuminio ultravioletinio (VUV) polimetilmetakrilato paviršių glotninamasis poveikis.

Taikymo sritis

Juoda šviesa

VISA kredito kortelėse, kai apšviečiamas UV spinduliais, atsiranda sklandančio balandio vaizdas

Juodos šviesos lempa yra lempa, kuri daugiausia spinduliuoja ilgųjų bangų ultravioletinėje spektro srityje (UVA diapazone) ir skleidžia labai mažai matomos šviesos.

Siekiant apsaugoti dokumentus nuo klastojimo, jie dažnai yra su ultravioletiniais ženklais, kurie matomi tik esant ultravioletiniam apšvietimui. Daugumoje pasų, taip pat įvairių šalių banknotų, yra apsauginių elementų dažų arba siūlų pavidalu, švytinčių ultravioletinėje šviesoje.

Ultravioletinė spinduliuotė, kurią sukelia juodos šviesos lempos, yra gana švelni ir turi mažiausiai rimtą neigiamą poveikį žmonių sveikatai. Tačiau naudojant šias lempas tamsioje patalpoje, kyla tam tikras pavojus, susijęs būtent su nereikšminga spinduliuote matomame spektre. Taip yra dėl to, kad tamsoje vyzdys išsiplečia ir gana didelė spinduliuotės dalis lengvai pasiekia tinklainę.

UV sterilizacija

Oro ir paviršiaus dezinfekcija

Kvarcinė lempa naudojama sterilizavimui laboratorijoje

Ultravioletinės lempos naudojamos vandens, oro ir įvairių paviršių sterilizavimui (dezinfekavimui) visose žmogaus veiklos srityse. Dažniausiose žemo slėgio lempose beveik visas spinduliuotės spektras patenka į 253,7 nm bangos ilgį, o tai gerai sutampa su baktericidinio efektyvumo kreivės smaile (ty DNR molekulių ultravioletinių spindulių sugerties efektyvumu). Ši smailė yra aplink spinduliuotės bangos ilgį, lygų 253,7 nm, o tai turi didžiausią poveikį DNR, tačiau natūralios medžiagos (pavyzdžiui, vanduo) sulėtina UV prasiskverbimą.

Germicidinė UV spinduliuotė šiais bangos ilgiais sukelia timino dimerizaciją DNR molekulėse. Tokių pokyčių kaupimasis mikroorganizmų DNR lemia jų dauginimosi ir išnykimo greitį. Baktericidinio poveikio ultravioletinės lempos daugiausia naudojamos tokiuose įrenginiuose kaip baktericidiniai švitintuvai ir baktericidiniai recirkuliatoriai.

Ultravioletinis vandens, oro ir paviršių apdorojimas neturi ilgalaikio poveikio. Šios funkcijos pranašumas yra tai, kad ji pašalina žalingą poveikį žmonėms ir gyvūnams. Valant nuotekas UV spinduliais, rezervuarų flora nenukenčia nuo išmetimų, kaip, pavyzdžiui, išleidžiant vandenį, išvalytą chloru, kuris ir toliau ardo gyvybę dar ilgai po panaudojimo nuotekų valymo įrenginiuose.

Baktericidinį poveikį turinčios ultravioletinės lempos kasdieniame gyvenime dažnai vadinamos tiesiog baktericidinėmis lempomis. Kvarcinės lempos taip pat turi baktericidinį poveikį, tačiau jų pavadinimas kilęs ne dėl veikimo poveikio, kaip baktericidinėse lempose, o siejamas su lempos lemputės medžiaga – kvarciniu stiklu.

Geriamojo vandens dezinfekcija

Vandens dezinfekcija atliekama chloruojant, kaip taisyklė, kartu su ozonavimu arba dezinfekcija ultravioletine (UV) spinduliuote. Dezinfekcija ultravioletine (UV) spinduliuote yra saugus, ekonomiškas ir efektyvus dezinfekcijos būdas. Nei ozonavimas, nei ultravioletiniai spinduliai neturi baktericidinio poveikio, todėl jų neleidžiama naudoti kaip savarankiškos vandens dezinfekcijos priemonės ruošiant vandenį buitiniam ir geriamojo vandens tiekimui, baseinams. Kaip papildomi dezinfekcijos būdai naudojami ozonavimas ir ultravioletinė dezinfekcija, kartu su chloravimu jie padidina chloravimo efektyvumą ir sumažina pridedamų chloro turinčių reagentų kiekį.

UV spinduliuotės veikimo principas. UV dezinfekcija atliekama apšvitinant mikroorganizmus vandenyje tam tikro intensyvumo UV spinduliuote (bangos ilgis, kurio pakanka visiškai sunaikinti mikroorganizmus 260,5 nm) tam tikrą laiką. Dėl tokio švitinimo mikroorganizmai „mikrobiologiškai“ miršta, nes praranda gebėjimą daugintis. Apie 254 nm bangos ilgio UV spinduliuotė gerai prasiskverbia per vandenį ir vandens mikroorganizmų ląstelių sienelę ir yra sugeriama mikroorganizmų DNR, sukeldama jos struktūros sutrikimus. Dėl to sustoja mikroorganizmų dauginimosi procesas. Reikėtų pažymėti, kad šis mechanizmas taikomas gyvoms bet kurio organizmo ląstelėms, ir būtent tai lemia kietosios ultravioletinės spinduliuotės pavojų.

Nors apdorojimas UV spinduliais yra kelis kartus mažiau efektyvus nei ozonavimas dezinfekuojant vandenį, tačiau šiandien UV spinduliuotės naudojimas yra vienas efektyviausių ir saugiausių vandens dezinfekcijos būdų tais atvejais, kai valomo vandens tūris yra mažas.

Šiuo metu besivystančiose šalyse ir regionuose, kuriuose trūksta švaraus geriamojo vandens, diegiamas saulės vandens dezinfekcijos metodas (SODIS), kurio metu pagrindinį vaidmenį valant vandenį nuo mikroorganizmų atlieka ultravioletinis saulės spinduliuotės komponentas.

Cheminė analizė

UV spektrometrija

UV spektrofotometrija pagrįsta medžiagos apšvitinimu monochromatine UV spinduliuote, kurios bangos ilgis laikui bėgant kinta. Medžiaga nevienodo laipsnio sugeria UV spinduliuotę įvairiais bangos ilgiais. Grafikas, kurio ordinačių ašis rodo perduodamos arba atspindėtos spinduliuotės kiekį, o abscisių ašis – bangos ilgį, sudaro spektrą. Kiekvienos cheminės medžiagos spektrai yra unikalūs, o tai yra atskirų mišinio cheminių medžiagų identifikavimo ir jų kiekybinio matavimo pagrindas.

Mineralų analizė

Daugelyje mineralų yra medžiagų, kurios, apšviestos ultravioletiniais spinduliais, pradeda skleisti matomą šviesą. Kiekviena priemaiša šviečia savaip, todėl pagal švytėjimo pobūdį galima nustatyti tam tikro mineralo sudėtį. A. A. Malakhovas knygoje „Įdomu apie geologiją“ (Maskva, „Jaunoji gvardija“, 1969. 240 p.) apie tai kalba taip: „Neįprastą mineralų švytėjimą sukelia katodas, ultravioletiniai, rentgeno spinduliai. Negyvo akmens pasaulyje ryškiausiai šviečia ir šviečia tie mineralai, kurie, patekę į ultravioletinių spindulių zoną, byloja apie smulkiausias uolienoje esančias urano ar mangano priemaišas. Keista „nežemiška“ spalva mirga ir daugelis kitų mineralų, kuriuose nėra jokių priemaišų. Visą dieną praleidau laboratorijoje, kur stebėjau švytintį mineralų švytėjimą. Paprastas bespalvis kalcitas, veikiamas įvairių šviesos šaltinių, stebuklingai nusidažė. Katodiniai spinduliai padarė krištolinį rubino raudonį, ultravioletinėje šviesoje jis nušvito tamsiai raudonais tonais. Du mineralai – fluoritas ir cirkonis – buvo neatskiriami rentgeno spinduliuose. Abu buvo žali. Tačiau kai tik buvo prijungta katodo šviesa, fluoritas tapo purpurinis, o cirkonis tapo citrinos geltonu. (p. 11).

Kokybinė chromatografinė analizė

TLC metodu gautos chromatogramos dažnai žiūrimos ultravioletinėje šviesoje, todėl galima identifikuoti daugybę organinių medžiagų pagal jų švytėjimo spalvą ir sulaikymo indeksą.

Vabzdžių gaudymas

Ultravioletinė spinduliuotė dažnai naudojama gaudant vabzdžius šviesa (dažnai kartu su lempomis, skleidžiančiomis matomoje spektro dalyje). Taip yra dėl to, kad daugumos vabzdžių matomas diapazonas, palyginti su žmogaus regėjimu, yra perkeltas į trumpųjų bangų spektro dalį: vabzdžiai nemato to, ką žmonės suvokia kaip raudoną, o mato minkštą ultravioletinę šviesą. Galbūt todėl suvirinant argone (atviru lanku) kepamos musės (skrenda į šviesą ir ten 7000 laipsnių temperatūra)!

Infraraudonoji spinduliuotė- elektromagnetinė spinduliuotė, kurios dažnis yra nuo 3*10^11 iki 3,75*10^14 Hz.

Šis spinduliuotės tipas yra būdingas visiems įkaitusiems kūnams. Kūnas skleidžia infraraudonąją spinduliuotę, net jei jis nešvyti. Pavyzdžiui, kiekviename name ar bute yra radiatoriai šildymui. Jie skleidžia infraraudonąją spinduliuotę, nors mes jos nematome. Dėl to namuose įkaista aplinkiniai kūnai.

Infraraudonosios bangos kartais dar vadinamos karščio bangomis. Infraraudonųjų bangų žmogaus akis nesuvokia, nes infraraudonųjų bangų bangos ilgis yra ilgesnis už raudonos šviesos bangos ilgį.

Taikymo sritis infraraudonoji spinduliuotė yra labai plati. Infraraudonoji spinduliuotė dažnai naudojama džiovinant daržoves, vaisius, įvairius dažus ir lakus ir kt. Yra įrenginių, kurie leidžia nematomą infraraudonąją spinduliuotę paversti matoma spinduliuote. Gaminami žiūronai, kurie mato infraraudonąją spinduliuotę; su jų pagalba galite matyti tamsoje.

Ultravioletinė radiacija

Ultravioletinė radiacija- elektromagnetinė spinduliuotė, kurios dažnis yra nuo 8*10^14 iki 3*10^16 Hz.

Bangos ilgis svyruoja nuo 10 iki 380 mikronų. Ultravioletinė spinduliuotė taip pat nėra matoma plika žmogaus akimi. Norėdami aptikti ultravioletinę spinduliuotę, turite turėti specialų ekraną, kuris bus padengtas liuminescencine medžiaga. Jei ultravioletiniai spinduliai pateks į tokį ekraną, jis pradės švytėti sąlyčio taške.

Ultravioletiniai spinduliai turi labai didelis cheminis aktyvumas. Jei projektuojate spektrą ant fotografijos popieriaus tamsioje patalpoje, tada po išryškinimo popierius už violetinio spektro galo patamsės labiau nei matomoje spektro srityje.

Kaip minėta aukščiau, ultravioletiniai spinduliai yra nematomi. Tačiau tuo pat metu jie destruktyviai veikia odą ir akių tinklainę. Pavyzdžiui, negalite ilgai išbūti aukštai kalnuose be drabužių ir tamsių akinių, nes ultravioletiniai spinduliai, nukreipti iš Saulės, nėra pakankamai sugeriami mūsų planetos atmosferoje. Net ir įprasti akiniai gali apsaugoti akis nuo žalingos ultravioletinės spinduliuotės – stiklas itin stipriai sugeria ultravioletinius spindulius.

Tačiau mažomis dozėmis ultravioletiniai spinduliai net naudinga. Jie veikia centrinę nervų sistemą ir skatina daugybę svarbių gyvybiškai svarbių funkcijų. Jų įtakoje ant odos atsiranda apsauginis pigmentas – įdegis. Be kita ko, šie spinduliai naikina įvairias patogenines bakterijas. Šiuo tikslu jie dažniausiai naudojami medicinoje.

Saulės energiją sudaro elektromagnetinės bangos, suskirstytos į kelias spektro dalis:

Rentgeno spinduliai – su trumpiausiu bangos ilgiu (žemiau 2 nm);
Ultravioletinės spinduliuotės bangos ilgis yra nuo 2 iki 400 nm;
matoma šviesos dalis, kurią užfiksuoja žmonių ir gyvūnų akis (400-750 nm);
šiltas oksidatorius (virš 750 nm).

Kiekviena dalis turi savo pritaikymą ir yra labai svarbi planetos ir visos jos biomasės gyvenime. Pažiūrėsime, kokie yra spinduliai diapazone nuo 2 iki 400 nm, kur jie naudojami ir kokį vaidmenį atlieka žmonių gyvenime.

UV spinduliuotės atradimo istorija

Pirmieji paminėjimai datuojami XIII amžiuje filosofo iš Indijos aprašymuose. Jis rašė apie jo atrastą akiai nematomą violetinę šviesą. Tačiau to meto techninių galimybių aiškiai nepakako tai eksperimentiškai patvirtinti ir išsamiai ištirti.

Tai po penkių šimtmečių pasiekė fizikas iš Vokietijos Ritteris. Būtent jis atliko eksperimentus su sidabro chloridu dėl jo skilimo veikiant elektromagnetinei spinduliuotei. Mokslininkas pastebėjo, kad šis procesas vyksta greičiau ne toje šviesos srityje, kuri tuo metu jau buvo atrasta ir vadinama infraraudonuoju, o priešingoje srityje. Paaiškėjo, kad tai nauja sritis, kuri dar neištirta.

Taigi 1842 m. buvo atrasta ultravioletinė spinduliuotė, kurios savybes ir pritaikymą įvairūs mokslininkai vėliau atidžiai ištyrė ir ištyrė. Prie to labai prisidėjo tokie žmonės kaip Aleksandras Bekerelis, Warshaweris, Dancigas, Macedonio Melloni, Frankas, Parfenovas, Galaninas ir kiti.

bendrosios charakteristikos

Koks šiandien taip plačiai taikomas įvairiose žmogaus veiklos srityse? Pirma, reikia pažymėti, kad ši šviesa pasirodo tik esant labai aukštai temperatūrai nuo 1500 iki 2000 0 C. Būtent šiame diapazone UV pasiekia didžiausią aktyvumą.

Pagal savo fizinę prigimtį tai yra elektromagnetinė banga, kurios ilgis kinta gana plačiame diapazone – nuo 10 (kartais nuo 2) iki 400 nm. Visas šios spinduliuotės diapazonas paprastai yra padalintas į dvi sritis:

Artimas spektras. Žemę pasiekia per atmosferą ir ozono sluoksnį iš Saulės. Bangos ilgis - 380-200 nm.
Tolimas (vakuuminis). Aktyviai absorbuojamas ozono, oro deguonies ir atmosferos komponentų. Jį galima tyrinėti tik specialiais vakuuminiais prietaisais, todėl ir gavo savo pavadinimą. Bangos ilgis - 200-2 nm.

Yra tipų, turinčių ultravioletinę spinduliuotę, klasifikacija. Kiekvienas iš jų randa savybes ir pritaikymą.

Netoliese.
Toliau.
Ekstremalus.
Vidutinis.
Vakuuminis.
Ilgabangi juoda šviesa (UV-A).
Trumpųjų bangų baktericidinis (UV-C).
Vidutinės bangos UV-B.

Ultravioletinės spinduliuotės bangos ilgis kiekvienam tipui yra skirtingas, tačiau jie visi atitinka pirmiau nurodytas bendrąsias ribas.

Įdomus yra UV-A, arba vadinamoji juodoji šviesa. Faktas yra tas, kad šio spektro bangos ilgis yra 400–315 nm. Tai yra ant ribos su matoma šviesa, kurią žmogaus akis gali aptikti. Todėl tokia spinduliuotė, praeinanti per tam tikrus objektus ar audinius, gali persikelti į matomos violetinės šviesos sritį, kurią žmonės skiria kaip juodą, tamsiai mėlyną ar tamsiai violetinį atspalvį.

Ultravioletinės spinduliuotės šaltinių sukuriami spektrai gali būti trijų tipų:

valdė;
nuolatinis;
molekulinė (juosta).

Pirmieji būdingi atomams, jonams ir dujoms. Antroji grupė skirta rekombinacijai, bremsstrahlung spinduliuotei. Trečiojo tipo šaltiniai dažniausiai sutinkami tiriant retintas molekulines dujas.

Ultravioletinės spinduliuotės šaltiniai

Pagrindiniai UV spindulių šaltiniai skirstomi į tris dideles kategorijas:

natūralus arba natūralus;
dirbtinis, dirbtinis;
lazeris.

Pirmajai grupei priklauso vieno tipo koncentratorius ir skleidėjas – Saulė. Būtent dangaus kūnas suteikia galingiausią tokio tipo bangų, galinčių prasiskverbti ir pasiekti Žemės paviršių, krūvį. Tačiau ne su visa savo mase. Mokslininkai iškėlė teoriją, kad gyvybė Žemėje atsirado tik tada, kai ozono ekranas pradėjo apsaugoti ją nuo per didelio kenksmingos UV spinduliuotės prasiskverbimo didelėmis koncentracijomis.

Būtent per šį laikotarpį baltymų molekulės, nukleino rūgštys ir ATP pradėjo egzistuoti. Iki šiol ozono sluoksnis glaudžiai sąveikauja su didžiąja dalimi UV-A, UV-B ir UV-C, juos neutralizuoja ir neleidžia jiems prasiskverbti. Todėl visos planetos apsauga nuo ultravioletinių spindulių yra tik jo nuopelnas.

Kas lemia į Žemę prasiskverbiančios ultravioletinės spinduliuotės koncentraciją? Yra keli pagrindiniai veiksniai:

ozono skylės;
aukštis virš jūros lygio;
saulėgrįžos aukštis;
atmosferos dispersija;
spindulių atspindžio nuo natūralių žemės paviršių laipsnis;
debesų garų būsena.

Ultravioletinės spinduliuotės, prasiskverbiančios į Žemę iš Saulės, diapazonas svyruoja nuo 200 iki 400 nm.

Šie šaltiniai yra dirbtiniai. Tai visi tie instrumentai, prietaisai, techninės priemonės, kurios buvo sukurtos žmogaus, kad gautų norimą šviesos spektrą su nurodytais bangos ilgio parametrais. Taip buvo siekiama gauti ultravioletinių spindulių, kurių panaudojimas gali būti itin naudingas įvairiose veiklos srityse. Dirbtiniai šaltiniai apima:

Eriteminės lempos, turinčios galimybę suaktyvinti vitamino D sintezę odoje. Tai apsaugo nuo rachito ir jį gydo.
Prietaisai soliariumams, kuriuose žmonės ne tik įgauna gražų natūralų įdegį, bet ir gydomi nuo ligų, kylančių dėl atviros saulės šviesos trūkumo (vadinamoji žiemos depresija).
Atraktuojančios lempos, leidžiančios saugiai žmonėms kovoti su vabzdžiais patalpose.
Gyvsidabrio-kvarco prietaisai.
Excilamp.
Liuminescenciniai prietaisai.
Ksenoninės lempos.
Dujų išleidimo įtaisai.
Aukštos temperatūros plazma.
Sinchrotroninė spinduliuotė greitintuvuose.

Kitas šaltinio tipas yra lazeriai. Jų darbas paremtas įvairių dujų – ir inertinių, ir ne – generavimu. Šaltiniai gali būti:

azotas;
argonas;
neonas;
ksenonas;
organiniai scintiliatoriai;
kristalai.

Visai neseniai, maždaug prieš 4 metus, buvo išrastas lazeris, veikiantis laisvuosius elektronus. Ultravioletinės spinduliuotės ilgis jame lygus stebimam vakuumo sąlygomis. UV lazerių tiekėjai naudojami biotechnologijose, mikrobiologijos tyrimuose, masės spektrometrijoje ir pan.

Biologinis poveikis organizmams

Ultravioletinės spinduliuotės poveikis gyvoms būtybėms yra dvejopas. Viena vertus, dėl jo trūkumo gali atsirasti ligų. Tai paaiškėjo tik praėjusio amžiaus pradžioje. Dirbtinis švitinimas specialiu UV-A pagal reikiamus standartus gali:

suaktyvinti imuninę sistemą;
sukelti svarbių kraujagysles plečiančių junginių (pvz., histamino) susidarymą;
stiprinti odos-raumenų sistemą;
pagerinti plaučių funkciją, padidinti dujų mainų intensyvumą;
paveikti medžiagų apykaitos greitį ir kokybę;
padidinti kūno tonusą aktyvinant hormonų gamybą;
padidinti odos kraujagyslių sienelių pralaidumą.

Jei UV-A patenka į žmogaus organizmą pakankamais kiekiais, tai jam nesusirgo tokiomis ligomis kaip žiemos depresija ar lengvas badas, taip pat gerokai sumažėja rizika susirgti rachitu.

Ultravioletinės spinduliuotės poveikis organizmui yra šių tipų:

baktericidinis;
priešuždegiminis;
regeneruojantis;
skausmą malšinantis vaistas.

Šios savybės iš esmės paaiškina platų UV naudojimą bet kokio tipo medicinos įstaigose.

Tačiau, be išvardintų privalumų, yra ir neigiamų aspektų. Yra daugybė ligų ir negalavimų, kuriais galima užsikrėsti, jei negaunate papildomų sumų arba, priešingai, vartojate perteklinius atitinkamų bangų kiekius.

Odos vėžys. Tai pavojingiausias ultravioletinės spinduliuotės poveikis. Melanoma gali susidaryti dėl per didelio bangų poveikio iš bet kokio šaltinio – tiek natūralaus, tiek žmogaus sukelto. Tai ypač aktualu besideginantiems soliariumuose. Viskam reikalingas saikas ir atsargumas.
Destruktyvus poveikis akių obuolių tinklainei. Kitaip tariant, gali išsivystyti katarakta, pterigija arba membranos nudegimai. Žalingas perteklinis UV poveikis akims mokslininkų įrodytas jau seniai ir patvirtintas eksperimentiniais duomenimis. Todėl dirbdami su tokiais šaltiniais turėtumėte būti atsargūs. Gatvėje galite apsisaugoti tamsių akinių pagalba. Tačiau tokiu atveju reikėtų saugotis padirbinių, nes jei stikle nėra UV spindulius atstumiančių filtrų, destruktyvus poveikis bus dar stipresnis.
Nudegimai ant odos. Vasarą jų galite užsidirbti, jei ilgą laiką nevaldomai veikiate UV spinduliais. Žiemą galite gauti juos dėl sniego ypatumų, kad jie beveik visiškai atspindėtų šias bangas. Todėl švitinimas vyksta ir nuo saulės, ir nuo sniego.
Senėjimas. Jei žmonės ilgą laiką yra veikiami UV spindulių, labai anksti pradeda rodyti odos senėjimo požymius: blyškumą, raukšles, suglebimą. Taip yra dėl to, kad susilpnėja ir sutrinka apsauginės odos barjerinės funkcijos.
Poveikis su pasekmėmis laikui bėgant. Jie susideda iš neigiamo poveikio apraiškų ne jauname amžiuje, o arčiau senatvės.

Visi šie rezultatai yra UV dozių pažeidimo pasekmės, t.y. jie atsiranda, kai ultravioletinė spinduliuotė naudojama neracionaliai, neteisingai ir nesilaikant saugos priemonių.

Ultravioletinė spinduliuotė: taikymas

Pagrindinės naudojimo sritys yra pagrįstos medžiagos savybėmis. Tai pasakytina ir apie spektrinių bangų spinduliuotę. Taigi pagrindinės UV savybės, kuriomis grindžiamas jo naudojimas, yra šios:

aukšto lygio cheminis aktyvumas;
baktericidinis poveikis organizmams;
gebėjimas sukelti įvairių medžiagų švytėjimą skirtingais atspalviais, matomais žmogaus akimis (liuminescencija).

Tai leidžia plačiai naudoti ultravioletinę spinduliuotę. Taikyti galima:

spektrometrinės analizės;
astronominiai tyrimai;
vaistas;
sterilizacija;
geriamojo vandens dezinfekcija;
fotolitografija;
analitinis mineralų tyrimas;
UV filtrai;
vabzdžiams gaudyti;
atsikratyti bakterijų ir virusų.

Kiekviena iš šių sričių naudoja tam tikrą UV spindulių tipą, turintį savo spektrą ir bangos ilgį. Pastaruoju metu ši spinduliuotės rūšis aktyviai naudojama fizikiniuose ir cheminiuose tyrimuose (nustatant atomų elektroninę konfigūraciją, molekulių ir įvairių junginių kristalinę struktūrą, dirbant su jonais, analizuojant fizikines transformacijas įvairiuose kosminiuose objektuose).

Yra dar viena UV poveikio medžiagoms ypatybė. Kai kurios polimerinės medžiagos gali suirti, kai yra veikiamos intensyvaus nuolatinio šių bangų šaltinio. Pavyzdžiui, kaip:

bet kokio slėgio polietilenas;
polipropilenas;
polimetilmetakrilatas arba organinis stiklas.

Koks poveikis? Gaminiai, pagaminti iš išvardytų medžiagų, praranda spalvą, įtrūksta, išblunka ir galiausiai suyra. Todėl jie dažniausiai vadinami jautriais polimerais. Ši anglies grandinės irimo saulės apšvietimo sąlygomis ypatybė aktyviai naudojama nanotechnologijų, rentgeno litografijos, transplantologijos ir kitose srityse. Tai daugiausia daroma siekiant išlyginti gaminių paviršiaus šiurkštumą.

Spektrometrija yra pagrindinė analitinės chemijos šaka, kurios specializacija yra junginių ir jų sudėties atpažinimas pagal jų gebėjimą sugerti tam tikro bangos ilgio UV šviesą. Pasirodo, kiekvienos medžiagos spektrai yra unikalūs, todėl juos galima klasifikuoti pagal spektrometrijos rezultatus.

Ultravioletinė baktericidinė spinduliuotė taip pat naudojama vabzdžiams pritraukti ir naikinti. Veiksmas pagrįstas vabzdžio akies gebėjimu aptikti žmonėms nematomus trumpųjų bangų spektrus. Todėl gyvūnai skrenda į šaltinį, kur yra sunaikinami.

Naudojimas soliariumuose – specialiose vertikaliose ir horizontaliose instaliacijose, kuriose žmogaus kūnas yra veikiamas UVA. Tai daroma siekiant suaktyvinti melanino gamybą odoje, suteikiant jai tamsesnę spalvą ir glotnumą. Be to, tai išdžiovina uždegimą ir sunaikina kenksmingas bakterijas odos paviršiuje. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas akių ir jautrių vietų apsaugai.

Medicinos sritis

Ultravioletinės spinduliuotės panaudojimas medicinoje taip pat pagrįstas jos gebėjimu sunaikinti akiai nematomus gyvus organizmus – bakterijas ir virusus, bei ypatybėmis, kurios atsiranda organizme tinkamai apšviečiant dirbtiniu ar natūraliu švitinimu.

Pagrindinės UV gydymo indikacijos gali būti išdėstytos keliais punktais:

Visų tipų uždegiminiai procesai, atviros žaizdos, pūlingos ir atviros siūlės.
Dėl audinių ir kaulų traumų.
Nudegimams, nušalimams ir odos ligoms gydyti.
Sergant kvėpavimo takų ligomis, tuberkulioze, bronchine astma.
Atsiradus ir vystantis įvairių rūšių infekcinėms ligoms.
Dėl negalavimų, kuriuos lydi stiprus skausmas, neuralgija.
Gerklės ir nosies ertmės ligos.
Rachitas ir trofika
Dantų ligos.
Kraujospūdžio reguliavimas, širdies veiklos normalizavimas.
Vėžinių navikų vystymasis.
Aterosklerozė, inkstų nepakankamumas ir kai kurios kitos sąlygos.

Visos šios ligos gali turėti labai rimtų pasekmių organizmui. Todėl gydymas ir profilaktika naudojant UV – tikras medicinos atradimas, išsaugantis tūkstančius ir milijonus žmonių gyvybių, išsaugantis ir atkuriantis jų sveikatą.

Kitas UV panaudojimo medicininiu ir biologiniu požiūriu variantas – patalpų dezinfekcija, darbo paviršių ir instrumentų sterilizacija. Veiksmas pagrįstas UV gebėjimu slopinti DNR molekulių vystymąsi ir replikaciją, o tai lemia jų išnykimą. Miršta bakterijos, grybai, pirmuonys ir virusai.

Pagrindinė problema naudojant tokią spinduliuotę kambario sterilizavimui ir dezinfekcijai yra apšvietimo sritis. Juk organizmus sunaikina tik tiesioginis tiesioginių bangų poveikis. Viskas, kas lieka išorėje, ir toliau egzistuoja.

Analitinis darbas su mineralais

Gebėjimas sukelti medžiagų liuminescenciją leidžia naudoti UV spindulius analizuojant mineralų ir vertingų uolienų kokybinę sudėtį. Šiuo atžvilgiu brangakmeniai, pusbrangiai ir dekoratyviniai akmenys yra labai įdomūs. Kokius atspalvius jie sukuria švitinant katodinėmis bangomis! Apie tai labai įdomiai parašė garsus geologas Malakhovas. Jo darbe kalbama apie spalvų paletės švytėjimą, kurį mineralai gali sukelti įvairiuose švitinimo šaltiniuose.

Pavyzdžiui, topazas, kurio matomame spektre yra graži sodri mėlyna spalva, apšvitintas tampa ryškiai žalias, o smaragdas – raudonas. Perlai paprastai negali suteikti jokios konkrečios spalvos ir mirgėti įvairiomis spalvomis. Gautas reginys tiesiog fantastiškas.

Jei tiriamoje uolienoje yra urano priemaišų, paryškinimas bus žalias. Melito priemaišos suteikia mėlyną, o morganitas - alyvinį arba šviesiai violetinį atspalvį.

Naudoti filtruose

Ultravioletinė baktericidinė spinduliuotė taip pat naudojama filtruose. Tokių konstrukcijų tipai gali būti skirtingi:

sunku;
dujinis;
skystis.

Tokie prietaisai daugiausia naudojami chemijos pramonėje, ypač chromatografijoje. Jų pagalba galima atlikti kokybinę medžiagos sudėties analizę ir identifikuoti ją pagal priklausymą tam tikrai organinių junginių klasei.

Geriamojo vandens apdorojimas

Geriamojo vandens dezinfekcija ultravioletiniais spinduliais yra vienas moderniausių ir kokybiškiausių jo valymo nuo biologinių priemaišų būdų. Šio metodo pranašumai yra šie:

patikimumas;
efektyvumas;
pašalinių produktų nebuvimas vandenyje;
sauga;
efektyvumas;
vandens organoleptinių savybių išsaugojimas.

Štai kodėl šiandien ši dezinfekavimo technika žengia koja kojon su tradiciniu chloravimu. Veiksmas paremtas tomis pačiomis savybėmis – kenksmingų gyvų organizmų DNR sunaikinimu vandenyje. Naudojamas UV, kurio bangos ilgis yra apie 260 nm.

Be tiesioginio poveikio kenkėjams, ultravioletiniai spinduliai taip pat naudojami cheminių junginių, naudojamų vandeniui minkštinti ir valyti, likučiams naikinti: pavyzdžiui, chlorui ar chloraminui.

Juodos šviesos lempa

Tokiuose įrenginiuose įrengti specialūs skleidėjai, galintys generuoti ilgus, artimus matomiems bangų ilgiams. Tačiau žmogaus akiai jie vis tiek lieka neatskiriami. Tokios lempos naudojamos kaip prietaisai, nuskaitantys slaptus ženklus iš UV: pavyzdžiui, pasuose, dokumentuose, banknotuose ir pan. Tai yra, tokius ženklus galima atskirti tik veikiant tam tikram spektrui. Taip sukonstruotas valiutų detektorių ir banknotų natūralumo tikrinimo prietaisų veikimo principas.

Paveikslo restauravimas ir autentiškumo nustatymas

Ir šioje srityje naudojamas UV. Kiekvienas menininkas naudojo baltą spalvą, kurioje kiekvienu epochiniu laikotarpiu buvo skirtingų sunkiųjų metalų. Švitinimo dėka galima gauti vadinamuosius apatinius paveikslus, kuriuose pateikiama informacija apie paveikslo autentiškumą, taip pat apie konkrečią kiekvieno dailininko tapybos techniką ir stilių.

Be to, gaminių paviršiuje esanti lako plėvelė yra jautrus polimeras. Todėl veikiama šviesos ji gali senti. Tai leidžia nustatyti kompozicijų ir meninio pasaulio šedevrų amžių.