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紫外線
 

紫外線指的是電磁波譜中波長從 10nm~400nm 輻射的總稱,不能引起人們的視覺。1801 年德國物理學家里特發現在日光光譜的紫端外側一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光,因而發現了紫外線的存在。紫外線能透過空氣起殺菌的作用,太陽光有殺菌的能力就是靠的紫外線。

基本信息

中文名稱:紫外線

外文名稱:Ultraviolet rays

釋義:物理學光學的一種電磁波

來源:自然界的主要紫外線光源是太陽

波長:10nm~400nm

發現時間:1801 年

發現人:里特

發現歷史

1800年英國物理學家霍胥爾在三稜鏡光譜的紅光端外發現了不可見的熱射線--紅外線德國物理學家里特對這一發現極感興趣,他堅信物理學事物具有兩極對稱性,認為既然可見光譜紅端之外有不可見的輻射,那麼在可見光譜的紫端之外也一定可以發現不可見的輻射。[1]

1801年,里特先把一張紙放在氯化銀溶液中浸泡一下,然後把它放在j稜鏡可見光譜的紫光區域鄰近。里特發現,紫光外部地方的紙片強烈地變黑,說明紙片的這一部分受到了一種看不見的射線照射。里特把紫光外附近的不可見光叫做"去氧射線",這就是我們所說的紫外線。他還把紅光外附近的不可見光叫做"氧化剔'線",也就是紅外線。

分類

一、紫外線是位於日光高能區的不可見光線。依據紫外線自身波長的不同,可將紫外線分為三個區域。即短波紫外線、中波紫外線和長波紫外線。

1、短波紫外線:簡稱UVC。是波長200-280nm的紫外光線。短波紫外線在經過地球表面同溫層時被臭氧層吸收。不能達到地球表面,對人體產生重要作用。因此,對短波紫外線應引起足夠的重視。

2、中波紫外線:簡稱UVB。是波長280-320nm的紫外線。中波紫外線對人體皮膚有一定的生理作用。此類紫外線的極大部分被皮膚表皮所吸收,不能再滲入皮膚內部。但由於其階能較高,對皮膚可產生強烈的光損傷,被照射部位真皮血管擴張,皮膚可出現紅腫、水泡等症狀。長久照射皮膚會出現紅斑、炎症、皮膚老化,嚴重者可引起皮膚癌。中波紫外線又被稱作紫外線的曬傷(紅)段,是應重點預防的紫外線波段。

3、長波紫外線:簡稱UVA。是波長320-400nm的紫外線。長波紫外線對衣物和人體皮膚的穿透性遠比中波紫外線要強,可達到真皮深處,並可對表皮部位的黑色素起作用,從而引起皮膚黑色素沉着,使皮膚變黑,起到了防禦紫外線,保護皮膚的作用。因而長波紫外線也被稱做「曬黑段」。長波紫外線雖不會引起皮膚急性炎症,但對皮膚的作用緩慢,可長期積累,是導致皮膚老化和嚴重損害的原因之一。

由此可見,防止紫外線照射給人體造成的皮膚傷害,主要是防止紫外線UVB的照射;而防止UVA紫外線,則是為了避免皮膚曬黑。在歐美,人們認為皮膚黝黑是健美的象徵,所以反而在化妝品中要添加曬黑劑,而不考慮對長波紫外線的防護。近年來這種觀點已有改變,由於認識到長波紫外線對人體可能產生的長期的嚴重損害,所以人們開始加強對長波紫外線的防護。

二、根據生物效應的不同,將紫外線按照波長劃分為四個波段:

1、UVA波段,波長320~400nm,又稱為長波黑斑效應紫外線 。它有很強的穿透力,可以穿透大部分透明的玻璃以及塑料。日光中含有的長波紫外線有超過98%能穿透臭氧層和雲層到達地球表面,UVA可以直達肌膚的真皮層,破壞彈性纖維和膠原蛋白纖維,將我們的皮膚曬黑。360nm波長的UVA紫外線符合昆蟲類的趨光性反應曲線,可製作誘蟲燈。300-420nm波長的UVA紫外線可透過完全截止可見光的特殊着色玻璃燈管,僅輻射出以365nm為中心的近紫外光,可用於礦石鑑定、舞台裝飾、驗鈔等場所。09年10月德、意科學家發現【蝦青素】能有效地消除【紫外線UVA】對皮膚細胞的傷害 。

2、UVB波段,波長275~320nm,又稱為中波紅斑效應紫外線。中等穿透力,它的波長較短的部分會被透明玻璃吸收,日光中含有的中波紫外線大部分被臭氧層所吸收,只有不足2%能到達地球表面,在夏天和午後會特別強烈。UVB紫外線對人體具有紅斑作用,能促進體內礦物質代謝和維生素D的形成,但長期或過量照射會令皮膚曬黑,並引起紅腫脫皮。紫外線保健燈、植物生長燈發出的就是使用特殊透紫玻璃(不透過254nm以下的光)和峰值在300nm附近的熒光粉製成。

3、UVC波段,波長200~275nm,又稱為短波滅菌紫外線。它的穿透能力zui弱,無法穿透大部分的透明玻璃塑料。日光中含有的短波紫外線幾乎被臭氧層完全吸收。短波紫外線對人體的傷害很大,短時間照射即可灼傷皮膚,長期或高強度照射還會造成皮膚癌。紫外線殺菌燈發出的就是UVC短波紫外線。

4、UVD波段,波長100~200nm,又稱為真空紫外線。[2]

作用

1、滅菌作用

紫外線滅菌作用,短波紫外線對微生物的破壞力極強,當該波段的紫外線照射細菌體後,細胞的核蛋白和脫氧核糖核酸(DNA)強烈地吸收該波段的能量,它們之間的鏈被打開斷裂,從而使細菌死亡。如用紫外線汞燈或金屬鹵化物燈對空氣和食品滅菌。 2、保健作用

紫外線對人體的保健作用。波長在 280~320 納米的月波紫外線照射人體後,能引起皮膚肌體的光化學過程和光電反應,使皮膚產生許多活性物質,從而起到健康保健的作用。採用紫外線照射調節高級神經的功能、改善睡眠、降低血壓。經常接受紫外線照射能加強白血球的吞噬能力,增強人的免疫功能。

3、促進產生維生素

曬太陽是提供維生素 D 的一種來源。其另一種來源就是食物。比如說:陽光中的紫外線是促進蘑菇產生維生素 D 的重要因素。無論是採摘後的蘑菇還是沒採摘的,都有此項功能。所以鮮蘑菇要曬曬,補維生素 D 效果好。 4、分解油煙

用紫外光來改變其油脂的分子鏈,同時這種紫外光與空氣中的氧反應後產生臭氧,將油脂分子冷燃生成二氧化碳和水,油煙中的有機物被光解氧化,異味也隨之消除。

5、分解有機物

在建築材料或家用電器材料表面加入(或塗覆)少量的納米級二氧化鈦粉末,可以吸附揮發性有機物VOC (如甲醛、苯,甲苯、乙醇、氯仿等),用紫外線照射後可分解這些有機物。[3]

主要危害

紫外線強烈作用於皮膚時,可發生光照性皮炎,皮膚上出現紅斑、癢、水皰、水腫、眼痛、流淚等;嚴重的還可引起皮膚癌。

紫外線作用於中樞神經系統,可出現頭痛、頭暈、體溫升高等。作用於眼部,可引起結膜炎、角膜炎,稱為光照性眼炎,還有可能誘發白內障,在焊接過程中產生的紫外線會使焊工患上電光性眼炎(可以治癒)。

紫外線照射時,眼睛受傷的程度和時間成正比,與照射源的距離平方成反比,並和光線的投射角度有關。

免疫功能下降;對遺傳因子的深度傷害;皮膚癌、白內障發病幾率增加;背後和手腳的色斑癌的發病率增加;造成皮膚暗沉、老化、斑點、皺紋;癌前病變狀態的日光角化症的增加;長期照射短波的紫外線可能會引起牙齒痛;紫外線也會促使家具及陳設加速老化褪色。

過度的紫外線照射對皮膚所造成的傷害主要有日曬紅斑、日曬黑化以及光致老化等,具體表現如下:[4]

1、日曬紅斑

也稱之為日光灼傷或紫外線紅斑,它是由紫外線照射在局部而引起的一種急性光毒性反應,主要表現為皮膚出現紅色斑疹,輕者伴有皮膚紅、腫、熱、痛,重者則會出現水皰、脫皮反應等。

UVB是導致皮膚日曬紅斑的主要波段。由於日曬紅斑發病較快,症狀明顯,所以能夠被大多數人所重視。

2、日曬黑化

皮膚經紫外線過度照射後,在照射部位會出現瀰漫性灰黑色素沉着,邊界清晰,且無自覺症狀。

UVA是誘發皮膚黑化的主要因素。雖然日曬黑化無自覺症狀,但產生的色素斑會影響皮膚的美觀,所以對於愛美人士以及想要美白的人群來說,做好皮膚的防曬是必需的。

3、光致老化

是指皮膚長期受日光中的紫外線照射後由於累積性損傷而導致的皮膚衰老或加速衰老的現象。UVA是光致老化的主要波段。UVA對皮膚的影響雖然是緩慢的,但具有持久性的累積性,並且其透射程度最深,能深達真皮內部,使真皮基質內起保水作用的透明質酸類物質加速降解,同時使彈力纖維與膠原纖維含量降低,部分彈力纖維出現增粗、分叉等現象,導致皮膚的彈性與緊實度下降,皮膚出現鬆弛和皺紋等提前衰老現象。

4、皮膚光敏感

是指在光敏感物質的存在下,皮膚對紫外線的耐受性降低或感受性增高的現象,可引發光過敏反應和光毒性反應。這種現象只發生在一小部分人群中,屬於皮膚對紫外線輻射的異常反應。

總之,紫外線過度輻射對皮膚所產生的影響,不僅僅只是影響皮膚美觀的問題,而是對皮膚的健康產生了很嚴重的影響,所以,不僅是追求美白、抗皮膚衰老的愛美人士需要防曬,對於普通人群,無論男女老少都需要做好皮膚的防曬工作,以儘量減輕紫外線對皮膚所造成的不良影響。

應用領域

一、光固化系統中的應用領域:

UVA波段的典型應用為紫外固化和UV噴墨打印,代表波長為395nm、365nm, UV LED光固化應用包含在顯示屏、電子醫療、儀表等行業的UV膠黏劑固化;建材、家具、家電、汽車等行業的UV塗料固化;印刷、包裝等行業的UV油墨固化 。

1、微電子行業-UV光固化應用:

手機元件裝配(相機鏡頭、聽筒、話筒,外殼,液晶模組,觸摸屏塗層等),硬盤磁頭裝配(金線固定,軸承,線圈, 芯片粘接等),DVD/數碼相機(透鏡,鏡頭粘接,電路板加固),馬達及元件裝配(導線,線圈固定,線圈末端固定。PTC/NTC元件粘接,保護變壓器磁芯),半導體芯片(防潮濕保護塗層,晶元掩膜,晶元污染檢驗,紫外膠帶的曝光,晶元拋光檢查),傳感器生產(氣體傳感器,光電傳感器,光纖傳感器,光電編碼器等)。

2、PCB行業LEDUV光固化應用:

元件(電容電感,各種插件,螺絲,芯片等)固定,防潮灌封和核心電路、芯片保護,抗氧化塗層保護,電路板保型(角)塗層,地線,飛線,線圈固定,波峰焊通孔掩膜。

3、光樹脂硬化應用:

紫外光固化樹脂主要由低聚物、交聯劑、稀釋劑、光敏劑及其它特定助劑組成。它是用紫外光照射高分子樹脂,使之發生交聯反應而瞬間固化。

二、醫療領域:

1、皮膚治療:UVB波段的一個重要應用則是皮膚病治療,即紫外光療應用。科學家發現波長在310nm左右的紫外線對皮膚有強烈的黑斑效應,能夠加速皮膚的新陳代謝,提高皮膚的生長力,從而可以有效治療白癜風、玫瑰糠疹、多形性日光疹、慢性光化性皮炎、光線性痒疹等光照性皮膚病,因此在醫療行業,紫外光療目前得到了越來越多的應用。

2、醫療器械:UV膠水粘接使醫療器械的經濟自動化裝配更容易。現在,先進的LED UV光源系統,能幾秒鐘固化沒有溶劑的紫外膠水,以及點膠系統,使醫療器械裝配過程形成一致和重複性的粘接的一種有效和經濟性的方法。UV光源的最優化和控制對製造可靠的醫療器械非常重要。

三、殺菌消毒領域:

1、UVC波段的紫外線由于波長短,能量高,可以在短時間內破壞微生物機體(細菌病毒、芽孢等病原體)細胞中的DNA(脫氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子結構,細胞無法再生,細菌病毒喪失自我複製的能力,因此UVC波段產品可以廣泛應用於如水、空氣等的殺菌消毒。

2、目前市場上有的深紫外應用產品包括LED深紫外便攜式消毒器、LED深紫外牙刷滅菌器、深紫外LED隱形眼鏡清洗滅菌器、空氣類殺菌、潔淨水類殺菌、食品以及物體表面殺菌類。隨着人民安全衛生意識的提高,這些產品的需求將大幅度提高,從而創造較大規模的市場。

四、火焰探測領域:

紫外線火焰探測器是紫外火焰探測器的俗稱。紫外火焰探測器是通過探測物質燃燒所產生的紫外線來探測火災的,除了紫外火焰探測器之外,市場上還有紅外火焰探測器,也就是術語是線型光束感煙火災探測器。紫外火焰探測器適用於火災發生時易發生明火的場所,對發生火災時有強烈的火焰輻射或無陰燃階段的場所均可採用紫外火焰探測器。火焰探測紫外線傳感器需要傳感器本身耐高溫且靈敏度高。

五、電弧探測領域:

高壓設備由於絕緣缺陷會產生電弧放電,放電時會伴隨有大量的光輻射,其中含有豐富的紫外光,通過檢測電弧放電產生的紫外光輻射,可以判斷高壓電力設備的安全運行狀況。紫外成像是一種有效的電弧放電檢測方法,形象直觀,並且具有良好的檢測定位能力,但是紫外光的信號比較微弱在檢測上面還有一些難度。電弧探測紫外線傳感器需要傳感器本身耐高溫且靈敏度。

六、紙鈔識別:

紫外線識別技術主要是利用熒光或紫外線傳感器檢測紙幣的熒光印記防偽標誌及紙幣的啞光反應。此類識別技術能夠識別大部分假幣(如洗滌、漂白、粘貼等紙幣)。此技術發展最早,最為成熟,應用最為普遍。它不僅在ATM機的存款識別時用到,還在點鈔機、驗鈔機等金融機具上用到。一般情況下運用熒光及紫光對紙幣進行全方位的反射、透射檢測。根據紙幣與其它紙張對紫外線的不同吸收率和反射率進行鑑別,辨其真偽。對有熒光印記的紙幣還能進行定量的鑑別[5]

相關視頻

1、紫外線知識知多少

2、紫外線的傷害

參考來源