Radiații ultraviolete: aplicarea, acțiunea și protecția împotriva acestora

Energia soarelui este undele electromagnetice, care sunt împărțite în mai multe părți ale spectrului:

• Raze X - cu cea mai mică lungime de undă (sub 2 nm);
• lungimea de undă a radiației ultraviolete este de la 2 la 400 nm;
• o parte vizibilă a luminii, care este capturată de ochiul omului și al animalelor (400-750 nm);
• oxidare caldă (infraroșu) (peste 750 nm).

Fiecare parte își găsește aplicația și are o mare importanță în viața planetei și a întregii sale biomase. Vom analiza care sunt razele în intervalul de la 2 la 400 nm, unde sunt utilizate și ce rol joacă în viața oamenilor.

Istoria descoperirii radiațiilor UV

Primele mențiuni datează din secolul al XIII-lea în descrierile unui filozof din India. El scria despre lumina violetă care nu era văzută de ochi, pe care el o descoperise. Cu toate acestea, capacitățile tehnice din acel moment au fost în mod clar insuficiente pentru a confirma acest lucru experimental și pentru a studia în detaliu.

A fost posibil să se facă acest lucru cu cinci secole mai târziu, fizicianul din Germania Ritter. El a fost cel care a efectuat experimente pe clorura de argint pe descompunerea lui sub influența radiațiilor electromagnetice. Omul de știință a văzut că acest proces este mai rapid nu în zona de lumină care era deja deschisă și care era numită infraroșu, dar în direcția opusă. Sa dovedit că acesta este un domeniu nou, care nu a fost investigat până în prezent.

Astfel, în 1842, a fost descoperită radiația ultravioletă, ale cărei proprietăți și aplicații au fost ulterior supuse unei analize atente și studiului de către diverși oameni de știință. O mare contribuție la acest lucru făcut de oameni ca Alexander Becquerel, Varshaver, Danzig, Macedonio Melloni, Frank, Parfenov, Galanin și altele.

Caracteristici generale

Ce este radiații ultraviolete, care este atât de utilizat în prezent în diferite domenii ale activității umane? În primul rând, trebuie indicat faptul că acest lucru apare tip de spectru lumină numai la temperaturi foarte ridicate de la 1500 la 2000⁰C. În acest interval, UV-ul atinge vârful activității prin acțiune.

În natură fizică, acesta este un val electromagnetic, lungimea căruia variază în limite destul de largi - de la 10 (uneori de la 2) la 400 nm. Întregul domeniu al acestei radiații este împărțit convențional în două regiuni:

1. Spectru apropiat. Ea ajunge pe Pământ prin atmosferă și stratul de ozon de la Soare. Lungimea de undă este de 380-200 nm.
2. Far (vid). Este absorbit activ de ozon, oxigen de aer, componente atmosferice. Este posibil să se investigheze numai prin dispozitive speciale cu vid, pentru care a primit numele. Lungimea de undă este de 200-2 nm.

Există o clasificare a speciilor care au radiații ultraviolete. Proprietățile și aplicațiile sunt găsite de fiecare dintre ele.

1. Orientul Mijlociu.
2. Departe.
3. Extreme.
4. Media.
5. Vid.
6. Lungime lungă de undă lungă de undă (UV-A).
7. Scurtcircuit de germicide (UV-C).
8. Mediu UV-B.

Lungimea de undă a radiației ultraviolete pentru fiecare specie este diferită, dar toate sunt, în general, deja definite limite anterioare.

Interesant este UV-A, sau așa-numita lumină neagră. Faptul este că acest spectru are o lungime de undă de 400-315 nm. Este la granița cu lumina vizibilă pe care o poate prinde ochiul uman. Prin urmare, această radiație trece prin anumite obiecte sau țesut pot fi transferate în zona luminii vizibile violet și oamenii se distinge ca negru nuanță violet, albastru închis sau închis.

Spectrele, care dau surse de radiații ultraviolete, pot fi de trei tipuri:

• a hotărât;
• continuă;
• moleculară (dungată).

Primele sunt caracteristice atomilor, ionilor, gazelor. Al doilea grup este pentru recombinare, bremsstrahlung. Sursele de tipul III sunt întâlnite cel mai adesea în studiul gazelor moleculare rare.

Surse de radiații ultraviolete

Principalele surse de raze UV ​​se încadrează în trei mari categorii:

• naturale sau naturale;
• artificial, creat de om;
• cu laser.

Primul grup include un singur tip de concentrator și un radiator - soarele. Este trupul ceresc care dă cea mai puternică sarcină a unui anumit tip de unde care poate trece stratul de ozon și ajunge la suprafața Pământului. Cu toate acestea, nu toată masa. Oamenii de știință au prezentat o teorie că viața de pe Pământ sa născut numai atunci când ecranul de ozon a început să o protejeze de penetrarea excesivă de substanțe nocive în concentrații mari de radiații UV.

În această perioadă au început să existe molecule de proteine, acizi nucleici și ATP. Până în prezent, stratul de ozon intră în interacțiune strânsă cu UV-A, UV-B și UV-C, neutralizându-le și fără a lăsa să treacă prin ele însele. De aceea, protecția împotriva radiației ultraviolete a întregii planete este exclusiv meritul său.

Ce determină concentrația de ultra-violet care pătrunde pe Pământ? Există mai mulți factori principali:

• gauri de ozon;
• altitudine deasupra nivelului mării;
• înălțimea solstițiului;
• dispersie atmosferică;
• gradul de reflectare a razelor de pe suprafețele naturale terestre;
• starea vaporilor tulburi.

Gama de radiații ultraviolete care pătrund pe Pământ de la Soare variază de la 200 la 400 nm.

Următoarele surse sunt artificiale. Acestea includ toate dispozitivele, dispozitivele și mijloacele tehnice care au fost proiectate de om pentru a obține spectrul dorit de lumină cu parametrii de lungime de undă dat. Acest lucru a fost făcut pentru a obține radiații ultraviolete, a căror aplicare poate fi extrem de utilă în diferite domenii de activitate. Pentru sursele artificiale sunt:

1. Lămpi eritmice, care au capacitatea de a activa sinteza vitaminei D în piele. Aceasta protejează împotriva rahitismului și îl tratează.
2. Aparatele pentru solar, în care oamenii nu numai că au un frumos bronz natural, dar sunt, de asemenea, tratați pentru bolile care apar atunci când există o lipsă de lumină solară deschisă (așa-numita depresie de iarnă).
3. Lămpile-atractante, care permit combaterea insectelor în condiții de premise, sunt sigure pentru oameni.
4. Dispozitive mercur-cuarț.
5. Excilamp.
6. Dispozitive luminescente.
7. Lămpi Xenon.
8. Dispozitive de evacuare a gazelor.
9. Plasma de înaltă temperatură.
10. Radiația sincrotronică în acceleratoare.

Un alt tip de sursă sunt laserele. Munca lor se bazează pe generarea de diferite gaze - atât inerte, cât și nu. Sursele pot fi:

• azot;
• argon;
• neon;
• xenon;
• scintilații organici;
• cristale.

Destul de recent, cu aproximativ 4 ani în urmă, a fost inventat un laser care funcționa pe electroni liberi. Lungimea radiației ultraviolete din acesta este egală cu cea observată în condiții de vid. Furnizorii de laser de UV sunt utilizați în studii biotehnologice, microbiologice, spectrometrie de masă și așa mai departe.

Efecte biologice asupra organismelor

Efectul radiației ultraviolete asupra lucrurilor vii este dublu. Pe de o parte, cu lipsa ei, pot apărea boli. Sa dovedit abia la începutul secolului trecut. Iradierea artificială cu UV-A special în normele cerute este capabilă:

• pentru a activa munca imunității;
• determină formarea unor compuși vasodilatatori importanți (de exemplu, histamină);
• consolidarea sistemului musculo-scheletic;
• îmbunătățirea activității plămânilor, creșterea intensității schimbului de gaze;
• afectează viteza și calitatea metabolismului;
• creșterea tonusului corpului, activarea producției de hormoni;
• creșterea permeabilității pereților vaselor de pe piele.

Dacă UVA este în cantitate suficientă pentru a intra în corpul uman, atunci nu are boli cum ar fi depresia de iarnă sau postul de lumină, iar riscul de apariție a rahitismului este redus semnificativ.

Influența radiației ultraviolete asupra corpului este de următoarele tipuri:

• bactericidă;
• anti-inflamator;
• regenerare;
• calmant al durerii.

Aceste proprietăți explică în mare măsură folosirea largă a radiațiilor UV în instituțiile medicale de orice tip.

Cu toate acestea, pe lângă avantajele de mai sus, există și aspecte negative. Există o serie de boli și afecțiuni care pot fi obținute dacă nu primiți sau, dimpotrivă, luați în cantități excesive valurile în cauză.

1. Cancer de piele. Aceasta este expunerea cea mai periculoasă la radiațiile ultraviolete. Melanomul se poate forma cu influența excesivă a valurilor din orice sursă - atât naturală, cât și creată de oameni. Acest lucru este valabil mai ales pentru iubitorii de soare din solariu. În toate lucrurile este necesară măsurarea și prudența.
2. Efectul distructiv asupra retinei ochilor. Cu alte cuvinte, se pot dezvolta cataracte, pterygii sau arsuri de coajă. Expunerea dăunătoare în exces la UV a ochilor a fost dovedită de oamenii de știință pentru o lungă perioadă de timp și este confirmată de date experimentale. Prin urmare, atunci când lucrăm cu astfel de surse, reguli de siguranță. Pe stradă vă puteți proteja cu ochelari întunecați. Cu toate acestea, în acest caz, ar trebui să fie precaut de falsuri, pentru că în cazul în care sticla nu este echipat cu filtre UV-repulsive, efectul distructiv va fi chiar mai puternic.
3. Arde pe piele. În timpul verii, acestea pot fi obținute dacă pentru o perioadă lungă de timp expunere necontrolată la UV. În timpul iernii, le puteți obține din cauza particularităților zăpezii reflectă aproape complet aceste valuri. Prin urmare, iradierea are loc atât din partea soarelui cât și din partea de zăpadă.
4. Aging. Dacă oamenii ar fi fost mult timp sub influența UV, atunci când începe să arate semne de imbatranire a pielii precoce: moleșeală, riduri, laxitate. Acest lucru se datorează faptului că funcțiile de barieră de protecție ale capacelor sunt slăbite și rupte.
5. Impact cu consecințe în timp. Ele sunt incluse în manifestările de influențe negative, nu la o vârstă fragedă, ci mai aproape de vârstă.

Toate aceste rezultate sunt consecințe ale dozării UV, adică acestea apar atunci când utilizarea radiațiilor ultraviolete se face irațional, incorect și fără respectarea măsurilor de siguranță.

Radiații ultraviolete: aplicare

Principalele domenii de utilizare sunt respinse din proprietățile substanței. Acest lucru este valabil și pentru radiațiile cu unde spectrale. Deci, principalele caracteristici ale UV, pe care se bazează aplicarea sa sunt:

• activitatea chimică la nivel înalt;
• efect bactericid asupra organismelor;
• capacitatea de a provoca strălucirea diferitelor substanțe în nuanțe diferite, ochiul uman vizibil (luminescența).

Acest lucru face posibilă utilizarea pe scară largă a radiațiilor ultraviolete. Aplicarea este posibilă în:

• analize spectrometrice;
• cercetarea astronomică;
• medicament;
• sterilizare;
• dezinfectarea apei potabile;
• fotolitografie;
• studiul analitic al mineralelor;
• Filtre UV;
• pentru capturarea insectelor;
• pentru a scăpa de bacterii și viruși.

Fiecare dintre aceste zone utilizează un anumit tip de UV cu propriul spectru și lungime de undă. Recent, tipul de radiație activă este utilizat pe scară largă în studiile chimice și fizice (configurația electronică determinarea atomilor, moleculelor și structura cristalină a diferiților compuși, lucrul cu ionii, analiza transformările fizice la diferite obiecte spațiale).

Există și o altă particularitate a efectului UV asupra substanțelor. Unele materiale polimerice se pot descompune sub influența unei surse constante intense a acestor valuri. De exemplu, cum ar fi:

• polietilena de orice presiune;
• polipropilenă;
• polimetilmetacrilat sau sticlă organică.

Care este efectul? Produsele din materialele listate pierd culoare, se sparg, se estompează și, eventual, se distrug. Prin urmare, ele se numesc polimeri sensibili. Această caracteristică a degradării lanțului de carbon în condiții de iluminare solară este folosită în mod activ în domeniul nanotehnologiei, roentgenografiei, transplantului și a altor domenii. Acest lucru se face în principal pentru a netezi rugozitatea suprafeței produselor.

Spectrometrie - principalul domeniu de chimie analitică, care este specializată în identificarea compușilor și compoziției lor, prin capacitatea de a absorbi lumina UV a unui anumit lungime de undă. Se pare că spectrele sunt unice pentru fiecare substanță, astfel încât le puteți clasifica în funcție de rezultatele spectrometriei.

De asemenea, utilizarea radiațiilor germicide ultraviolete este efectuată pentru a atrage și distruge insectele. Acțiunea se bazează pe capacitatea ochiului de insecte de a captura spectrele de undă scurtă invizibile pentru om. Prin urmare, animalele zboară spre sursă, unde sunt supuse distrugerii.

Utilizarea în solarii - instalații speciale de tip vertical și orizontal, în care corpul uman este expus la UVA. Acest lucru se face pentru a activa producția în piele a melaninei, care îi conferă o culoare mai neagră, netedă. În plus, în același timp, inflamațiile sunt uscate și bacteriile dăunătoare sunt distruse pe suprafața acoperișului. O atenție deosebită trebuie acordată protecției ochilor, a zonelor sensibile.

Zona medicală

Utilizarea de radiații ultraviolete în medicină se bazează, de asemenea, pe capacitatea sa de a distruge ochiul invizibil al organismelor vii - bacterii și viruși, precum și pe caracteristicile care au loc în organism în timpul unui iluminat competent radiații artificiale sau naturale.

Principalele indicații pentru tratamentul cu UV pot fi identificate în mai multe locuri:

1. Toate tipurile de procese inflamatorii, răni deschise, supurație și suturi deschise.
2. Cu leziuni ale țesuturilor, oase.
3. Cu arsuri, degeraturi și boli ale pielii.
4. Cu afecțiuni respiratorii, tuberculoză, astm bronșic.
5. La apariția și dezvoltarea diferitelor tipuri de boli infecțioase.
6. Cu afecțiuni însoțite de durere severă, nevralgie.
7. Boli ale gâtului și ale cavității nazale.
8. Rachete și trofee un ulcer gastric.
9. Bolile dentare.
10. Reglarea tensiunii arteriale, normalizarea inimii.
11. Dezvoltarea tumorilor de cancer.
12. Ateroscleroza, insuficiență renală și alte condiții.

Toate aceste boli pot avea consecințe foarte grave pentru organism. Prin urmare, tratamentul și prevenirea cu UV sunt o adevărată descoperire medicală care salvează mii și milioane de vieți, păstrând și restaurând sănătatea lor.

O altă opțiune pentru utilizarea UV din punct de vedere medical și biologic este dezinfecția spațiilor, sterilizarea suprafețelor de lucru și a uneltelor. Acțiunea se bazează pe capacitatea UV de a inhiba dezvoltarea și replicarea moleculelor ADN, ceea ce duce la dispariția lor. Bacteriile, ciupercile, protozoarele și virușii mor.

Principala problemă cu utilizarea unei astfel de radiații pentru sterilizarea și dezinfectarea camerei este zona de iluminare. La urma urmei, organismele sunt distruse numai prin expunerea directă la undele directe. Tot ceea ce rămâne în afara, continuă să existe.

Lucrări analitice cu minerale

Capacitatea de a provoca luminescența în substanțe face posibilă utilizarea UV pentru a analiza compoziția calitativă a mineralelor și a rocilor valoroase. În acest sens, pietrele prețioase, semiprețioase și ornamentale sunt foarte interesante. Ce fel de nuanțe nu le dau când sunt iradiate cu valuri catodice! Foarte interesant despre acest lucru a scris Malakhov, un geolog renumit. Lucrarea sa povestește despre observațiile strălucirii paletei de culori, care poate da minerale în diferite surse de radiație.

De exemplu, topazul, care în spectrul vizibil are o culoare albastră saturată și frumoasă, când iradiat, apare verde strălucitor și roșu de smarald. Perlele nu pot da deloc culoarea definită și nu se pot prelungi cu multicolore. Spectacolul ca rezultat este pur și simplu fantastic.

Dacă compoziția pietrelor studiate include impurități de uraniu, atunci intermitentul va avea o culoare verde. Impuritățile melitei dau albastru, iar morganita - lila sau umbra de culoare violet palid.

Utilizați în filtre

Pentru utilizarea în filtre se utilizează și radiații bactericide ultraviolete. Tipurile de astfel de structuri pot fi diferite:

• solid;
• gaze;
• lichid.

Principala utilizare a acestor dispozitive se găsește în industria chimică, în special în cromatografie. Cu ajutorul lor, este posibilă efectuarea unei analize calitative a compoziției unei substanțe și identificarea acesteia ca aparținând uneia sau alteia dintre compușii organici.

Tratarea apei potabile

Dezinfectarea apei potabile prin radiații ultraviolete este una dintre cele mai moderne și de înaltă calitate metode de purificare a acesteia de la impurități biologice. Avantajele acestei metode sunt:

• fiabilitate;
• eficacitate;
• absența produselor străine în apă;
• de securitate;
• eficiență;
• conservarea proprietăților organoleptice ale apei.

De aceea, până în prezent, această metodă de decontaminare ține pasul cu clorinarea tradițională. Acțiunea se bazează pe aceleași caracteristici - distrugerea ADN a organismelor vii dăunătoare în apă. UV este utilizat cu o lungime de undă de aproximativ 260 nm.

Pe lângă efectele directe asupra dăunătorilor, lumina ultravioleta este de asemenea folosit pentru distrugerea resturilor de substanțe chimice, care sunt folosite pentru dedurizarea, purificarea apei: cum ar fi, de exemplu, clor sau cloramină.

Bec bec negru

Astfel de dispozitive sunt echipate cu emițătoare speciale capabile să producă valuri de lungime mare, aproape de vizibile. Cu toate acestea, ele rămân nesemnificative față de ochiul uman. Astfel de lămpi sunt folosite ca dispozitive care citesc semnele secrete de la UV: de exemplu, în pașapoarte, documente, bancnote și așa mai departe. Astfel, astfel de mărci se pot distinge numai sub influența unui anumit spectru. Astfel, a fost construit principiul activității detectorilor de monedă, dispozitivele de verificare a caracterului natural al denominărilor monetare.

Restaurarea și determinarea autenticității picturii

Și în această zonă este folosit UV. Fiecare artist a folosit alb, conținând în fiecare perioadă epocială diferite metale grele. Din cauza radiației este posibil să se obțină așa-numitul Substrat, care oferă informații cu privire la autenticitatea picturii, precum și tehnici specifice, modul de scriere a fiecărui artist.

În plus, filmul de lac pe suprafața produselor se referă la polimeri sensibili. Prin urmare, este capabil să îmbătrânească sub influența luminii. Acest lucru vă permite să determinați vârsta compozițiilor și capodoperelor lumii artei.