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紫外線是一種電磁波,波長小於可見光,大部分地球表面的紫外線來自太陽,紫外線是傷害性光線的一種,經由皮膚的吸收,會傷害DNA(組成染色體基因訊息傳遞的化學運送單位),當DNA遭受破壞、細胞會因而死亡或是發展成不能控制的癌細胞,這就是瘤形成的初期。紫外線已被確定與許多疾病的產生有關;例如:皺紋、晒傷、白內障、皮膚癌、視覺損害與免疫系統的傷害。

1 紫外線 -簡介

紫外線紫外線

紫外線是電磁波譜中波長從0.01—0.40微米(可見光紫端到X射線間)輻射的總稱,是位於日光高能區的不可見光線,不能引起人們的視覺。自然界的主要紫外線光源是太陽。太陽光透過大氣層時波長短於240μm的紫外線為大氣層中的臭氧吸收掉。人工的紫外線光源有多種氣體的電弧(如低壓汞弧、高壓汞弧),紫外線有化學作用能使照相底片感光,熒光作用強,日光燈、各種熒光燈和農業上用來誘殺害蟲的黑光燈都是用紫外線激發熒光物質發光的。紫外線還有生理作用,能殺菌、消毒、治療皮膚病和軟骨病等。紫外線的粒子性較強,能使各種金屬產生光電效應。

2 紫外線 -發現

紫外線紫外線

紫外線的發現與觀察到銀鹽在陽光下變暗有關。在1801,德國物理學家約翰·威廉·特製作標誌觀察可見光譜的紫色線末端之外看不見的光線,對照亮浸泡氯化銀的紙張特別有效。他稱之為「氧化光」以強調是化學反應,並將它們與可見光譜另一端的「熱射線」區別開來。不久之後,這個名詞簡化為「化學光的」,並且在整個19世紀都是廣為人知的名詞。化學光和熱射線這兩個名詞,最後分別改成紫外線和紅外線輻射。
1893年,德國物理學家維克托·舒曼發現低於200nm的紫外線輻射會被空氣強烈的吸收,因此稱之為真空紫外線。

3 紫外線 -名稱來源

名稱的意義是「超越紫色」,而紫色是可見光中的顏色中波長最短的。紫外光的波長比紫色光更短。

4 紫外線 -分類

依據紫外線自身波長的不同,可將紫外線分為三個區域:短波紫外線、中波紫外線和長波紫外線。

區域分類
紫外線波段紫外線波段

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(如:皮膚癌患者增加)。因此,對短波紫外線應引起足夠的重視。(致癌)

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吸收,不能在滲入皮膚內部。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、水泡等癥狀。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晒傷(紅)段,是應重點預防的紫外線波段。(晒傷)

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,並可對錶皮部位的黑色素起作用,從而引起皮膚黑色素沉著,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「晒黑段」。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。(晒黑、老化)

科學分類

名稱縮寫波長範圍,單位納米(nm)能量單位(電子伏特,eV)
長波紫外光,紫外光A, 或 黑光UVA400 nm–315 nm3.10–3.94 eV
近紫外線NUV400 nm–300 nm3.10–4.13 eV
中波紫外光,紫外光BUVB315 nm–280 nm3.94–4.43 eV
中紫外線MUV300 nm–200 nm4.13–6.20 eV
短波紫外光,紫外光 C, 殺菌紫外輻射UVC280 nm–100 nm4.43–12.4 eV
遠紫外線FUV200 nm–122 nm6.20–10.2 eV
真空紫外線VUV200 nm–100 nm6.20–12.4 eV
低能紫外線LUV100 nm–88 nm12.4–14.1 eV
高能紫外線SUV150 nm–10 nm8.28–124 eV
極紫外線EUV121 nm–10 nm10.2–124 eV

5 紫外線 -危害

1、紫外線對人體皮膚的影響
紫外線紫外線

皮膚對紫外線的吸收與其波長有關。波長越短,透入皮膚的深度越小,照射后黑色素沉著較弱;波長越長,透入皮膚的深度越大,照射后黑色素沉著較強。由於受光化學反應的作用,能級較高的光子流能引起細胞內的核蛋白和一些酶的變性。因此,被紫外線照射后,需經過6—8小時的潛伏期后才發生細胞的改變並出現癥狀,包括皮膚干痛、表皮皺縮,甚至起泡脫落。因紫外線對組織的穿透力很弱,皮膚下的深層組織較少受傷。但嚴重的紫外線,可引起人體疲乏、低熱、嗜睡等全身反應。有些人的皮膚由於對紫外線過敏,光照后發生日光性皮炎(又稱晒傷),暴露區皮膚瘙癢、刺痛、皮膚脫屑,還可能潰破結痂。實際觀測表明,在海拔3500米的高原地區(紫外線通常為平原地區的3—4倍),裸露皮膚在中午前後紫外線照射下,持續20—40分鐘,皮膚有灼痛感且脫皮;持續40—80分鐘,皮膚會起丘疹狀水泡並導致各種病變。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、水腫等;嚴重的還可引起皮膚癌。

2、紫外線對人眼睛的影響
紫外線紫外線

紫外線不僅來自於太陽,我們日常生活無意中可接觸到各種來源的紫外光線、電焊光、消毒用的紫外燈光、就連有些日常用的熒光燈中都有紫外線產生,紫外線對人眼有損傷,主要表現為怕光、流淚、角膜被細胞脫落、晶體混濁甚至視網膜受損等。短時間的強輻射和長時間的弱輻射對眼睛所產生的損傷是一樣的。尤其是10 歲以下的兒童晶體可透過紫外線的75%。由此可見,兒童更不能忽視對紫外線的防護,即使是對熒光檯燈的弱紫外光線的防護也很重要。
據調查,紫外線對人產生的影響是終身積累的,長期處於有害紫外線輻射環境中會誘發白內障、黃斑變性等眼部疾病,這些眼疾是引發60 歲后失明的主要病因之一。
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)。

3、紫外線對中樞神經的影響

紫外線作用於中樞神經系統,可出現頭痛、頭暈、體溫升高等。

6 紫外線 -防護指數

紫外線紫外線對人類皮膚的影響

1、當紫外線為最弱(0—2級)時對人體無太大影響,外出時戴上太陽帽即可;

2、紫外線達到3—4級時,外出時除戴上太陽帽外還需備太陽鏡,並在身上塗上防晒霜,以避免皮膚受到太陽輻射的危害;

3、當紫外線強度達到5—6級時,外出時必須在陰涼處行走;

4、紫外線達7—9級時,在上午10時至下午4時這段時間最好不要到沙灘場地上曬太陽;

5、當紫外線指數大於等於10時,應盡量避免外出,因為此時的紫外線輻射極具有傷害性。

7 紫外線 -技術應用

紫外線紫外線

一定強度和波長的紫外線,照射物質(部分物質需要加入熒光染料)時,會物質元素髮出熒光(光致發光),根據熒光的顏色,即可判斷出該元素的含量。如鉛,汞等重金屬,農藥殘留物等都可用此種方法檢測。日光燈就是利用這種原理。

黑光燈(紫外線燈)誘蟲

大部分昆蟲的複眼對365nm紫外線特別敏感,在晚上,點燃一隻紫外線燈,對昆蟲來說猶如光明世界一樣。

人體保健照
紫外線紫外線

280~320nm的紫外線稱為保健紫外線。照射皮膚后,使皮膚內的7-脫氫麥角膽固醇,轉化為維生素D3和D2,防止佝僂病和職業病(礦工等)。市面已有保健型紫外線燈供應。

油煙氧化-光解氧化技術

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后產生臭氧,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。

光觸酶(二氧化鈦)

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,在使用過程中,可以吸附揮發性有機物VOC(如甲醛、苯,甲苯、乙醇、氯仿等),用紫外線照射后可分解這些有機物。

環境衛生
紫外線殺菌燈紫外線殺菌燈

波長200~290nm的紫外線能穿透細菌、病毒的細胞膜,給核酸(DNA)以損傷,使細胞失去繁殖能力,達到快速殺菌的效果。波長200nm以下的短波長紫外線能分解O2分子,生成的O-與O2結合產生臭氧O3。紫外線和臭氧具有強的氧化分解包括惡臭在內的有機分子的能力,UV/O3並用的相乘作用在空氣凈化處理中發揮強大威力。

UV發生法產生的臭氧具有強力的殺菌效果,臭氧殺死或分解室內微生物、甲基硫醇、硫化氫、二甲硫等惡臭成分,創造快適的室內空間。蟑螂、老鼠等散布各種細菌,這類小動物對臭氧非常敏感,聞到臭氧感覺危險就不再進入。裝置內送風機將臭氧放出,到達室內的各個角落,達到快速有效殺菌、除臭目的。

表面處理
紫外線紫外線乾燥機

高功率紫外線光源在表面清洗處理中的應用:由於大功率超高功率低氣壓UV放電管開發的進展,以及隨著微電子等產品的超微細化,在微電子、超精密器件等產品的製造過程中,由短波長紫外線及其產生的臭氧對其產品的表面進行超精密清洗或改善其表面的接著性、附著性的乾式光表面處理技術的實用化進展得很快。UV照射固體表面后,表面的污染物有機分子結合被強的光能切斷、氧化,而後被分解成CO2和H2O等易揮發性物質,最終揮發消失。表面被清洗后的其清潔度極高,能把膜狀的油污清洗到單分子層以下。

大氣中處理,簡單方便,環保無二次污染,無需加熱、藥液等處理。清潔度極高,單分子層以下,可以得到從來處理方法難以想象的清潔度、接著性國內獨有的超高出力短波長紫外線光源,僅需短時間(秒單位)照射,發揮強大的處理能力,從實驗室進入實用。不對材料的表面產生損傷。相對於濕式清洗或等離子清洗成本低。沒有液體表面張力的影響,超微細部的清洗容易。

紫外線UV固化技術

UV固化技術是用UV光線(主要波長365nm,特殊場合254nm)照射在含有光重合性預聚體、光重合性單體、光開始劑的塗料、接著劑或油墨等UV硬化樹脂后,以秒單位快速硬化、乾燥的技術。而通常的熱乾燥法、2液混合法中的重合反應法對樹脂的乾燥普通需要數分到數小時。

UV固化樹脂的特徵:工藝加工時間大大縮短。大多的情況下,以秒單位快速固化。UV固化樹脂是單一液劑,不必和溶劑等混合,UV照射前不會硬化,可修正操作。比較傳統的熱處理法,固化時間短,不會引起產品的變質變色,作業溫度低,操作容易。

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