Люмінесцентні лампи ультрафіолетові

Ультрафіолет було відкрито понад 200 років тому, але лише з винаходом штучних джерел ультрафіолетового випромінювання чоловік зміг використати вражаючі властивості цього невидимого світу. Сьогодні ультрафіолетова лампа допомагає боротися з багатьма захворюваннями і дезінфікує, дозволяє створювати нові матеріали і використовується криміналістами. Але для того щоб прилади УФ спектру приносили користь, а не шкоду, необхідно чітко уявляти, якими вони бувають і для чого служать.

Що таке ультрафіолетове випромінювання і яким воно буває

Ти напевно знаєш, що світло – це електромагнітне випромінювання. В залежності від частоти колір такого випромінювання змінюється. Низькочастотний спектр здається нам червоним, високочастотний – синім. Якщо підняти частоту ще вище, то світ стане фіолетовим, а після зовсім зникне. Точніше, зникне для твого ока. Насправді випромінювання перейде в область ультрафіолетового спектра, який ми не здатні бачити з-за особливостей очі. Але якщо ми не бачимо ультрафіолетове світло, то це не значить, що він на нас ніяк не впливає. Ти ж не будеш заперечувати, що радіація безпечна, оскільки ми її не можемо побачити. А радіація – не що інше, як таке ж електромагнітне випромінювання, як світло і ультрафіолет, тільки більш високої частоти.

Але повернемося до ультрафіолетового спектру. Він розташовується, як ми з'ясували, між видимим світлом і радіаційним випромінюванням:

 Залежність типу електромагнітного випромінювання від його частоти

 Відкинемо світло з радіацією і розглянемо ультрафіолетове випромінювання ближче:

 Поділ ультрафіолетового діапазону на піддіапазони

   На малюнку добре видно, що весь УФ-діапазон умовно ділиться на два піддіапазони: ближній і дальній. Але на цьому ж малюнку зверху ми бачимо поділ на УФА, УФВ і УФС. В подальшому ми будемо користуватися саме таким поділом – ультрафіолет А, В і С, оскільки воно чітко розмежовує ступінь впливу випромінювання на біологічні об'єкти.

                                                                  Властивості ультрафіолету і його вплив на живі організми

Ультрафіолет А 

  Випромінювання лежить в діапазоні 400 – 320 нм і називається м'яким або довгохвильовим ультрафіолетовим. Проникнення його в глибинні шари живих тканин мінімально. При помірному вживанні УФА не тільки не завдає шкоди організму, але і корисний. Він зміцнює імунітет, сприяє виробленню вітаміну D, покращує стан шкіри. Саме під таким ультрафіолетом ми засмагаємо на пляжі. Але при передозуванні навіть м'який ультрафіолетовий діапазон може представляти певну небезпеку для людини. Наочний приклад: добрався до пляжу, приліг на пару годинок і “згорів”. Знайоме? Безумовно. Але могло бути ще гірше, якби ти лежав годинок п'ять або з відкритими очима і без якісних сонцезахисних окулярів. При тривалому впливі на очі УФА здатний викликати опік рогівки, а шкіру спалити буквально до пухирів.

Ультрафіолет В 

  Средневолновый ультрафіолет, займає діапазон 320 – 280 нм. Ультрафіолетове випромінювання з такою довжиною хвилі здатне проникати у верхні шари живих тканин і викликати серйозні зміни їх структури аж до часткового руйнування ДНК. Навіть мінімальна доза УФВ здатна викликати серйозний і досить глибокий радіаційний опік шкіри, рогівки і кришталика. Серйозну небезпеку таке випромінювання також представляє для рослин, а для багатьох видів вірусів і бактерій через їх невеликих розмірів УФВ взагалі смертельний.

Ультрафіолет С

  Самий короткохвильовий і самий небезпечний для всього живого діапазон, в який входить ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвилі від 280 до 100 нм. УФС навіть у невеликих дозах здатне руйнувати ланцюга ДНК, викликаючи мутації. У людини, як правило, його вплив викликає рак шкіри і меланому. Із-за здатності досить глибоко проникати в тканини УФС може викликати необоротний радіаційний опік сітківки і глибокі ушкодження шкірного покриву. Додаткову небезпеку представляє здатність ультрафіолетового випромінювання категорії З іонізувати молекули кисню, що знаходяться в атмосфері. В результаті такого впливу в повітрі утворюється озон – трьохатомний кисень, який є сильним окислювачем, а за ступенем небезпеки для біологічних об'єктів відноситься до першої, самої небезпечної категорії отрут.

                                                                                                                    Пристрій ультрафіолетової лампи

 Людина навчилася створювати штучні джерела ультрафіолетового випромінювання, причому вони можуть випромінювати у будь-якому заданому діапазоні. Конструктивно ультрафіолетові лампи виконуються у вигляді колби, заповненої інертним газом з домішкою металевої ртуті. По боках колби впаюються тугоплавкі електроди, на які подається напруга живлення приладу. Під дією цієї напруги в колбі починається тліючий розряд, який змушує молекули ртуті випускати ультрафіолет у всіх спектрах УФ діапазону.

   Виготовляючи колбу з того чи іншого матеріалу, конструктори можуть відсікати випромінювання певної довжини хвилі. Так, лампа з эритемного скла пропускає тільки ультрафіолетове випромінювання типу А, увиолевая колба вже прозора для УФВ, але не пропускає жорстке випромінювання УФС. Якщо ж колбу зробити з кварцового скла, то прилад буде випромінювати всі три види ультрафіолетового спектру – А, В, С. Всі лампи ультрафіолетового світла є газорозрядними і повинні включатися в мережу через спеціальне пускорегулюючий пристрій (ЕПРА). В іншому випадку тліючий розряд у колбі миттєво перейде в некерований дугового.

Електромагнітне (ліворуч) і електронне пускорегулюючі пристрої для газорозрядних ламп ультрафіолетового світла

                                                                                                                         Застосування УФ ламп

 Отже, ультрафіолетові лампи існують, і ми навіть знаємо, що у них всередині. Але для чого вони потрібні? Сьогодні прилади ультрафіолетового світла широко використовуються як у побуті, так і на виробництві. Ось основні області застосування УФ ламп:

 1. Зміна фізичних властивостей матеріалів. Під дією ультрафіолетового випромінювання деякі синтетичні матеріали (фарби, лаки, пластики тощо) можуть змінювати свої властивості: тверднути, розм'якшуватися, змінювати колір і інші фізичні характеристики. Живий приклад – стоматологія. Спеціальна фотополімерна пломба пластична до тих пір, поки лікар після її установки не освітить порожнину рота м'яким ультрафіолетовим світлом. Після такої обробки полімер стає міцніше каменю. У косметичних салонах теж використовують спеціальний гель, твердне під УФ лампою. З його допомогою, наприклад, косметологи нарощують нігті.

    Після обробки ультрафіолетовою лампою м'яка, як пластилін, пломба набуває виняткову міцність

2. Криміналістика кримінальне право. Полімери, здатні світитися в ультрафіолеті, широко використовуються для захисту від підробки. Для інтересу спробуй висвітлити купюру ультрафіолетовою лампою. Таким же чином можна перевірити купюри майже всіх країн, справжність особливо важливих документів або печаток на них (так звана захист «Цербер»). Криміналісти користуються ультрафіолетовими лампами для виявлення слідів крові. Вона, звичайно, не світиться, зате повністю поглинає ультрафіолетове випромінювання і на загальному фоні буде здаватися абсолютно чорною.

     Елементи захисту купюр, печаток і паспорта (Білорусь), видимі тільки в ультрафіолетовому випромінюванні

3. При дефіциті природного ультрафіолету.

  Користь ультрафіолетової лампи спектру А для біологічних об'єктів була відкрита майже одночасно з її винаходом. При недоліку природного ультрафіолетового випромінювання страждає імунітет людини, шкіра набуває хворий блідий відтінок. Якщо рослини і кімнатні квіти вирощувати за віконним склом або під звичайними лампами розжарювання, то і вони відчувають себе не кращим чином – погано ростуть і часто хворіють. Вся справа у відсутності ультрафіолетового випромінювання спектру А, нестача якого особливо шкідливий для дітей. Сьогодні УФА лампи використовують для зміцнення імунітету і поліпшення стану шкіри повсюдно, де не вистачає природного світла.

Використання ультрафіолетових ламп спектру А для поповнення дефіциту природного ультрафіолету

4. Для дезінфекції.

  Всі віруси і бактерії – теж живі організми, до того ж вони настільки малі, що «перевантажити» їх ультрафіолетовим світлом зовсім нескладно. Жорсткий ультрафіолет (С) в стані проходити деякі мікроорганізми буквально наскрізь, руйнуючи їх структуру. Таким чином, лампи спектру В і С, що отримали назву антибактеріальних або бактерицидних, можна використовувати для знезараження квартири, громадських закладів, повітря, води, предметів і навіть для лікування вірусних інфекцій. При використанні ламп УФС додатковим дезинфікуючим фактором виступає озон, про який я писав вище.

Випромінюваний діапазон

Це основний параметр. В залежності від довжини хвилі ультрафіолет діє по-різному. Якщо УФА небезпечний лише для очей, і при правильному використанні не представляє серйозної загрози для організму, то УФВ в змозі не тільки зіпсувати очі, але і спровокувати глибокі, часом незворотні опіки на шкірі. УФС чудово дезінфікує, але може представляти смертельну небезпеку для людини, оскільки випромінювання такої довжини хвилі руйнує ДНК і утворює отруйний газ озон. З іншого боку, спектр УФА абсолютно даремний в якості антибактеріального засобу. Користі від такої лампи, наприклад, при очищенні повітря від мікробів, практично не буде. Більш того, деякі види бактерій і мікрофлори стануть ще активніше.  Таким чином, вибираючи УФ лампу, необхідно чітко уявляти, для чого вона буде використовуватися і який спектр випромінювання вона повинна мати.

 Потужність

 Мається на увазі сила створюваного УФ лампою потоку. Вона пропорційна споживаної потужності, тому при виборі приладу зазвичай орієнтуються на даний показник. Побутові ультрафіолетові лампи зазвичай не перевищують потужності 40-60, професійні пристрої можуть мати потужність до 200-500 Вт і більше. Перші зазвичай мають низький тиск в колбі, другі – висока.  Вибираючи випромінювач для тих чи інших цілей, потрібно чітко уявляти, що в плані потужності більше – не завжди означає краще. Для отримання максимального ефекту випромінювання приладу повинно бути строго дозованим. Тому при покупці лампи звертайте увагу не тільки на її призначення, але і на рекомендовану площа приміщення або продуктивність приладу, якщо він служить для очищення повітря або води.

Основні характеристики джерел ультрафіолетового випромінювання

Якими характеристиками УФ лампи потрібно керуватися, щоб при її використанні отримати максимальний ефект і не завдати шкоди своєму здоров'ю та оточуючих?

    Ось основні з них:

Діапазон випромінювання.

Потужність.

Призначення.

Термін служби.

Випромінюваний діапазон Це основний параметр. В залежності від довжини хвилі ультрафіолет діє по-різному. Якщо УФА небезпечний лише для очей, і при правильному використанні не представляє серйозної загрози для організму, то УФВ в змозі не тільки зіпсувати очі, але і спровокувати глибокі, часом незворотні опіки на шкірі. УФС чудово дезінфікує, але може представляти смертельну небезпеку для людини, оскільки випромінювання такої довжини хвилі руйнує ДНК і утворює отруйний газ озон. З іншого боку, спектр УФА абсолютно даремний в якості антибактеріального засобу. Користі від такої лампи, наприклад, при очищенні повітря від мікробів, практично не буде. Більш того, деякі види бактерій і мікрофлори стануть ще активніше.  Таким чином, вибираючи УФ лампу, необхідно чітко уявляти, для чого вона буде використовуватися і який спектр випромінювання вона повинна мати.

Потужність Мається на увазі сила створюваного УФ лампою потоку. Вона пропорційна споживаної потужності, тому при виборі приладу зазвичай орієнтуються на даний показник. Побутові ультрафіолетові лампи зазвичай не перевищують потужності 40-60, професійні пристрої можуть мати потужність до 200-500 Вт і більше. Перші зазвичай мають низький тиск в колбі, другі – висока.  Вибираючи випромінювач для тих чи інших цілей, потрібно чітко уявляти, що в плані потужності більше – не завжди означає краще. Для отримання максимального ефекту випромінювання приладу повинно бути строго дозованим. Тому при покупці лампи звертайте увагу не тільки на її призначення, але і на рекомендовану площа приміщення або продуктивність приладу, якщо він служить для очищення повітря або води.

Призначення та конструкція За своїм призначенням ультрафіолетові лампи діляться на побутові і професійні. Другі зазвичай мають велику потужність, більш широкий і жорсткий спектр випромінювання і складні по конструкції. Саме тому вони вимагають для свого обслуговування кваліфікованого фахівця і відповідних знань. Якщо ти збираєшся купувати ультрафіолетову лампу для домашнього використання, то від професійних пристроїв краще відмовитися. В такому випадку велика ймовірність, що лампа, швидше нашкодить, ніж принесе користь. Особливо це стосується приладів, що працюють в діапазоні УФС, випромінювання яких є іонізуючим.

    За типом конструкції ультрафіолетові лампи поділяються на:

1. Відкриті. Ці прилади випромінюють ультрафіолет безпосередньо в навколишнє середовище. При неправильному застосуванні представляють найбільшу небезпеку для організму людини, але дозволяють провести якісне знезараження приміщення, включаючи повітря і знаходяться в ньому предмети. Лампи відкритою або напіввідкритою (вузькоспрямованого випромінювання) конструкції використовуються також для медичних цілей: лікування інфекційних захворювань та заповнення дефіциту ультрафіолету (фитолампы, солярії).

2. Рециркулятори або прилади закритого типу. Лампа в них знаходиться за повністю непрозорим кожухом, а УФ вивчення впливає тільки на робочу середу – газ або рідина, прогоняемую спеціальним насосом крізь опромінюється камеру. У побуті рециркулятори зазвичай використовуються для бактерицидної обробки води або повітря. Оскільки пристрої не випромінюють ультрафіолет, при правильному використанні вони повністю безпечні для людини і можуть використовуватися в його присутності. Рециркулятори можуть бути як побутового, так і промислового призначення.

3. Універсальні. Прилади цього типу можуть працювати як в режимі рециркуляції повітря, так і прямого випромінювання. Конструктивно виконані як рециркулятор з розкладним кожухом. В зібраному вигляді це звичайний рециркулятор, з відкритими шторками – бактерицидна лампа відкритого типу.

Срок службы Поскольку принцип работы и конструкция ультрафиолетовой лампы сходны с принципом и устройством люминесцентного осветительного прибора, логично предположить, что сроки службы у них одинаковы и могут достигать 8 000–10 000 ч. На практике это не совсем так. В процессе работы лампа «стареет»: ее световой поток уменьшается. Но если в обычной осветительной лампе этот эффект заметен визуально, то УФ лампу «на глаз» проверить невозможно. Тому виробник обмежується набагато меншим терміном роботи: від 1 000 до 9 000 годин в залежності від потужності лампи, її призначення і, звичайно, якості матеріалів, комплектуючих і бренду.