Ультрафиолетовый

Для других видов использования см. Ultraviolet (устранение неоднозначности) . "УФ" перенаправляет здесь. Для других видов использования см. UV (устранение неоднозначности) .

Портативная ультрафиолетовая лампа

УФ -радиация также производится электрическими дугами . Сварщики дуги должны носить защиту глаз и покрывать кожу, чтобы предотвратить фотокеротит и серьезный солнечный ожог .

Ультрафиолетовый ( ультрафиолетовый ) свет представляет собой электромагнитное излучение длина волн 10–400 нанометров, короче, чем у видимого света , но дольше, чем рентген . УФ -излучение присутствует в солнечном свете и составляет около 10% от общего электромагнитного излучения от солнца. Он также производится электрическими дугами , радиацией Черенкова и специализированными светильниками, такими как лампы ртути , лампы загара и черные огни .

The photons of ultraviolet have greater energy than those of visible light, from about 3.1 to 12 electron volts, around the minimum energy required to ionize atoms. Although long-wavelength ultraviolet is not considered an ionizing radiation because its photons lack sufficient energy, it can induce chemical reactions and cause many substances to glow or fluoresce. Many practical applications, including chemical and biological effects, are derived from the way that UV radiation can interact with organic molecules. These interactions can involve absorption or adjusting energy states in molecules, but do not necessarily involve heating. Коротковолновый ультрафиолетовый свет-это ионизирующее излучение . Следовательно, коротковолновые ультрафиолеты повреждают ДНК и стерилизуют поверхности, с которыми она вступает в контакт.

For humans, suntan and sunburn are familiar effects of exposure of the skin to UV light, along with an increased risk of skin cancer. The amount of UV light produced by the Sun means that the Earth would not be able to sustain life on dry land if most of that light were not filtered out by the atmosphere. More energetic, shorter-wavelength "extreme" UV below 121 nm ionizes air so strongly that it is absorbed before it reaches the ground. However, ultraviolet light (specifically, UVB) is also responsible for the formation of vitamin D in most land vertebrates, including humans. The UV spectrum, thus, has effects both beneficial and detrimental to life.

The lower wavelength limit of the visible spectrum is conventionally taken as 400 nm, so ultraviolet rays are not visible to humans, although people can sometimes perceive light at shorter wavelengths than this. Insects, birds, and some mammals can see near-UV (NUV), i.e., slightly shorter wavelengths than what humans can see.

Visibility

Ultraviolet rays are usually invisible to most humans. The lens of the human eye blocks most radiation in the wavelength range of 300–400 nm; shorter wavelengths are blocked by the cornea. Humans also lack color receptor adaptations for ultraviolet rays. Nevertheless, the photoreceptors of the retina are sensitive to near-UV, and people lacking a lens (a condition known as aphakia) perceive near-UV as whitish-blue or whitish-violet. Under some conditions, children and young adults can see ultraviolet down to wavelengths around 310 nm. Near-UV radiation is visible to insects, some mammals, and some birds. Birds have a fourth color receptor for ultraviolet rays; this, coupled with eye structures that transmit more UV gives smaller birds "true" UV vision.

History and discovery

"Ultraviolet" means "beyond violet" (from Latin ultra, "beyond"), violet being the color of the highest frequencies of visible light. Ultraviolet has a higher frequency (thus a shorter wavelength) than violet light.

UV radiation was discovered in February 1801 when the German physicist Johann Wilhelm Ritter observed that invisible rays just beyond the violet end of the visible spectrum darkened silver chloride-soaked paper more quickly than violet light itself. He announced the discovery in a very brief letter to the Annalen der Physik and later called them "(de-)oxidizing rays" (German: de-oxidierende Strahlen) to emphasize chemical reactivity and to distinguish them from "heat rays", discovered the previous year at the other end of the visible spectrum. The simpler term "chemical rays" was adopted soon afterwards, and remained popular throughout the 19th century, although some said that this radiation was entirely different from light (notably John William Draper, who named them "tithonic rays"). The terms "chemical rays" and "heat rays" were eventually dropped in favor of ultraviolet and infrared radiation, respectively. In 1878, the sterilizing effect of short-wavelength light by killing bacteria was discovered. By 1903, the most effective wavelengths were known to be around 250 nm. In 1960, the effect of ultraviolet radiation on DNA was established.

The discovery of the ultraviolet radiation with wavelengths below 200 nm, named "vacuum ultraviolet" because it is strongly absorbed by the oxygen in air, was made in 1893 by German physicist Victor Schumann.

Subtypes

The electromagnetic spectrum of ultraviolet radiation (UVR), defined most broadly as 10–400 nanometers, can be subdivided into a number of ranges recommended by the ISO standard ISO 21348:

Name		Photon energy (eV, aJ)	Notes/alternative names
Abbreviation	Wavelength (nm)
Ultraviolet A		3.10–3.94 0.497–0.631	Long-wave UV, blacklight, not absorbed by the ozone layer: soft UV.
UVA	315–400
Ultraviolet B		3.94–4.43 0.631–0.710	Medium-wave UV, mostly absorbed by the ozone layer: intermediate UV; Dorno radiation.
UVB	280–315
Ultraviolet C		4.43–12.4 0.710–1.987	Short-wave UV, germicidal UV, ionizing radiation at shorter wavelengths, completely absorbed by the ozone layer and atmosphere: hard UV.
UVC	100–280
Near ultraviolet		3.10–4.13 0.497–0.662	Visible to birds, insects, and fish.
NUV	300–400
Middle ultraviolet		4.13–6.20 0.662–0.993
MUV	200–300
Far ultraviolet		6.20–10.16 0.993–1.628	Ionizing radiation at shorter wavelengths.
FUV	122–200
Hydrogen Lyman-alpha		10.16–10.25 1.628–1.642	Spectral line at 121.6 nm, 10.20 eV.
H Lyman‑α	121–122
Extreme ultraviolet		10.25–124 1.642–19.867	Entirely ionizing radiation by some definitions; completely absorbed by the atmosphere.
EUV	10–121
Far-UVC		5.28–6.20 0.846–0.993	Germicidal but strongly absorbed by outer skin layers, so does not reach living tissue.
	200–235
Vacuum ultraviolet		6.20–124 0.993–19.867	Strongly absorbed by atmospheric oxygen, though 150–200 nm wavelengths can propagate through nitrogen.
VUV	10–200

Several solid-state and vacuum devices have been explored for use in different parts of the UV spectrum. Many approaches seek to adapt visible light-sensing devices, but these can suffer from unwanted response to visible light and various instabilities. Ultraviolet can be detected by suitable photodiodes and photocathodes, which can be tailored to be sensitive to different parts of the UV spectrum. Sensitive UV photomultipliers are available. Spectrometers and radiometers are made for measurement of UV radiation. Silicon detectors are used across the spectrum.

Vacuum UV, or VUV, wavelengths (shorter than 200 nm) are strongly absorbed by molecular oxygen in the air, though the longer wavelengths around 150–200 nm can propagate through nitrogen. Scientific instruments can, therefore, use this spectral range by operating in an oxygen-free atmosphere (pure nitrogen, or argon for shorter wavelengths), without the need for costly vacuum chambers. Significant examples include 193-nm photolithography equipment (for semiconductor manufacturing) and circular dichroism spectrometers.

Technology for VUV instrumentation was largely driven by solar astronomy for many decades. While optics can be used to remove unwanted visible light that contaminates the VUV, in general; detectors can be limited by their response to non-VUV radiation, and the development of solar-blind devices has been an important area of research. Wide-gap solid-state devices or vacuum devices with high-cutoff photocathodes can be attractive compared to silicon diodes.

Extreme UV (EUV or sometimes XUV) is characterized by a transition in the physics of interaction with matter. Wavelengths longer than about 30 nm interact mainly with the outer valence electrons of atoms, while wavelengths shorter than that interact mainly with inner-shell electrons and nuclei. The long end of the EUV spectrum is set by a prominent He⁺ spectral line at 30.4 nm. EUV is strongly absorbed by most known materials, but synthesizing multilayer optics that reflect up to about 50% of EUV radiation at normal incidence is possible. This technology was pioneered by the NIXT and MSSTA sounding rockets in the 1990s, and it has been used to make telescopes for solar imaging. See also the Extreme Ultraviolet Explorer satellite.

Some sources use the distinction of "hard UV" and "soft UV". For instance, in the case of astrophysics, the boundary may be at the Lyman limit (wavelength 91.2 nm, the energy needed to ionise a hydrogen atom from its ground state), with "hard UV" being more energetic; the same terms may also be used in other fields, such as cosmetology, optoelectronic, etc. The numerical values of the boundary between hard/soft, even within similar scientific fields, do not necessarily coincide; for example, one applied-physics publication used a boundary of 190 nm between hard and soft UV regions.

Solar ultraviolet

Levels of ozone at various altitudes (DU/km) and blocking of different bands of ultraviolet radiation: In essence, all UVC is blocked by diatomic oxygen (100–200 nm) or by ozone (triatomic oxygen) (200–280 nm) in the atmosphere. The ozone layer then blocks most UVB. Meanwhile, UVA is hardly affected by ozone, and most of it reaches the ground. UVA makes up almost all UV light that penetrates the Earth's atmosphere.

Very hot objects emit UV radiation (see black-body radiation). The Sun emits ultraviolet radiation at all wavelengths, including the extreme ultraviolet where it crosses into X-rays at 10 nm. Extremely hot stars (such as O- and B-type) emit proportionally more UV radiation than the Sun. Sunlight in space at the top of Earth's atmosphere (see solar constant) is composed of about 50% infrared light, 40% visible light, and 10% ultraviolet light, for a total intensity of about 1400 W/m² in vacuum.

The atmosphere blocks about 77% of the Sun's UV, when the Sun is highest in the sky (at zenith), with absorption increasing at shorter UV wavelengths. At ground level with the sun at zenith, sunlight is 44% visible light, 3% ultraviolet, and the remainder infrared. Of the ultraviolet radiation that reaches the Earth's surface, more than 95% is the longer wavelengths of UVA, with the small remainder UVB. Almost no UVC reaches the Earth's surface. The fraction of UVA and UVB which remains in UV radiation after passing through the atmosphere is heavily dependent on cloud cover and atmospheric conditions. On "partly cloudy" days, patches of blue sky showing between clouds are also sources of (scattered) UVA and UVB, which are produced by Rayleigh scattering in the same way as the visible blue light from those parts of the sky. UVB also plays a major role in plant development, as it affects most of the plant hormones. During total overcast, the amount of absorption due to clouds is heavily dependent on the thickness of the clouds and latitude, with no clear measurements correlating specific thickness and absorption of UVA and UVB.

The shorter bands of UVC, as well as even more-energetic UV radiation produced by the Sun, are absorbed by oxygen and generate the ozone in the ozone layer when single oxygen atoms produced by UV photolysis of dioxygen react with more dioxygen. The ozone layer is especially important in blocking most UVB and the remaining part of UVC not already blocked by ordinary oxygen in air.

Blockers, absorbers, and windows

Ultraviolet absorbers are molecules used in organic materials (polymers, paints, etc.) to absorb UV radiation to reduce the UV degradation (photo-oxidation) of a material. The absorbers can themselves degrade over time, so monitoring of absorber levels in weathered materials is necessary.

In sunscreen, ingredients that absorb UVA/UVB rays, such as avobenzone, oxybenzone and octyl methoxycinnamate, are organic chemical absorbers or "blockers". They are contrasted with inorganic absorbers/"blockers" of UV radiation such as carbon black, titanium dioxide, and zinc oxide.

For clothing, the ultraviolet protection factor (UPF) represents the ratio of sunburn-causing UV without and with the protection of the fabric, similar to sun protection factor (SPF) ratings for sunscreen. Standard summer fabrics have UPFs around 6, which means that about 20% of UV will pass through.

Suspended nanoparticles in stained-glass prevent UV rays from causing chemical reactions that change image colors. A set of stained-glass color-reference chips is planned to be used to calibrate the color cameras for the 2019 ESA Mars rover mission, since they will remain unfaded by the high level of UV present at the surface of Mars.

Common soda–lime glass, such as window glass, is partially transparent to UVA, but is opaque to shorter wavelengths, passing about 90% of the light above 350 nm, but blocking over 90% of the light below 300 nm. A study found that car windows allow 3–4% of ambient UV to pass through, especially if the UV was greater than 380 nm. Other types of car windows can reduce transmission of UV that is greater than 335 nm. Fused quartz, depending on quality, can be transparent even to vacuum UV wavelengths. Crystalline quartz and some crystals such as CaF₂ and MgF₂ transmit well down to 150 nm or 160 nm wavelengths.

Wood's glass is a deep violet-blue barium-sodium silicate glass with about 9% nickel oxide developed during World War I to block visible light for covert communications. It allows both infrared daylight and ultraviolet night-time communications by being transparent between 320 nm and 400 nm and also the longer infrared and just-barely-visible red wavelengths. Its maximum UV transmission is at 365 nm, one of the wavelengths of mercury lamps.

Artificial sources

"Black lights"

Two black light fluorescent tubes, showing use. The longer tube is a F15T8/BLB 18 inch, 15 watt tube, shown in the bottom image in a standard plug-in fluorescent fixture. The shorter is an F8T5/BLB 12 inch, 8 watt tube, used in a portable battery-powered black light sold as a pet urine detector.

Main article: Blacklight

A black light lamp emits long-wave UVA radiation and little visible light. Fluorescent black light lamps work similarly to other fluorescent lamps, but use a phosphor on the inner tube surface which emits UVA radiation instead of visible light. Some lamps use a deep-bluish-purple Wood's glass optical filter that blocks almost all visible light with wavelengths longer than 400 nanometers. The purple glow given off by these tubes is not the ultraviolet itself, but visible purple light from mercury's 404 nm spectral line which escapes being filtered out by the coating. Other black lights use plain glass instead of the more expensive Wood's glass, so they appear light-blue to the eye when operating.

Incandescent black lights are also produced, using a filter coating on the envelope of an incandescent bulb that absorbs visible light (see section below). These are cheaper but very inefficient, emitting only a small fraction of a percent of their power as UV. Mercury-vapor black lights in ratings up to 1 kW with UV-emitting phosphor and an envelope of Wood's glass are used for theatrical and concert displays.

Black lights are used in applications in which extraneous visible light must be minimized; mainly to observe fluorescence, the colored glow that many substances give off when exposed to UV light. UVA / UVB emitting bulbs are also sold for other special purposes, such as tanning lamps and reptile-husbandry.

Short-wave ultraviolet lamps

9 watt germicidal UV bulb, in compact fluorescent (CF) form factor

Commercial germicidal lamp in butcher shop

Shortwave UV lamps are made using a fluorescent lamp tube with no phosphor coating, composed of fused quartz or vycor, since ordinary glass absorbs UVC. These lamps emit ultraviolet light with two peaks in the UVC band at 253.7 nm and 185 nm due to the mercury within the lamp, as well as some visible light. From 85% to 90% of the UV produced by these lamps is at 253.7 nm, whereas only 5–10% is at 185 nm. The fused quartz tube passes the 253.7 nm radiation but blocks the 185 nm wavelength. Such tubes have two or three times the UVC power of a regular fluorescent lamp tube. These low-pressure lamps have a typical efficiency of approximately 30–40%, meaning that for every 100 watts of electricity consumed by the lamp, they will produce approximately 30–40 watts of total UV output. They also emit bluish-white visible light, due to mercury's other spectral lines. These "germicidal" lamps are used extensively for disinfection of surfaces in laboratories and food-processing industries, and for disinfecting water supplies.

Incandescent lamps

'Black light' incandescent lamps are also made from an incandescent light bulb with a filter coating which absorbs most visible light. Halogen lamps with fused quartz envelopes are used as inexpensive UV light sources in the near UV range, from 400 to 300 nm, in some scientific instruments. Due to its black-body spectrum a filament light bulb is a very inefficient ultraviolet source, emitting only a fraction of a percent of its energy as UV.

Gas-discharge lamps

Main article: Gas-discharge lamp

Specialized UV gas-discharge lamps containing different gases produce UV radiation at particular spectral lines for scientific purposes. Argon and deuterium arc lamps are often used as stable sources, either windowless or with various windows such as magnesium fluoride. These are often the emitting sources in UV spectroscopy equipment for chemical analysis.

Other UV sources with more continuous emission spectra include xenon arc lamps (commonly used as sunlight simulators), deuterium arc lamps, mercury-xenon arc lamps, and metal-halide arc lamps.

The excimer lamp, a UV source developed in the early 2000s, is seeing increasing use in scientific fields. It has the advantages of high-intensity, high efficiency, and operation at a variety of wavelength bands into the vacuum ultraviolet.

Ultraviolet LEDs

A 380 nanometer UV LED makes some common household items fluoresce.

Light-emitting diodes (LEDs) can be manufactured to emit radiation in the ultraviolet range. In 2019, following significant advances over the preceding five years, UVA LEDs of 365 nm and longer wavelength were available, with efficiencies of 50% at 1.0 W output. Currently, the most common types of UV LEDs are in 395 nm and 365 nm wavelengths, both of which are in the UVA spectrum. The rated wavelength is the peak wavelength that the LEDs put out, but light at both higher and lower wavelengths are present.

The cheaper and more common 395 nm UV LEDs are much closer to the visible spectrum, and give off a purple color. Other UV LEDs deeper into the spectrum do not emit as much visible light. LEDs are used for applications such as UV curing applications, charging glow-in-the-dark objects such as paintings or toys, and lights for detecting counterfeit money and bodily fluids. UV LEDs are also used in digital print applications and inert UV curing environments. Power densities approaching 3 W/cm² (30 kW/m²) are now possible, and this, coupled with recent developments by photo-initiator and resin formulators, makes the expansion of LED cured UV materials likely.

UVC LEDs are developing rapidly, but may require testing to verify effective disinfection. Citations for large-area disinfection are for non-LED UV sources known as germicidal lamps. Also, they are used as line sources to replace deuterium lamps in liquid chromatography instruments.

Ultraviolet lasers

Main article: Excimer laser

Gas lasers, laser diodes, and solid-state lasers can be manufactured to emit ultraviolet rays, and lasers are available that cover the entire UV range. The nitrogen gas laser uses electronic excitation of nitrogen molecules to emit a beam that is mostly UV. The strongest ultraviolet lines are at 337.1 nm and 357.6 nm in wavelength. Another type of high-power gas lasers are excimer lasers. They are widely used lasers emitting in ultraviolet and vacuum ultraviolet wavelength ranges. Presently, UV argon-fluoride excimer lasers operating at 193 nm are routinely used in integrated circuit production by photolithography. The current wavelength limit of production of coherent UV is about 126 nm, characteristic of the Ar₂* excimer laser.

Direct UV-emitting laser diodes are available at 375 nm. UV diode-pumped solid state lasers have been demonstrated using cerium-doped lithium strontium aluminum fluoride crystals (Ce:LiSAF), a process developed in the 1990s at Lawrence Livermore National Laboratory. Wavelengths shorter than 325 nm are commercially generated in diode-pumped solid-state lasers. Ultraviolet lasers can also be made by applying frequency conversion to lower-frequency lasers.

Ultraviolet lasers have applications in industry (laser engraving), medicine (dermatology, and keratectomy), chemistry (MALDI), free-air secure communications, computing (optical storage), and manufacture of integrated circuits.

Tunable vacuum ultraviolet (VUV)

The vacuum ultraviolet (V‑UV) band (100–200 nm) can be generated by non-linear 4 wave mixing in gases by sum or difference frequency mixing of 2 or more longer wavelength lasers. The generation is generally done in gasses (e.g. krypton, hydrogen which are two-photon resonant near 193 nm) or metal vapors (e.g. magnesium). By making one of the lasers tunable, the V‑UV can be tuned. If one of the lasers is resonant with a transition in the gas or vapor then the V‑UV production is intensified. However, resonances also generate wavelength dispersion, and thus the phase matching can limit the tunable range of the 4 wave mixing. Difference frequency mixing (i.e., f₁ + f₂ − f₃) has an advantage over sum frequency mixing because the phase matching can provide greater tuning.

In particular, difference frequency mixing two photons of an ArF (193 nm) excimer laser with a tunable visible or near IR laser in hydrogen or krypton provides resonantly enhanced tunable V‑UV covering from 100 nm to 200 nm. Practically, the lack of suitable gas / vapor cell window materials above the lithium fluoride cut-off wavelength limit the tuning range to longer than about 110 nm. Tunable V‑UV wavelengths down to 75 nm was achieved using window-free configurations.

Plasma and synchrotron sources of extreme UV

Lasers have been used to indirectly generate non-coherent extreme UV (E‑UV) radiation at 13.5 nm for extreme ultraviolet lithography. The E‑UV is not emitted by the laser, but rather by electron transitions in an extremely hot tin or xenon plasma, which is excited by an excimer laser. This technique does not require a synchrotron, yet can produce UV at the edge of the X‑ray spectrum. Synchrotron light sources can also produce all wavelengths of UV, including those at the boundary of the UV and X‑ray spectra at 10 nm.

Human health-related effects

Further information: Health effects of sunlight exposure

The impact of ultraviolet radiation on human health has implications for the risks and benefits of sun exposure and is also implicated in issues such as fluorescent lamps and health. Getting too much sun exposure can be harmful, but in moderation, sun exposure is beneficial.

Beneficial effects

UV light (specifically, UVB) causes the body to produce vitamin D, which is essential for life. Humans need some UV radiation to maintain adequate vitamin D levels. According to the World Health Organization:

There is no doubt that a little sunlight is good for you! But 5–15 minutes of casual sun exposure of hands, face and arms two to three times a week during the summer months is sufficient to keep your vitamin D levels high.

Vitamin D can also be obtained from food and supplementation. Excess sun exposure produces harmful effects, however.

Vitamin D promotes the creation of serotonin. The production of serotonin is in direct proportion to the degree of bright sunlight the body receives. Serotonin is thought to provide sensations of happiness, well-being and serenity to human beings.

Skin conditions

UV rays also treat certain skin conditions. Modern phototherapy has been used to successfully treat psoriasis, eczema, jaundice, vitiligo, atopic dermatitis, and localized scleroderma. In addition, UV light, in particular UVB radiation, has been shown to induce cell cycle arrest in keratinocytes, the most common type of skin cell. As such, sunlight therapy can be a candidate for treatment of conditions such as psoriasis and exfoliative cheilitis, conditions in which skin cells divide more rapidly than usual or necessary.

Harmful effects

Sunburn effect (as measured by the UV index) is the product of the sunlight spectrum (radiation intensity) and the erythemal action spectrum (skin sensitivity) across the range of UV wavelengths. Sunburn production per milliwatt of radiation intensity is increased by nearly a factor of 100 between the near UVB wavelengths of 315–295 nm.

In humans, excessive exposure to UV radiation can result in acute and chronic harmful effects on the eye's dioptric system and retina. The risk is elevated at high altitudes and people living in high latitude areas where snow covers the ground right into early summer and sun positions even at zenith are low, are particularly at risk. Skin, the circadian system, and the immune system can also be affected.

The differential effects of various wavelengths of light on the human cornea and skin are sometimes called the "erythemal action spectrum". The action spectrum shows that UVA does not cause immediate reaction, but rather UV begins to cause photokeratitis and skin redness (with lighter skinned individuals being more sensitive) at wavelengths starting near the beginning of the UVB band at 315 nm, and rapidly increasing to 300 nm. The skin and eyes are most sensitive to damage by UV at 265–275 nm, which is in the lower UVC band. At still shorter wavelengths of UV, damage continues to happen, but the overt effects are not as great with so little penetrating the atmosphere. The WHO-standard ultraviolet index is a widely publicized measurement of total strength of UV wavelengths that cause sunburn on human skin, by weighting UV exposure for action spectrum effects at a given time and location. This standard shows that most sunburn happens due to UV at wavelengths near the boundary of the UVA and UVB bands.

Skin damage

Ultraviolet photons harm the DNA molecules of living organisms in different ways. In one common damage event, adjacent thymine bases bond with each other, instead of across the "ladder". This "thymine dimer" makes a bulge, and the distorted DNA molecule does not function properly.

Overexposure to UVB radiation not only can cause sunburn but also some forms of skin cancer. However, the degree of redness and eye irritation (which are largely not caused by UVA) do not predict the long-term effects of UV, although they do mirror the direct damage of DNA by ultraviolet.

All bands of UV radiation damage collagen fibers and accelerate aging of the skin. Both UVA and UVB destroy vitamin A in skin, which may cause further damage.

UVB radiation can cause direct DNA damage. This cancer connection is one reason for concern about ozone depletion and the ozone hole.

The most deadly form of skin cancer, malignant melanoma, is mostly caused by DNA damage independent from UVA radiation. This can be seen from the absence of a direct UV signature mutation in 92% of all melanoma. Occasional overexposure and sunburn are probably greater risk factors for melanoma than long-term moderate exposure. UVC is the highest-energy, most-dangerous type of ultraviolet radiation, and causes adverse effects that can variously be mutagenic or carcinogenic.

In the past, UVA was considered not harmful or less harmful than UVB, but today it is known to contribute to skin cancer via indirect DNA damage (free radicals such as reactive oxygen species). UVA can generate highly reactive chemical intermediates, such as hydroxyl and oxygen radicals, which in turn can damage DNA. The DNA damage caused indirectly to skin by UVA consists mostly of single-strand breaks in DNA, while the damage caused by UVB includes direct formation of thymine dimers or cytosine dimers and double-strand DNA breakage. UVA is immunosuppressive for the entire body (accounting for a large part of the immunosuppressive effects of sunlight exposure), and is mutagenic for basal cell keratinocytes in skin.

UVB photons can cause direct DNA damage. UVB radiation excites DNA molecules in skin cells, causing aberrant covalent bonds to form between adjacent pyrimidine bases, producing a dimer. Most UV-induced pyrimidine dimers in DNA are removed by the process known as nucleotide excision repair that employs about 30 different proteins. Those pyrimidine dimers that escape this repair process can induce a form of programmed cell death (apoptosis) or can cause DNA replication errors leading to mutation.

As a defense against UV radiation, the amount of the brown pigment melanin in the skin increases when exposed to moderate (depending on skin type) levels of radiation; this is commonly known as a sun tan. The purpose of melanin is to absorb UV radiation and dissipate the energy as harmless heat, protecting the skin against both direct and indirect DNA damage from the UV. UVA gives a quick tan that lasts for days by oxidizing melanin that was already present and triggers the release of the melanin from melanocytes. UVB yields a tan that takes roughly 2 days to develop because it stimulates the body to produce more melanin.

Sunscreen safety debate

Main article: Sunscreen

Demonstration of the effect of sunscreen. The left image is a regular photograph of his face; the right image is of reflected UV light. The man's face has sunscreen on his right side only. It appears darker because the sunscreen absorbs the UV light.

Medical organizations recommend that patients protect themselves from UV radiation by using sunscreen. Five sunscreen ingredients have been shown to protect mice against skin tumors. However, some sunscreen chemicals produce potentially harmful substances if they are illuminated while in contact with living cells. The amount of sunscreen that penetrates into the lower layers of the skin may be large enough to cause damage.

Sunscreen reduces the direct DNA damage that causes sunburn, by blocking UVB, and the usual SPF rating indicates how effectively this radiation is blocked. SPF is, therefore, also called UVB-PF, for "UVB protection factor". This rating, however, offers no data about important protection against UVA, which does not primarily cause sunburn but is still harmful, since it causes indirect DNA damage and is also considered carcinogenic. Several studies suggest that the absence of UVA filters may be the cause of the higher incidence of melanoma found in sunscreen users compared to non-users. Some sunscreen lotions contain titanium dioxide, zinc oxide, and avobenzone, which help protect against UVA rays.

The photochemical properties of melanin make it an excellent photoprotectant. However, sunscreen chemicals cannot dissipate the energy of the excited state as efficiently as melanin and therefore, if sunscreen ingredients penetrate into the lower layers of the skin, the amount of reactive oxygen species may be increased. The amount of sunscreen that penetrates through the stratum corneum may or may not be large enough to cause damage.

In an experiment by Hanson et al. that was published in 2006, the amount of harmful reactive oxygen species (ROS) was measured in untreated and in sunscreen treated skin. In the first 20 minutes, the film of sunscreen had a protective effect and the number of ROS species was smaller. After 60 minutes, however, the amount of absorbed sunscreen was so high that the amount of ROS was higher in the sunscreen-treated skin than in the untreated skin. The study indicates that sunscreen must be reapplied within 2 hours in order to prevent UV light from penetrating to sunscreen-infused live skin cells.

Aggravation of certain skin conditions

Ultraviolet radiation can aggravate several skin conditions and diseases, including systemic lupus erythematosus, Sjögren's syndrome, Sinear Usher syndrome, rosacea, dermatomyositis, Darier's disease, Kindler–Weary syndrome and Porokeratosis.

Eye damage

Signs are often used to warn of the hazard of strong UV sources.

The eye is most sensitive to damage by UV in the lower UVC band at 265–275 nm. Radiation of this wavelength is almost absent from sunlight at the surface of the Earth but is emitted by artificial sources such as the electrical arcs employed in arc welding. Unprotected exposure to these sources can cause "welder's flash" or "arc eye" (photokeratitis) and can lead to cataracts, pterygium and pinguecula formation. To a lesser extent, UVB in sunlight from 310 to 280 nm also causes photokeratitis ("snow blindness"), and the cornea, the lens, and the retina can be damaged.

Protective eyewear is beneficial to those exposed to ultraviolet radiation. Since light can reach the eyes from the sides, full-coverage eye protection is usually warranted if there is an increased risk of exposure, as in high-altitude mountaineering. Mountaineers are exposed to higher-than-ordinary levels of UV radiation, both because there is less atmospheric filtering and because of reflection from snow and ice. Ordinary, untreated eyeglasses give some protection. Most plastic lenses give more protection than glass lenses, because, as noted above, glass is transparent to UVA and the common acrylic plastic used for lenses is less so. Some plastic lens materials, such as polycarbonate, inherently block most UV.

Degradation of polymers, pigments and dyes

Main article: UV degradation

UV damaged polypropylene rope (left) and new rope (right)

UV degradation is one form of polymer degradation that affects plastics exposed to sunlight. The problem appears as discoloration or fading, cracking, loss of strength or disintegration. The effects of attack increase with exposure time and sunlight intensity. The addition of UV absorbers inhibits the effect.

ИК -спектр, показывающий карбонильный поглощение из -за ультрафиолетового ультрафиолета полиэтилена

Sensitive polymers include thermoplastics and speciality fibers like aramids. UV absorption leads to chain degradation and loss of strength at sensitive points in the chain structure. Aramid rope must be shielded with a sheath of thermoplastic if it is to retain its strength.

Многие пигменты и красители поглощают ультрафиолетовое излучение и изменяют цвет, поэтому картины и текстиль могут нуждаться в дополнительной защите как от солнечного света, так и от люминесцентных ламп, двух распространенных источников ультрафиолетового излучения. Оконное стекло впитывает некоторый вредный ультрафиолет, но ценные артефакты нуждаются в дополнительной экранировании. многие музеи помещают черные шторы на акварельные картины Например, и древний текстиль. Поскольку акварели могут иметь очень низкий уровень пигмента, им нужна дополнительная защита от ультрафиолета. Различные формы обрамляющего стекла , в том числе акриловые (плексигласы), ламинаты и покрытия, предлагают различные степени защиты ультрафиолетового (и видимого света).

Приложения

Из -за его способности вызывать химические реакции и возбуждать флуоресценцию в материалах, ультрафиолетовое излучение имеет ряд применений. Следующая таблица Дает некоторое использование определенных полос длины волны в УФ -спектре.

• 13,5 нм : экстремальная ультрафиолетовая литография
• 30–200 нм : фотоионизация , ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия , стандартная интегрированная схема с помощью фотолитографии
• 230–365 нм : UV-ID, отслеживание метки, штрих-коды
• 230–400 нм : оптические датчики , различные инструменты
• 240–280 нм : дезинфекция , дезактивация поверхностей и воды ( поглощение ДНК имеет пик при 260 нм), гермицидные лампы
• 200–400 нм : судебный анализ , обнаружение лекарств
• 270–360 нм : белка анализ , секвенирование ДНК , открытие лекарств
• 280–400 нм : медицинская клеток визуализация
• 300–320 нм : легкая терапия в медицине
• 300–365 нм отверждение полимеров и : чернилов принтера
• 350–370 нм : ошибки Zappers (мухи больше всего привлекают свет при 365 нм)

Фотография

Основная статья: ультрафиолетовая фотография

Портрет, снятый с использованием только ультрафиолетового света между длин волн 335 и 365 нанометров

Фотографическая пленка реагирует на ультрафиолетовое излучение, но стеклянные линзы камер обычно блокируют излучение короче 350 нм. Слегка желтые фильтры блокировки ультрафиолета часто используются для наружной фотографии, чтобы предотвратить нежелательный синей и сверхэкспонирование ультрафиолетовыми лучами. Для фотографии в ближнем ультрафиолетовом ультрафиолеторе можно использовать специальные фильтры. Фотография с длиной волны короче 350 нм требует специальных кварцевых линз, которые не поглощают излучение. Датчики цифровых камер могут иметь внутренние фильтры, которые блокируют ультрафиолетовое ультрафиолетовое значение, чтобы повысить точность представления цвета. Иногда эти внутренние фильтры могут быть удалены, или они могут отсутствовать, а внешний фильтр видимого света готовит камеру для фотосъемки почти UV. Несколько камер предназначены для использования в УФ.

Фотография с отраженным ультрафиолетовым излучением полезна для медицинских, научных и судебных исследований, в приложениях, таких как широко распространенное, как обнаружение синяков кожи, изменения документов или восстановление на картинах. Фотография флуоресценции, полученная с помощью ультрафиолетового освещения, использует видимые длины волн света.

Аврора на космического северном полюсе Юпитера, как видно из ультрафиолетового света у телескопа Хаббла

В ультрафиолетовой астрономии измерения используются для различения химического состава межзвездной среды, а также температуры и состава звезд. Поскольку озоновый слой блокирует многие УФ -частоты от достижения телескопов на поверхности Земли, большинство УФ -наблюдений сделаны из пространства.

Электрическая и электроника промышленность

Короне на электрическом аппарате может быть обнаружен с помощью ультрафиолетовых выбросов. Корона вызывает деградацию электрической изоляции и излучения озона и оксида азота .

EPROM (стиральная программируемая память только для чтения) стираются воздействием ультрафиолетового излучения. Эти модули имеют прозрачное ( кварцевое ) окно в верхней части чипа, которое позволяет ультрафиолетовое излучение.

Флуоресцентный краситель использует

Бесцветные флуоресцентные красители , которые излучают синий свет под УФ, добавляются в качестве оптических осветлителей для бумаги и тканей. Синий свет, испускаемый этими агентами, противодействует желтым оттенкам, которые могут присутствовать, и приводит к тому, что цвета и белые выглядят белее или более ярко окрашенными.

Ультрафиолетовые флуоресцентные красители, которые светятся в основных цветах, используются в красках, бумагах и текстиле либо для улучшения цвета под светом дневного света, либо для обеспечения специальных эффектов при освещении ультрафиолетовыми лампами. Черные краски , содержащие красители, которые светятся под УФ, используются в ряде искусства и эстетических применений.

Парки развлечений часто используют ультрафиолетовое освещение для флуорессоров и фонов. Это часто имеет побочный эффект, заставляя белую одежду наездника светиться светло-фиолетовым.

Птица появляется на многих кредитных картах Visa, когда они удерживаются под источником ультрафиолетового света.

Чтобы помочь предотвратить подделку валюты или подделки важных документов, таких как водительские права и паспорта , в документе могут быть ультрафиолетовый водяной знак или флуоресцентные многоцветные волокна, которые видны под ультрафиолетовым светом. Почтовые марки помечены фосфором, который светится под ультрафиолетовыми лучами, чтобы разрешить автоматическое обнаружение марки и лицом буквы.

УФ -флуоресцентные красители используются во многих приложениях (например, биохимия и криминалистика ). Некоторые бренды спрея перца оставят невидимое химическое вещество (ультрафиолетовый краситель), которое нелегко смыть нападающего, разбранного перцем, который поможет полиции идентифицировать злоумышленника позже.

В некоторых типах неразрушающего тестирования УФ стимулирует флуоресцентные красители, чтобы выделить дефекты в широком спектре материалов. Эти красители могут быть перенесены в разрушающие поверхностные дефекты путем капиллярного действия ( инспекция пенетранта жидкости ), или они могут быть связаны с ферритовыми частицами, забитыми в полях магнитной утечки в железных материалах ( инспекция магнитных частиц ).

Аналитическое использование

Судебная экспертиза

УФ - это исследовательский инструмент на месте преступления, помогающий в поиске и выявлении телесных жидкостей, таких как сперма, кровь и слюна. Например, эякулированные жидкости или слюна могут быть обнаружены с помощью мощных ультрафиолетовых источников, независимо от структуры или цвета поверхности, на которую наносится жидкость. Ультрафиолетовая микроптроскопия также используется для анализа доказательств трассировки, таких как текстильные волокна и чипсы краски, а также допрошенные документы.

Другие приложения включают аутентификацию различных предметов коллекционирования и искусства и обнаружение поддельной валюты. Даже материалы, специально не отмеченные ультрафиолетными красителями, могут иметь отличительную флуоресценцию при воздействии ультрафиолета или могут по-разному флуорестировать в коротковолновых и длинноволновых ультрафиолетах.

Улучшение контраста из чернил

Используя многоспектральную визуализацию, можно прочитать неразборчивый папирус , такой как сожженные папирусы виллы папируса или Оксиргинх , или Архимеда Palimpsest . Техника включает в себя фотографирование неразборчивого документа с использованием различных фильтров в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне, точно настроенных для захвата определенных длин волн света. Таким образом, оптимальная спектральная часть можно найти для отличия чернил от бумаги на поверхности папируса.

Простые источники NUV могут использоваться для выделения ливных чернил на основе железа на пергаменте .

Сантехническое соответствие

После тренировок, связанных с поддельными жидкостями организма работника работника , оборудование для личного защиты проверяется с ультрафиолетом, чтобы найти невидимые капли жидкостей. Эти жидкости могут содержать смертельные вирусы или другое загрязнение.

Ultraviolet помогает обнаружить отложения органического материала, которые остаются на поверхностях, где периодическая очистка и дезинфекция могла пройти. Он используется в гостиничной промышленности, производстве и в других отраслях, где проверяются уровни чистоты или загрязнения .

Многолетние новости для многих телевизионных новостных организаций включают в себя расследовательного репортера, использующего аналогичное устройство, чтобы раскрыть антисанитарные условия в отелях, общественных туалетах, ручных рельсах и тому подобном.

Химия

УФ/VIS -спектроскопия широко используется в качестве метода химии для анализа химической структуры , наиболее заметной из которых являются конъюгированные системы . УФ -излучение часто используется для возбуждения данного образца, где флуоресцентное излучение измеряется с помощью спектрофлуорометра . В биологических исследованиях ультрафиолетовое излучение используется для количественной оценки нуклеиновых кислот или белков . В химии окружающей среды ультрафиолетовое излучение также может быть использовано для обнаружения загрязняющих веществ возникающих проблем в образцах воды.

В приложениях по контролю за загрязнением ультрафиолетовые анализаторы используются для выявления выбросов оксидов азота, соединений серы, ртути и аммиака, например, в дымовой газе на ископаемых электростанциях. Ультрафиолетовое излучение может обнаружить тонкие уточнения разлива нефти на воде, либо по высокой отражательной способности нефтяных пленок на ультрафиолетовых длин волн, флуоресценции соединений в масле, либо путем поглощения ультрафиолетового излучения, создаваемого рассеянием комбинационного рассеяния в воде. УФ -поглощение также может быть UESD для количественной оценки загрязняющих веществ в сточных водах. Чаще всего используется ультрафиолетовая поглощение 254 нм, громко используется в качестве суррогатных параметров для количественной оценки NOM. Другая форма метода обнаружения на основе света использует широкий спектр матрицы возбуждения излучения (EEM) для обнаружения и идентификации загрязнений на основе их муку. EEM может быть использован для различения различных групп NOM на основе разницы в выбросе света и возбуждении флуорофоров. Сообщается, что NOM с определенными молекулярными структурами обладают флуоресцентными свойствами в широком диапазоне длин волн возбуждения/излучения.

Коллекция минеральных образцов флуоресцирующих блестяще на различных длинах волн, как видно, когда они облучают ультрафиолетовым излучением

Ультрафиолетовые лампы также используются в рамках анализа некоторых минералов и драгоценных камней .

Материальная наука использует

Обнаружение пожара

См. Также: Детектор пламени

В целом, ультрафиолетовые детекторы используют либо твердотельное устройство, например, на основе карбида кремния или нитрида алюминия , либо на заполненной газом трубкой в ​​качестве сенсорного элемента. УФ -детекторы, чувствительные к УФ в любой части спектра, реагируют на облучение солнечным светом и искусственным светом . Например, горящее водородное пламя сильно излучается в диапазоне от 185 до 260 нанометра и только очень слабо в области ИК , тогда как угольный огонь очень слабо излечивается в УФ-полосе, но очень сильно на длине волн ИК; Таким образом, пожарный детектор, который работает с использованием как ультрафиолетовых, так и IR -детекторов, более надежна, чем один, с только УФ -детектором. Практически все пожары испускают некоторое излучение в диапазоне UVC, тогда как излучение Солнца в этой полосе поглощается атмосферой Земли . В результате ультрафиолетовый детектор является «солнечным слепым», что означает, что он не вызовет тревогу в ответ на излучение от солнца, поэтому его можно легко использовать как в помещении, так и на улице.

УФ -детекторы чувствительны к большинству пожаров, включая углеводороды , металлы, серы , водород , гидразин и аммиак . Дуговая сварка , электрические дуги, молния , рентгеновские лучи, используемые в неразрушающем металлическом оборудовании (хотя это очень маловероятно), а радиоактивные материалы могут создавать уровни, которые будут активировать систему обнаружения ультрафиолетового излучения. Наличие ультрафиолетовых газов и паров ослабит ультрафиолетовое излучение от пожара, отрицательно влияя на способность детектора обнаруживать пламя. Аналогичным образом, наличие нефтяного тумана в воздухе или нефтяной пленки в окне детектора будет иметь такой же эффект.

Фотолитография

Ультрафиолетовое излучение используется для фотолитографии очень тонкого разрешения , процедура, в которой химическое вещество, называемое фоторезистом, подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, которое проходило через маску. Воздействие вызывает химические реакции в фоторезистах. После удаления нежелательного фоторезиста шаблон, определяемый маской, остается на образце. Затем могут быть предприняты шаги, чтобы «тратить», нанести на себя или иным образом изменять области выборки, где фоторезист не остается.

Фотолитография используется при изготовлении полупроводников , цепи , интегрированных компонентов и печатные платы . Фотолитографические процессы, используемые для изготовления электронных интегрированных цепей, в настоящее время используют 193 нм ультрафиолетовое ультрафиолет и экспериментально используют УФ 13,5 нм для экстремальной ультрафиолетовой литографии .

Полимеры

Электронные компоненты, которые требуют четкой прозрачности для выхода света или ввода (фотоэлектрические панели и датчики), могут быть изготовлены из акриловых смол, которые вылечены с использованием ультрафиолетовой энергии. Преимуществами являются низкие выбросы ЛОС и быстрое отверждение.

Влияние ультрафиолета на готовые поверхности за 0, 20 и 43 часа

Определенные чернила, покрытия и клеи составлены с фотоинициаторами и смолами. При воздействии ультрафиолетового света возникает полимеризация , и поэтому клеевые отверстия или лечение, обычно в течение нескольких секунд. Применения включают стеклянную и пластиковую связь, оптические волокно -покрытия, покрытие напольных покрытий, ультрафиолетовое покрытие и отделка бумаги в смещении , зубной начинки и декоративных гелях ногти.

УФ -источники для приложений для лечения ультрафиолетового излечения включают УФ -лампы , УФ -светодиоды и эксимер флэш -лампы . Быстрые процессы, такие как Flexo или Offset Printing, требуют высокоинтенсивного света, сфокусированного через отражатели на движущемся подложке и среду, поэтому используются лампочки . на основе на основе на основе железа, легирование), включенные в электрические дуги или микроволны Флуоресцентные лампы и светодиоды с более низкой мощностью могут использоваться для статических применений. Небольшие лампы высокого давления могут иметь свет на свет и передаваемые на рабочую зону с помощью заполненных жидкости или волоконно-оптическими руководствами.

Влияние УФ на полимеры используется для модификации ( шероховатости и гидрофобности ) полимерных поверхностей. Например, поверхность поли (метилметакрилата) может быть сглажена вакуумной ультрафиолетом.

УФ-излучение полезно при приготовлении полимеров с низкой поверхностью энергии для клеев. Полимеры, подвергшиеся воздействию ультрафиолета, окисляются, повышая поверхностную энергию полимера. Как только поверхностная энергия полимера была поднята, связь между клеем и полимером сильнее.

Биологическое использование

Очистка воздуха

Используя каталитическую химическую реакцию диоксида титана и воздействия UVC, окисление органического вещества превращает патогены , пыльцу и плесени споры в безвредные инертные побочные продукты. Однако реакция диоксида титана и UVC не является прямым путем. Несколько сотен реакций происходят до стадии инертных побочных продуктов и могут препятствовать результирующей реакции, создающему формальдегид , альдегид и другой VOC на пути к финальной стадии. Таким образом, использование диоксида титана и UVC требует очень специфических параметров для успешного результата. Механизм очистки ультрафиолета - это фотохимический процесс. Загрязняющие вещества в внутренней среде являются почти полностью органическими соединениями на основе углерода, которые разрушаются при воздействии высокоинтенсивного ультрафиолета при 240 до 280 нм. Коротковолновое ультрафиолетовое излучение может разрушить ДНК в живых микроорганизмах. Эффективность UVC напрямую связана с интенсивностью и временем воздействия.

Также было показано, что ультрафиолетовое излучение уменьшает газообразные загрязнители, такие как угарный газ и ЛОС . УФ -лампы, излучающиеся при 184 и 254 нм, могут удалять низкие концентрации углеводородов и монооксида углерода , если воздух перерабатывается между комнатой и камерой лампы. Эта договоренность предотвращает введение озона в обработанный воздух. Аналогичным образом, воздух может быть обработан, проходя мимо одного из УФ -источника, работающего при 184 нм, и проходить через железный пентаоксид, чтобы удалить озон, произведенный УФ -лампой.

Стерилизация и дезинфекция

Основные статьи: ультрафиолетовое гермицидное излучение и гермицидная лампа

Степень ртутного паров с низким давлением затопляет внутреннюю часть капюшона с коротковолновым ультрафиолетовым светом, когда не используется, стерилизация микробиологических загрязнений с облученных поверхностей.

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации рабочих пространств и инструментов, используемых в биологических лабораториях и медицинских учреждениях. с низким давлением Коммерчески доступные лампы ртути излучают около 86% их радиации при 254 нанометрах (нм), причем 265 нм представляет собой пиковую кривую гермицидного эффективности. UV at these germicidal wavelengths damage a microorganism's DNA/RNA so that it cannot reproduce, making it harmless, (even though the organism may not be killed). Поскольку микроорганизмы могут быть защищены от ультрафиолетовых лучей в небольших трещинах и других затененных областях, эти лампы используются только в качестве добавки к другим методам стерилизации.

Светодиоды UVC относительно новы на коммерческий рынок и получают популярность. Из -за их монохроматической природы (± 5 нм) Эти светодиоды могут нацелиться на определенную длину волны, необходимую для дезинфекции. Это особенно важно, зная, что патогенные микроорганизмы различаются по своей чувствительности к конкретным длин волн ультрафиолета. Светодиоды свободны от ртути, мгновенно включают/выключены и имеют неограниченную езду на велосипеде в течение дня.

Дезинфекция с использованием ультрафиолетового излучения обычно используется в применении очистки сточных вод и обнаруживает повышенное использование в муниципальной очистке питьевой воды . Многие бутылки из WAT -Water используют УФ -дезинфекционное оборудование для стерилизации воды. Солнечная дезинфекция воды был исследован для дешевого лечения загрязненной воды с использованием естественного солнечного света . Облучение UVA и повышение температуры воды убивают организмы в воде.

Ультрафиолетовое излучение используется в нескольких пищевых процессах для убийства нежелательных микроорганизмов . УФ-ультрафиолетовое излучение можно использовать для пастеризации фруктовых соков, пропуская сок над высокоинтенсивным ультрафиолетовым источником. Эффективность такого процесса зависит от УФ -поглощения сока.

Импульсный свет (PL) - это метод убийства микроорганизмов на поверхностях с использованием импульсов интенсивного широкого спектра, богатого UVC от 200 до 280 нм . Импульсные светильники работают с ксеноновыми флэш -лампами , которые могут производить вспышки несколько раз в секунду. Роботы дезинфекции используют импульсные ультрафиолеты.

Антимикробная эффективность отфильтрованного отдаленного света с дальним UPC (222 нм) на ряд патогенных микроорганизмов, включая бактерии и гриб Больницы и дома долгосрочного ухода. Также было показано, что UVC эффективен при ухудшении вируса SARS-COV-2.

Биологический

Некоторые животные, в том числе птицы, рептилии и насекомые, такие как пчелы, могут видеть почти ультравиолетовые длины волн. Многие фрукты, цветы и семена более сильно выделяются на фоне ультрафиолетовых длин волн по сравнению с человеческим цветным зрением. Скорпионы светятся или принимают желтый и зеленый цвет под ультрафиолетовым освещением, помогая, таким образом, в контроле этих арахнидов. Многие птицы имеют модели в своем оперении, которые невидимы на обычных длинах волн, но наблюдаемые у ультрафиолета, а моча и другие выделения некоторых животных, включая собак, кошек и людей, гораздо легче заметить ультрафиолетом. Следы мочи грызунов могут быть обнаружены техническими специалистами по борьбе с вредителями для правильного лечения зараженных жилищ.

Бабочки используют ультрафиолет в качестве системы связи для признания пола и поведения спаривания. Например, в бабочке Colias Euritheme мужчины полагаются на визуальные сигналы, чтобы найти и идентифицировать женщин. Вместо того, чтобы использовать химические стимулы, чтобы найти товарищей, мужчин притягиваются к ультрафиолетовому рефляционному цвету женских задней крылья. У Pieris Napi бабочки показали, что женщины в северной Финляндии с меньшим ультрафиолетовым излучением, присутствующим в окружающей среде, обладали более сильными УФ-сигналами, чтобы привлечь своих мужчин, чем те, которые происходят дальше на юг. Это предполагает, что эволюционно было сложнее увеличить ультрафиолетную чувствительность глаз мужчин, чем увеличить ультрафиолетовые сигналы, излучаемые женщинами.

Многие насекомые используют ультрафиолетовые выбросы длины волны от небесных объектов в качестве ссылок на навигацию по полету. Местный ультрафиолетовый излучатель обычно нарушает процесс навигации и в конечном итоге привлечет летающего насекомого.

Энтомолог, использующий УФ -лампу для сбора жуков в Чако , Парагвай

Зеленый флуоресцентный белок (GFP) часто используется в генетике в качестве маркера. Многие вещества, такие как белки, имеют значительные полосы поглощения света в ультрафиолете, которые представляют интерес к биохимии и смежным областям. Ультрафиолетовые спектрофотометры распространены в таких лабораториях.

Ультрафиолетовые ловушки, называемые Zappers, используются для устранения различных мелких летающих насекомых. They are attracted to the UV and are killed using an electric shock, or trapped once they come into contact with the device. Различные конструкции ультрафиолетовых излучений также используются энтомологами для сбора ночных насекомых во время фаунистических исследований.

Терапия

Основная статья: ультрафиолетовая светотерапия

Ультрафиолетовое излучение полезно при лечении кожных заболеваний, таких как псориаз и витилиго . Воздействие UVA, в то время как кожа является гиперфоточувствительной, принимая псоралент, является эффективным лечением псориаза . Из -за потенциала псоралена привести к повреждению печени , терапия PUVA может использоваться лишь ограниченным количеством раз в течение жизни пациента.

УФ -фототерапия не требует дополнительных лекарств или местных препаратов для терапевтической пользы; Требуется только экспозиция. Тем не менее, фототерапия может быть эффективной при использовании в сочетании с определенными местными методами лечения, такими как антралилин, угольная смола и производные витамина А и D, или системные методы лечения, такие как метотрексат и соратан .

Герпетология

Рептилии нуждаются в UVB для биосинтеза витамина D и других метаболических процессов. В частности, холекальциферол (витамин D3), который необходим для основного клеточного / нервного функционирования, а также использования кальция для продукции костей и яиц. Длина волны UVA также видна многим рептилиям и может сыграть значительную роль в их способностях, которые выживают как в дикой природе, так и в визуальном общении между людьми. Следовательно, в типичном корпусе рептилий флуоресцентный ультрафиолетовый источник A / B (при правильной прочности / спектре для вида) должен быть доступен для многих плененный вид для выживания. Простого добавления холекальциферола (витамина D3) будет недостаточно, так как есть полный биосинтетический путь Это «прыжок с перепрыгиванием» (риски возможных передозировки), промежуточные молекулы и метаболиты Также играйте важные функции в здоровье животных. Естественный солнечный свет на правильном уровнях всегда будет превосходить искусственные источники, но это может быть невозможно для хранителей в разных частях света.

Это известная проблема, что высокие уровни выхода из UVA части спектра могут вызвать как клеточное, так и повреждение ДНК чувствительным частям их тел - особенно глаза, где слепота является результатом неправильного использования источника UVA/B и размещения фотокератита Полем Для многих хранителей также должно быть положение для адекватного источника тепла, который привел к маркетингу продуктов комбинации тепла и света. Хранители должны быть осторожны с этими «комбинированными» генераторами света/ тепла и UVA/ B, они обычно выпускают высокие уровни UVA с более низкими уровнями UVB, которые установлены и трудно контролировать, чтобы животные могли удовлетворить свои потребности. Лучшей стратегией является использование отдельных источников этих элементов, и поэтому они могут быть размещены и контролируются хранителями для максимальной пользы животных.

Эволюционное значение

Эволюция ранних репродуктивных белков и ферментов объясняется в современных моделях эволюционной теории с ультрафиолетовым излучением. UVB вызывает пары оснований тимина рядом друг с другом в генетических последовательностях, чтобы соединиться вместе с димерами тимина , разрушение в цепи, которое репродуктивные ферменты не могут копировать. Это приводит к кадрированию во время генетической репликации и синтеза белка , обычно убивая клетку. Перед формированием ультрафиолетового озонового слоя, когда ранние прокариоты приближались к поверхности океана, они почти всегда вымерли. У немногих выживших появились ферменты, которые контролировали генетический материал и удаляли димеры тимина с помощью нуклеотидных эксцизионных ферментов. Многие ферменты и белки, участвующие в современном митозе и мейозе, аналогичны восстановлению ферментов и, как полагают, являются развивающимися модификациями ферментов, первоначально используемых для преодоления ущерба ДНК, вызванных УФ.

Фотобиология

Основная статья: фотобиология

Фотобиология-это научное исследование полезных и вредных взаимодействий неионизирующего излучения в живых организмах, условно разграниченном около 10 эВ, первой энергии ионизации кислорода. Ультрафиолетовое ультрафиолетовое ультрафиолетовое излучение примерно от 3 до 30 эВ в энергии. Следовательно, фотобиология развлекает некоторые, но не все, ультрафиолетового спектра.

Смотрите также

• Биологические эффекты высокоэнергетического видимого света
• Боуэн флуоресценция
• Инфракрасный
• Ультрафиолетовая астрономия
• Ультрафиолетовая катастрофа
• Ультрафиолетовый индекс
• Ультрафиолетовый маркер
• УФ -стабилизаторы в пластике
• Погодные испытания полимеров

Дальнейшее чтение

• Аллен, Джинни (6 сентября 2001 г.). Ультрафиолетовое излучение: как это влияет на жизнь на Земле . Земная обсерватория. НАСА, США.
• Хокбергер, Филип Э. (2002). «История ультрафиолетовой фотобиологии для людей, животных и микроорганизмов». Фотохимия и фотобиология . 76 (6): 561–569. doi : 10.1562/0031-8655 (2002) 0760561Ahoupf2.0.co2 . PMID   12511035 . S2CID   222100404 .
• HU, S; MA, F; Collado-Mesa, F; Кирснер, Р.С. (июль 2004 г.). «Ультрафиолетовое излучение, широта и меланома в нас латиноамериканцах и чернокожих» . Архи Дерматол . 140 (7): 819–824. doi : 10.1001/archderm.140.7.819 . PMID   15262692 .
• Штраус, CEM; Funk, DJ (1991). «В целом перестраиваемой разнообразие генерации VUV с использованием двухфотонных резонансов в H2 и KR». Оптические письма . 16 (15): 1192–4. Bibcode : 1991optl ... 16.1192s . doi : 10.1364/ol.16.001192 . PMID   19776917 .

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с ультрафиолетовым светом в Wikimedia Commons
• Словажное определение ультрафиолета в вики