Ultraviyole
Ultraviyole (UV), dalga boyu 10 nm (karşılık gelen frekans yaklaşık 30 PHz) ila 400 nm (750 THz) arasında olan, görünür ışıktan daha kısa, ancak X ışınlarından daha uzun bir elektromanyetik radyasyon şeklidir. UV radyasyonu güneş ışığında bulunur ve Güneş'ten gelen toplam elektromanyetik radyasyon çıktısının yaklaşık %10'unu oluşturur. Ayrıca elektrik arkları ve cıva buharlı lambalar, bronzlaşma lambaları ve siyah ışıklar gibi özel ışıklar tarafından da üretilir. Uzun dalga boylu ultraviyole, fotonları atomları iyonize edecek enerjiden yoksun olduğu için iyonlaştırıcı bir radyasyon olarak kabul edilmese de, kimyasal reaksiyonlara neden olabilir ve birçok maddenin parlamasına veya floresan olmasına neden olur. Sonuç olarak, UV'nin kimyasal ve biyolojik etkileri basit ısıtma etkilerinden daha fazladır ve UV radyasyonunun birçok pratik uygulaması organik moleküllerle olan etkileşimlerinden kaynaklanmaktadır. ⓘ
Kısa dalga ultraviyole ışık DNA'ya zarar verir ve temas ettiği yüzeyleri sterilize eder. İnsanlar için bronzlaşma ve güneş yanığı, cildin UV ışığına maruz kalmasının bilinen etkileridir ve cilt kanseri riskini artırır. Güneş tarafından üretilen UV ışığının miktarı, eğer bu ışığın çoğu atmosfer tarafından filtrelenmeseydi, Dünya'nın kuru topraklarda yaşamı sürdüremeyeceği anlamına gelir. Daha enerjik, 121 nm'nin altındaki daha kısa dalga boylu "aşırı" UV havayı o kadar güçlü iyonize eder ki yere ulaşmadan önce emilir. Bununla birlikte, ultraviyole ışık (özellikle UVB), insanlar da dahil olmak üzere çoğu kara omurgalılarında D vitamini oluşumundan da sorumludur. Dolayısıyla UV spektrumunun yaşam için hem yararlı hem de zararlı etkileri vardır. ⓘ
İnsan görüşünün alt dalga boyu sınırı geleneksel olarak 400 nm olarak kabul edilir, bu nedenle ultraviyole ışınlar insanlar için görünmezdir, ancak insanlar bazen bundan daha kısa dalga boylarındaki ışığı algılayabilir. Böcekler, kuşlar ve bazı memeliler yakın-UV'yi (NUV) (yani insanların görebildiğinden biraz daha kısa dalga boylarını) görebilirler. ⓘ
Görünürlük
Ultraviyole ışınlar çoğu insan için görünmezdir. İnsan gözünün merceği 300-400 nm dalga boyu aralığındaki radyasyonun çoğunu bloke eder; daha kısa dalga boyları kornea tarafından bloke edilir. İnsanlar ayrıca ultraviyole ışınları için renk reseptörü adaptasyonlarından da yoksundur. Bununla birlikte, retinanın fotoreseptörleri yakın-UV'ye duyarlıdır ve lensi olmayan kişiler (afaki olarak bilinen bir durum) yakın-UV'yi beyazımsı-mavi veya beyazımsı-mor olarak algılar. Bazı koşullar altında, çocuklar ve genç yetişkinler ultraviyolenin 310 nm civarındaki dalga boylarını görebilirler. UV'ye yakın radyasyon böcekler, bazı memeliler ve bazı kuşlar tarafından görülebilir. Kuşların ultraviyole ışınları için dördüncü bir renk reseptörü vardır; bu, daha fazla UV geçiren göz yapılarıyla birleştiğinde daha küçük kuşlara "gerçek" UV görüşü verir. ⓘ
Tarihçe ve keşif
"Ultraviyole" "menekşe ötesi" anlamına gelir (Latince ultra, "ötesi"), menekşe görünür ışığın en yüksek frekanslarının rengidir. Ultraviyole, mor ışıktan daha yüksek bir frekansa (dolayısıyla daha kısa bir dalga boyuna) sahiptir. ⓘ
UV radyasyonu 1801 yılında Alman fizikçi Johann Wilhelm Ritter'in görünür spektrumun mor ucunun hemen ötesindeki görünmez ışınların gümüş klorürle ıslatılmış kağıdı mor ışığın kendisinden daha hızlı kararttığını gözlemlemesiyle keşfedilmiştir. Kimyasal reaktiviteyi vurgulamak ve bir önceki yıl görünür spektrumun diğer ucunda keşfedilen "ısı ışınlarından" ayırt etmek için bunlara "(de-)oksitleyici ışınlar" (Almanca: de-oxidierende Strahlen) adını verdi. Daha basit bir terim olan "kimyasal ışınlar" kısa bir süre sonra benimsendi ve 19. yüzyıl boyunca popülerliğini korudu, ancak bazıları bu radyasyonun ışıktan tamamen farklı olduğunu söyledi (özellikle John William Draper bunlara "tithonic ışınlar" adını verdi). Sonunda "kimyasal ışınlar" ve "ısı ışınları" terimleri sırasıyla ultraviyole ve kızılötesi radyasyon lehine bırakıldı. 1878 yılında, kısa dalga boylu ışığın bakterileri öldürerek sterilize edici etkisi keşfedildi. 1903 yılına gelindiğinde, en etkili dalga boylarının 250 nm civarında olduğu biliniyordu. 1960 yılında ultraviyole radyasyonun DNA üzerindeki etkisi tespit edildi. ⓘ
Havadaki oksijen tarafından güçlü bir şekilde emildiği için "vakum ultraviyole" olarak adlandırılan 200 nm'nin altındaki dalga boylarına sahip ultraviyole radyasyonun keşfi 1893 yılında Alman fizikçi Victor Schumann tarafından yapılmıştır. ⓘ
Alt Türler
En geniş haliyle 10-400 nanometre olarak tanımlanan ultraviyole radyasyonun (UVR) elektromanyetik spektrumu, ISO standardı ISO 21348 tarafından önerilen bir dizi aralığa bölünebilir:
| İsim | Kısaltma | Dalga boyu (nm) |
Foton enerjisi (eV, aJ) |
Notlar/alternatif isimler ⓘ |
|---|---|---|---|---|
| Ultraviyole A | UV-A | 315–400 | 3.10–3.94,0.497–0.631 | Uzun dalga UV, siyah ışık, ozon tabakası tarafından emilmez: yumuşak UV. |
| Ultraviyole B | UV-B | 280–315 | 3.94–4.43,0.631–0.710 | Çoğunlukla ozon tabakası tarafından emilen orta dalga UV: ara UV; Dorno radyasyonu. |
| Ultraviyole C | UV-C | 200–280 | 4.43–12.4,0.710–1.987 | Kısa dalga UV, mikrop öldürücü UV, daha kısa dalga boylarında iyonlaştırıcı radyasyon, ozon tabakası ve atmosfer tarafından tamamen emilir: sert UV. |
| Yakın ultraviyole | N-UV | 300–400 | 3.10–4.13,0.497–0.662 | Kuşlar, böcekler ve balıklar tarafından görülebilir. |
| Orta ultraviyole | M-UV | 200–300 | 4.13–6.20,0.662–0.993 | |
| Uzak ultraviyole | F-UV | 122–200 | 6.20–10.16,0.993–1.628 | Daha kısa dalga boylarında iyonlaştırıcı radyasyon. |
| Hidrojen Lyman-alfa |
H Lyman-α | 121–122 | 10.16–10.25,1.628–1.642 | Spektral çizgi 121,6 nm, 10,20 eV. |
| Aşırı ultraviyole | E-UV | 10–121 | 10.25–124,1.642–19.867 | Bazı tanımlara göre tamamen iyonlaştırıcı radyasyon; atmosfer tarafından tamamen emilir. |
| Vakum ultraviyole | V-UV | 100–200 | 6.20–124,0.993–19.867 | Atmosferik oksijen tarafından güçlü bir şekilde emilir, ancak 150-200 nm dalga boyları nitrojen yoluyla yayılabilir. |
UV spektrumunun farklı bölümlerinde kullanılmak üzere çeşitli katı hal ve vakum cihazları araştırılmıştır. Birçok yaklaşım görünür ışık algılama cihazlarını uyarlamaya çalışmaktadır, ancak bunlar görünür ışığa karşı istenmeyen tepki ve çeşitli kararsızlıklardan muzdarip olabilir. Ultraviyole, UV spektrumunun farklı bölümlerine duyarlı olacak şekilde uyarlanabilen uygun fotodiyotlar ve fotokatotlar tarafından algılanabilir. Hassas UV fotomultiplierler mevcuttur. UV radyasyonunun ölçümü için spektrometreler ve radyometreler yapılmıştır. Spektrum boyunca silikon dedektörler kullanılır. ⓘ
Vakum UV veya VUV dalga boyları (200 nm'den kısa) havadaki moleküler oksijen tarafından güçlü bir şekilde emilir, ancak 150-200 nm civarındaki daha uzun dalga boyları nitrojen yoluyla yayılabilir. Bu nedenle bilimsel aletler, pahalı vakum odalarına ihtiyaç duymadan oksijensiz bir atmosferde (genellikle saf nitrojen) çalışarak bu spektral aralığı kullanabilir. Önemli örnekler arasında 193 nm fotolitografi ekipmanı (yarı iletken üretimi için) ve dairesel dikroizm spektrometreleri bulunmaktadır. ⓘ
VUV enstrümantasyon teknolojisi on yıllar boyunca büyük ölçüde güneş astronomisi tarafından yönlendirilmiştir. Optik, VUV'yi kirleten istenmeyen görünür ışığı gidermek için kullanılabilirken, genel olarak; dedektörler VUV olmayan radyasyona verdikleri yanıtla sınırlı olabilir ve güneş körü cihazların geliştirilmesi önemli bir araştırma alanı olmuştur. Geniş aralıklı katı hal cihazları veya yüksek kesimli fotokatotlara sahip vakum cihazları, silikon diyotlara kıyasla cazip olabilir. ⓘ
Aşırı UV (EUV veya bazen XUV), madde ile etkileşim fiziğinde bir geçiş ile karakterize edilir. Yaklaşık 30 nm'den daha uzun dalga boyları esas olarak atomların dış değerlik elektronlarıyla etkileşime girerken, bundan daha kısa dalga boyları esas olarak iç kabuk elektronları ve çekirdeklerle etkileşime girer. EUV spektrumunun uzun ucu 30,4 nm'de belirgin bir He+ spektral çizgisi tarafından belirlenir. EUV bilinen çoğu malzeme tarafından güçlü bir şekilde emilir, ancak normal gelişte EUV radyasyonunun yaklaşık %50'sini yansıtan çok katmanlı optiklerin sentezlenmesi mümkündür. Bu teknolojiye 1990'larda NIXT ve MSSTA sondaj roketleri öncülük etmiş ve güneş görüntülemesi için teleskop yapımında kullanılmıştır. Ayrıca bakınız Extreme Ultraviolet Explorer uydusu. ⓘ
Bazı kaynaklar "sert UV" ve "yumuşak UV" ayrımını kullanmaktadır. Örneğin, astrofizik söz konusu olduğunda, sınır Lyman sınırında (dalga boyu 91.2 nm) olabilir ve "sert UV" daha enerjiktir; aynı terimler kozmetoloji, optoelektronik vb. gibi diğer alanlarda da kullanılabilir. Benzer bilimsel alanlarda bile sert/yumuşak arasındaki sınırın sayısal değerleri mutlaka örtüşmez; örneğin, bir uygulamalı fizik yayını sert ve yumuşak UV bölgeleri arasında 190 nm'lik bir sınır kullanmıştır. ⓘ
Güneş ultraviyolesi
Çok sıcak nesneler UV radyasyonu yayar (bkz. kara cisim radyasyonu). Güneş, 10 nm'de X-ışınlarına geçtiği aşırı ultraviyole de dahil olmak üzere tüm dalga boylarında ultraviyole radyasyon yayar. Son derece sıcak yıldızlar Güneş'ten oransal olarak daha fazla UV radyasyonu yayar. Dünya'nın atmosferinin üst kısmındaki Güneş ışığı (bkz. güneş sabiti), vakumda yaklaşık 1400 W/m2 toplam yoğunluk için yaklaşık %50 kızılötesi ışık, %40 görünür ışık ve %10 ultraviyole ışıktan oluşur. ⓘ
Atmosfer, Güneş gökyüzünde en yüksekteyken (zenitte) Güneş'in UV'sinin yaklaşık %77'sini bloke eder ve daha kısa UV dalga boylarında emilim artar. Güneş zirvedeyken yer seviyesinde, güneş ışığının %44'ü görünür ışık, %3'ü ultraviyole ve geri kalanı kızılötesidir. Dünya yüzeyine ulaşan ultraviyole radyasyonun %95'inden fazlası UVA'nın daha uzun dalga boylarıdır, geriye kalan küçük bir kısmı ise UVB'dir. Dünya yüzeyine neredeyse hiç UVC ulaşmaz. UVB'nin atmosferden geçtikten sonra UV radyasyonunda kalan kısmı büyük ölçüde bulut örtüsüne ve atmosferik koşullara bağlıdır. "Parçalı bulutlu" günlerde, bulutlar arasında görünen mavi gökyüzü parçaları da (dağınık) UVA ve UVB kaynaklarıdır ve bunlar gökyüzünün bu kısımlarından gelen görünür mavi ışıkla aynı şekilde Rayleigh saçılmasıyla üretilir. UVB, bitki hormonlarının çoğunu etkilediği için bitki gelişiminde de önemli bir rol oynar. Tam bulutluluk sırasında, bulutlardan kaynaklanan emilim miktarı büyük ölçüde bulutların kalınlığına ve enleme bağlıdır, UVB'nin belirli kalınlığı ve emilimini ilişkilendiren net ölçümler yoktur. ⓘ
UVC'nin daha kısa bantları ve Güneş tarafından üretilen daha enerjik UV radyasyonu, oksijen tarafından emilir ve dioksijenin UV fotolizi ile üretilen tek oksijen atomları daha fazla dioksijen ile reaksiyona girdiğinde ozon tabakasındaki ozonu oluşturur. Ozon tabakası özellikle UVB'nin çoğunu ve UVC'nin havadaki normal oksijen tarafından engellenmeyen kalan kısmını engellemede önemlidir. ⓘ
Engelleyiciler, emiciler ve pencereler
Ultraviyole emiciler, bir malzemenin UV bozunmasını (foto-oksidasyon) azaltmak amacıyla UV radyasyonunu absorbe etmek için organik malzemelerde (polimerler, boyalar vb.) kullanılan moleküllerdir. Emiciler zamanla kendileri de bozulabilir, bu nedenle yıpranmış malzemelerdeki emici seviyelerinin izlenmesi gereklidir. ⓘ
Güneş kreminde, avobenzon, oksibenzon ve oktil metoksisinnamat gibi UVA/UVB ışınlarını emen bileşenler organik kimyasal emiciler veya "engelleyiciler "dir. Bunlar karbon siyahı, titanyum dioksit ve çinko oksit gibi UV radyasyonunun inorganik emicileri/"engelleyicileri" ile karşılaştırılır. ⓘ
Giysiler için, ultraviyole koruma faktörü (UPF), güneş kremi için güneş koruma faktörü (SPF) derecelendirmelerine benzer şekilde, kumaşın koruması olmadan ve kumaşın koruması ile güneş yanığına neden olan UV oranını temsil eder. Standart yazlık kumaşlar 6 civarında UPF'ye sahiptir, bu da UV'nin yaklaşık %20'sinin geçeceği anlamına gelir. ⓘ
Vitraydaki asılı nanopartiküller, UV ışınlarının görüntü renklerini değiştiren kimyasal reaksiyonlara neden olmasını önler. Bir dizi vitray renk referans çipinin, Mars yüzeyinde mevcut olan yüksek UV seviyesiyle solmadan kalacağı için 2019 ESA Mars gezici görevinin renkli kameralarını kalibre etmek için kullanılması planlanmaktadır. ⓘ
Pencere camı gibi yaygın soda-kireç camı UVA'ya karşı kısmen şeffaftır, ancak daha kısa dalga boylarına karşı opaktır, 350 nm'nin üzerindeki ışığın yaklaşık %90'ını geçirir, ancak 300 nm'nin altındaki ışığın %90'ından fazlasını engeller. Bir çalışma, araba camlarının, özellikle UV 380 nm'den büyükse, ortamdaki UV'nin %3-4'ünün geçmesine izin verdiğini ortaya koymuştur. Diğer araba camı türleri 335 nm'den büyük UV'nin geçişini azaltabilir. Kaynaşmış kuvars, kalitesine bağlı olarak, vakum UV dalga boylarına karşı bile şeffaf olabilir. Kristalin kuvars ve CaF2 ve MgF2 gibi bazı kristaller 150 nm veya 160 nm dalga boylarına kadar iyi iletim sağlar. ⓘ
Wood's camı, I. Dünya Savaşı sırasında gizli iletişim için görünür ışığı engellemek üzere geliştirilmiş, yaklaşık %9 nikel oksit içeren koyu mor-mavi baryum-sodyum silikat camdır. Bu cam 320 nm ile 400 nm arasında ve ayrıca daha uzun kızılötesi ve çok az görülebilen kırmızı dalga boylarında şeffaf olması sayesinde hem kızılötesi gündüz ışığına hem de morötesi gece iletişimine izin verir. Maksimum UV geçirgenliği cıva lambalarının dalga boylarından biri olan 365 nm'dedir. ⓘ
Yapay kaynaklar
"Siyah ışıklar"
Bir siyah ışık lambası uzun dalga UV-A radyasyonu ve çok az görünür ışık yayar. Floresan siyah ışık lambaları diğer floresan lambalara benzer şekilde çalışır, ancak iç tüp yüzeyinde görünür ışık yerine UV-A radyasyonu yayan bir fosfor kullanır. Bazı lambalar, 400 nanometreden daha uzun dalga boylarına sahip neredeyse tüm görünür ışığı engelleyen koyu mavimsi mor Wood's cam optik filtre kullanır. Bu tüplerin yaydığı mor parıltı ultraviyolenin kendisi değil, cıvanın 404 nm spektral çizgisinden gelen ve kaplama tarafından filtrelenmekten kaçan görünür mor ışıktır. Diğer siyah ışıklar daha pahalı olan Wood's camı yerine düz cam kullanır, bu nedenle çalışırken göze açık mavi görünürler. ⓘ
Akkor siyah ışıklar, akkor ampulün zarfında görünür ışığı emen bir filtre kaplaması kullanılarak da üretilmektedir (aşağıdaki bölüme bakınız). Bunlar daha ucuzdur ancak çok verimsizdir, güçlerinin yalnızca yüzde birinin küçük bir kısmını UV olarak yayarlar. UV yayan fosfora ve Wood camından bir zarfa sahip 1 kW'a kadar olan cıva buharlı siyah ışıklar tiyatro ve konser gösterileri için kullanılır. ⓘ
Siyah ışıklar, yabancı görünür ışığın en aza indirilmesi gereken uygulamalarda kullanılır; esas olarak, birçok maddenin UV ışığına maruz kaldığında yaydığı renkli parıltı olan floresanı gözlemlemek için. UV-A / UV-B yayan ampuller, bronzlaşma lambaları ve sürüngen-hayvancılık gibi diğer özel amaçlar için de satılmaktadır. ⓘ
Kısa dalga ultraviyole lambalar
Kısa dalga UV lambaları, sıradan cam UV-C'yi emdiği için erimiş kuvars veya vycor'dan oluşan, fosfor kaplaması olmayan bir floresan lamba tüpü kullanılarak yapılır. Bu lambalar, lamba içindeki cıva nedeniyle UV-C bandında 253,7 nm ve 185 nm'de iki tepe noktası olan ultraviyole ışık ve bir miktar görünür ışık yayar. Bu lambalar tarafından üretilen UV'nin %85 ila %90'ı 253,7 nm'de iken sadece %5-10'u 185 nm'dedir. Kaynaşmış kuvars tüp 253.7 nm radyasyonu geçirir ancak 185 nm dalga boyunu bloke eder. Bu tür tüpler normal bir floresan lamba tüpünün iki veya üç katı UV-C gücüne sahiptir. Bu düşük basınçlı lambaların tipik verimliliği yaklaşık %30-40'tır, yani lamba tarafından tüketilen her 100 watt elektrik için yaklaşık 30-40 watt toplam UV çıkışı üreteceklerdir. Ayrıca cıvanın diğer spektral çizgileri nedeniyle mavimsi beyaz görünür ışık yayarlar. Bu "mikrop öldürücü" lambalar, laboratuvarlarda ve gıda işleme endüstrilerinde yüzeylerin dezenfeksiyonu ve su kaynaklarının dezenfeksiyonu için yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ
Akkor lambalar
'Siyah ışık' akkor lambaları da görünür ışığın çoğunu emen bir filtre kaplaması olan bir akkor ampulden yapılır. Kaynaşmış kuvars zarflı halojen lambalar, bazı bilimsel cihazlarda 400 ila 300 nm arasındaki yakın UV aralığında ucuz UV ışık kaynakları olarak kullanılır. Siyah cisim spektrumu nedeniyle filamanlı bir ampul çok verimsiz bir ultraviyole kaynağıdır ve enerjisinin yalnızca yüzde birini UV olarak yayar. ⓘ
Gaz deşarjlı lambalar
Farklı gazlar içeren özel UV gaz deşarj lambaları, bilimsel amaçlar için belirli spektral çizgilerde UV radyasyonu üretir. Argon ve döteryum ark lambaları genellikle penceresiz veya magnezyum florür gibi çeşitli pencerelere sahip sabit kaynaklar olarak kullanılır. Bunlar genellikle kimyasal analiz için UV spektroskopi ekipmanında yayıcı kaynaklardır. ⓘ
Daha sürekli emisyon spektrumlarına sahip diğer UV kaynakları arasında ksenon ark lambaları (genellikle güneş ışığı simülatörleri olarak kullanılır), döteryum ark lambaları, cıva-ksenon ark lambaları ve metal-halid ark lambaları bulunur. ⓘ
2000'li yılların başında geliştirilen bir UV kaynağı olan excimer lamba, bilimsel alanlarda giderek daha fazla kullanılmaktadır. Yüksek yoğunluk, yüksek verimlilik ve vakum ultraviyole içine çeşitli dalga boyu bantlarında çalışma avantajlarına sahiptir. ⓘ
Ultraviyole LED'ler
Işık yayan diyotlar (LED'ler) ultraviyole aralığında radyasyon yayacak şekilde üretilebilir. Önceki beş yılda kaydedilen önemli ilerlemelerin ardından 2019'da, 365 nm ve daha uzun dalga boyuna sahip UV-A LED'ler, 1,0 W çıkışta %50 verimlilikle kullanıma sunulmuştur. Şu anda, bulunabilen / satın alınabilen en yaygın UV LED türleri, her ikisi de UV-A spektrumunda olan 395 nm ve 365 nm dalga boylarındadır. UV LED'lerin dalga boyuna atıfta bulunurken, nominal dalga boyu LED'lerin çıkardığı tepe dalga boyudur ve tepe dalga boyuna yakın hem daha yüksek hem de daha düşük dalga boyu frekanslarında ışık mevcuttur, bu da bunları belirli amaçlar için uygularken dikkate alınması önemlidir. ⓘ
Daha ucuz ve daha yaygın olan 395 nm UV LED'ler görünür spektruma çok daha yakındır ve LED'ler sadece tepe dalga boylarında çalışmakla kalmaz, aynı zamanda mor bir renk yayarlar ve spektrumun daha derinlerinde bulunan diğer UV LED'lerin aksine saf UV ışığı yaymazlar. Bu tür LED'ler, UV kürleme uygulamaları, tablolar veya oyuncaklar gibi karanlıkta parlayan nesnelerin şarj edilmesi gibi uygulamalar için giderek daha fazla kullanılmaktadır ve eski plastiklerin yenilenmesi / ağartılması sürecini hızlandıran retro-brighting olarak bilinen bir süreçte ve sahte para ve vücut sıvılarını tespit etmek için taşınabilir el fenerlerinde çok popüler hale gelmektedir ve dijital baskı uygulamalarında ve inert UV kürleme ortamlarında zaten başarılıdır. Artık 3 W/cm2'ye (30 kW/m2) yaklaşan güç yoğunlukları mümkündür ve bu, foto-başlatıcı ve reçine formülatörlerinin son gelişmeleriyle birleştiğinde LED ile kürlenen UV malzemelerinin yaygınlaşmasını olası kılmaktadır. ⓘ
UV-C LED'ler hızla gelişmektedir, ancak etkili dezenfeksiyonu doğrulamak için test yapılması gerekebilir. Geniş alan dezenfeksiyonu için atıflar, mikrop öldürücü lambalar olarak bilinen LED olmayan UV kaynakları içindir. Ayrıca, sıvı kromatografi cihazlarındaki döteryum lambalarının yerine hat kaynağı olarak kullanılırlar. ⓘ
Ultraviyole lazerler
Gaz lazerler, lazer diyotlar ve katı hal lazerler ultraviyole ışınlar yayacak şekilde üretilebilir ve tüm UV aralığını kapsayan lazerler mevcuttur. Azot gazı lazeri, çoğunlukla UV olan bir ışın yaymak için azot moleküllerinin elektronik uyarımını kullanır. En güçlü ultraviyole çizgileri 337.1 nm ve 357.6 nm dalga boyundadır. Yüksek güçlü gaz lazerlerinin bir başka türü de excimer lazerlerdir. Bunlar ultraviyole ve vakum ultraviyole dalga boyu aralıklarında yayılan ve yaygın olarak kullanılan lazerlerdir. Halihazırda, 193 nm'de çalışan UV argon-florür excimer lazerler fotolitografi ile entegre devre üretiminde rutin olarak kullanılmaktadır. Tutarlı UV üretiminin mevcut dalga boyu sınırı, Ar2* excimer lazerin karakteristiği olan yaklaşık 126 nm'dir. ⓘ
Doğrudan UV yayan lazer diyotlar 375 nm'de mevcuttur. UV diyot pompalı katı hal lazerleri, 1990'larda Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nda geliştirilen bir süreç olan seryum katkılı lityum stronsiyum alüminyum florür kristalleri (Ce:LiSAF) kullanılarak gösterilmiştir. Diyot pompalı katı hal lazerlerinde 325 nm'den daha kısa dalga boyları ticari olarak üretilmektedir. Ultraviyole lazerler, daha düşük frekanslı lazerlere frekans dönüşümü uygulanarak da yapılabilir. ⓘ
Ultraviyole lazerler endüstride (lazer gravür), tıpta (dermatoloji ve keratektomi), kimyada (MALDI), serbest hava güvenli iletişimde, bilgi işlemde (optik depolama) ve entegre devre üretiminde kullanılmaktadır. ⓘ
Ayarlanabilir vakumlu ultraviyole (VUV)
Vakum ultraviyole (V-UV) bandı (100-200 nm), 2 veya daha fazla uzun dalga boylu lazerin toplam veya fark frekans karışımı yoluyla gazlarda doğrusal olmayan 4 dalga karışımı ile üretilebilir. Üretim genellikle gazlarda (örneğin 193 nm yakınında iki foton rezonanslı kripton, hidrojen) veya metal buharlarında (örneğin magnezyum) yapılır. Lazerlerden biri ayarlanabilir hale getirilerek V-UV ayarlanabilir. Lazerlerden biri gaz veya buhardaki bir geçişle rezonansa girerse V-UV üretimi yoğunlaşır. Bununla birlikte, rezonanslar aynı zamanda dalga boyu dağılımına neden olur ve bu nedenle faz eşleşmesi 4 dalga karışımının ayarlanabilir aralığını sınırlayabilir. Fark frekans karıştırması (yani f1 + f2 - f3) toplam frekans karıştırmasına göre bir avantajdır çünkü faz eşleştirmesi daha fazla ayarlama sağlayabilir. ⓘ
Özellikle, bir ArF (193 nm) excimer lazerin iki fotonunun hidrojen veya kripton içinde ayarlanabilir bir görünür veya yakın IR lazer ile karıştırılması, 100 nm ila 200 nm arasında rezonans olarak geliştirilmiş ayarlanabilir V-UV sağlar. Pratik olarak, lityum florür kesme dalga boyunun üzerinde uygun gaz / buhar hücresi pencere malzemelerinin olmaması, ayarlama aralığını yaklaşık 110 nm'den daha uzun bir süreyle sınırlar. Penceresiz konfigürasyonlar kullanılarak 75 nm'ye kadar ayarlanabilir V-UV dalga boyları elde edilmiştir. ⓘ
Plazma ve senkrotron aşırı UV kaynakları
Lazerler, aşırı ultraviyole litografi için 13,5 nm'de tutarlı olmayan aşırı UV (E-UV) radyasyonunu dolaylı olarak üretmek için kullanılmıştır. E-UV lazer tarafından değil, bir excimer lazer tarafından uyarılan aşırı sıcak bir kalay veya ksenon plazmasındaki elektron geçişleri tarafından yayılır. Bu teknik bir senkrotron gerektirmez, ancak X-ışını spektrumunun kenarında UV üretebilir. Sinkrotron ışık kaynakları ayrıca 10 nm'de UV ve X-ışını spektrumlarının sınırında olanlar da dahil olmak üzere UV'nin tüm dalga boylarını üretebilir. ⓘ
İnsan sağlığı ile ilgili etkiler
Ultraviyole radyasyonun insan sağlığı üzerindeki etkisi, güneşe maruz kalmanın riskleri ve faydaları üzerinde etkilere sahiptir ve ayrıca floresan lambalar ve sağlık gibi konularla da ilgilidir. Çok fazla güneşe maruz kalmak zararlı olabilir, ancak ölçülü olarak güneşe maruz kalmak faydalıdır. ⓘ
Yararlı etkiler
UV ışığı (özellikle UV-B) vücudun yaşam için gerekli olan D vitaminini üretmesine neden olur. İnsanlar yeterli D vitamini seviyelerini korumak için bir miktar UV radyasyonuna ihtiyaç duyarlar. Dünya Sağlık Örgütü'ne göre:
Biraz güneş ışığının sizin için iyi olduğuna şüphe yok! Ancak yaz aylarında haftada iki ila üç kez ellerin, yüzün ve kolların 5-15 dakika güneşe maruz kalması D vitamini seviyenizi yüksek tutmak için yeterlidir. ⓘ
D vitamini ayrıca gıdalardan ve takviyelerden de elde edilebilir. Ancak güneşe aşırı maruz kalmak zararlı etkiler yaratır. ⓘ
D vitamini serotonin oluşumunu destekler. Serotonin üretimi, vücudun aldığı parlak güneş ışığının derecesiyle doğru orantılıdır. Serotoninin insana mutluluk, esenlik ve huzur hissi verdiği düşünülmektedir. ⓘ
Cilt Koşulları
UV ışınları ayrıca belirli cilt rahatsızlıklarını da tedavi eder. Modern fototerapi sedef hastalığı, egzama, sarılık, vitiligo, atopik dermatit ve lokalize skleroderma tedavisinde başarıyla kullanılmaktadır. Buna ek olarak, UV ışığının, özellikle de UV-B radyasyonunun, en yaygın cilt hücresi türü olan keratinositlerde hücre döngüsünün durmasına neden olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, güneş ışığı tedavisi, deri hücrelerinin normalden veya gerekenden daha hızlı bölündüğü sedef hastalığı ve eksfoliyatif keilit gibi durumların tedavisi için bir aday olabilir. ⓘ
Zararlı etkiler
İnsanlarda UV radyasyonuna aşırı maruziyet, gözün dioptrik sistemi ve retina üzerinde akut ve kronik zararlı etkilere neden olabilir. Yüksek rakımlarda risk artar ve karın yaz başlarına kadar zemini kapladığı ve tepe noktasında bile güneş pozisyonlarının düşük olduğu yüksek enlem bölgelerinde yaşayan insanlar özellikle risk altındadır. Cilt, sirkadiyen sistem ve bağışıklık sistemi de etkilenebilir. ⓘ
Çeşitli dalga boylarındaki ışığın insan korneası ve cildi üzerindeki farklı etkileri bazen "eritemal etki spektrumu" olarak adlandırılır. Etki spektrumu, UVA'nın hemen reaksiyona neden olmadığını, bunun yerine UVB bandının başlangıcına yakın 315 nm'de başlayan ve hızla 300 nm'ye yükselen dalga boylarında UV'nin fotokeratit ve cilt kızarıklığına (daha açık tenli bireyler daha hassas olmak üzere) neden olmaya başladığını göstermektedir. Cilt ve gözler, alt UV-C bandında yer alan 265-275 nm'deki UV hasarına karşı en hassastır. UV'nin daha kısa dalga boylarında da hasar meydana gelmeye devam eder, ancak atmosfere çok az nüfuz ettiği için açık etkiler o kadar büyük değildir. WHO standardı ultraviyole indeksi, belirli bir zaman ve yerde etki spektrumu etkileri için UV maruziyetini ağırlıklandırarak, insan cildinde güneş yanığına neden olan UV dalga boylarının toplam gücünün yaygın olarak duyurulan bir ölçümüdür. Bu standart, güneş yanıklarının çoğunun UV-A ve UV-B bantlarının sınırına yakın dalga boylarındaki UV nedeniyle meydana geldiğini göstermektedir. ⓘ
Cilt hasarı
UV-B radyasyonuna aşırı maruz kalmak sadece güneş yanığına değil aynı zamanda bazı cilt kanseri türlerine de neden olabilir. Bununla birlikte, kızarıklık ve göz tahrişinin derecesi (büyük ölçüde UV-A'nın neden olmadığı), ultraviyole tarafından DNA'nın doğrudan hasarını yansıtmasına rağmen, UV'nin uzun vadeli etkilerini tahmin etmez. ⓘ
UV radyasyonunun tüm bantları kolajen liflerine zarar verir ve cildin yaşlanmasını hızlandırır. Hem UV-A hem de UV-B ciltteki A vitaminini yok eder ve bu da daha fazla hasara neden olabilir. ⓘ
UVB radyasyonu doğrudan DNA hasarına neden olabilir. Bu kanser bağlantısı, ozon tabakasının incelmesi ve ozon deliği ile ilgili endişelerin bir nedenidir. ⓘ
Cilt kanserinin en ölümcül formu olan malign melanom, çoğunlukla UV-A radyasyonundan bağımsız olarak DNA hasarından kaynaklanır. Bu durum, tüm melanomların %92'sinde doğrudan UV imzalı bir mutasyon bulunmamasından anlaşılabilir. Ara sıra aşırı maruz kalma ve güneş yanığı, melanom için muhtemelen uzun süreli orta derecede maruz kalmadan daha büyük risk faktörleridir. UV-C, ultraviyole radyasyonun en yüksek enerjili, en tehlikeli türüdür ve çeşitli şekillerde mutajenik veya karsinojenik olabilen olumsuz etkilere neden olur. ⓘ
Geçmişte UV-A'nın zararlı olmadığı veya UV-B'den daha az zararlı olduğu düşünülüyordu, ancak günümüzde dolaylı DNA hasarı (reaktif oksijen türleri gibi serbest radikaller) yoluyla cilt kanserine katkıda bulunduğu bilinmektedir. UV-A, hidroksil ve oksijen radikalleri gibi oldukça reaktif kimyasal ara ürünler oluşturabilir ve bunlar da DNA'ya zarar verebilir. UV-A'nın deride dolaylı olarak neden olduğu DNA hasarı çoğunlukla DNA'daki tek iplikçik kırılmalarından oluşurken, UV-B'nin neden olduğu hasar timin dimerlerinin veya sitozin dimerlerinin doğrudan oluşumunu ve çift iplikçikli DNA kırılmasını içerir. UV-A tüm vücut için immünosupresiftir (güneş ışığına maruz kalmanın immünosupresif etkilerinin büyük bir kısmını oluşturur) ve ciltteki bazal hücre keratinositleri için mutajeniktir. ⓘ
UVB fotonları doğrudan DNA hasarına neden olabilir. UV-B radyasyonu cilt hücrelerindeki DNA moleküllerini uyararak bitişik pirimidin bazları arasında anormal kovalent bağların oluşmasına neden olur ve bir dimer üretir. DNA'daki UV kaynaklı pirimidin dimerlerinin çoğu, yaklaşık 30 farklı proteinin kullanıldığı nükleotid eksizyon onarımı olarak bilinen süreçle ortadan kaldırılır. Bu onarım sürecinden kaçan pirimidin dimerleri bir tür programlanmış hücre ölümüne (apoptoz) neden olabilir veya mutasyona yol açan DNA replikasyon hatalarına neden olabilir. ⓘ
UV radyasyonuna karşı bir savunma olarak, orta düzeyde (cilt tipine bağlı olarak) radyasyona maruz kalındığında ciltteki kahverengi pigment melanin miktarı artar; bu genellikle güneş bronzluğu olarak bilinir. Melaninin amacı UV radyasyonunu absorbe etmek ve enerjiyi zararsız ısı olarak dağıtarak cildi UV'den kaynaklanan hem doğrudan hem de dolaylı DNA hasarına karşı korumaktır. UV-A, zaten mevcut olan melanini oksitleyerek ve melanositlerden melanin salınımını tetikleyerek günlerce süren hızlı bir bronzluk verir. UV-B, vücudu daha fazla melanin üretmesi için uyardığı için gelişmesi yaklaşık 2 gün süren bir bronzluk verir. ⓘ
Güneş kremi güvenliği tartışması
Tıbbi kuruluşlar hastaların güneş kremi kullanarak kendilerini UV radyasyonundan korumalarını tavsiye etmektedir. Beş güneş koruyucu bileşenin fareleri cilt tümörlerine karşı koruduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, bazı güneş koruyucu kimyasallar, canlı hücrelerle temas halindeyken aydınlatılırlarsa potansiyel olarak zararlı maddeler üretirler. Cildin alt katmanlarına nüfuz eden güneş kremi miktarı, hasara neden olacak kadar büyük olabilir. ⓘ
Güneş kremi, UV-B'yi bloke ederek güneş yanığına neden olan doğrudan DNA hasarını azaltır ve normal SPF derecesi bu radyasyonun ne kadar etkili bir şekilde bloke edildiğini gösterir. Bu nedenle SPF, "UV-B koruma faktörü" anlamına gelen UVB-PF olarak da adlandırılır. Ancak bu derecelendirme, öncelikle güneş yanığına neden olmayan ancak dolaylı DNA hasarına neden olduğu ve kanserojen olarak kabul edildiği için yine de zararlı olan UVA'ya karşı önemli koruma hakkında hiçbir veri sunmamaktadır. Çeşitli çalışmalar, UV-A filtrelerinin yokluğunun, güneş kremi kullananlarda kullanmayanlara kıyasla daha yüksek melanom insidansının nedeni olabileceğini düşündürmektedir. Bazı güneş koruyucu losyonlar UV-A ışınlarına karşı korumaya yardımcı olan titanyum dioksit, çinko oksit ve avobenzon içerir. ⓘ
Melaninin fotokimyasal özellikleri onu mükemmel bir fotokoruyucu yapar. Bununla birlikte, güneş koruyucu kimyasallar uyarılmış durumun enerjisini melanin kadar verimli bir şekilde dağıtamaz ve bu nedenle, güneş koruyucu bileşenler cildin alt katmanlarına nüfuz ederse, reaktif oksijen türlerinin miktarı artabilir. Stratum corneum'a nüfuz eden güneş koruyucu miktarı hasara neden olacak kadar büyük olabilir veya olmayabilir. ⓘ
Hanson ve arkadaşları tarafından 2006 yılında yayınlanan bir deneyde, işlem görmemiş ve güneş kremi uygulanmış ciltte zararlı reaktif oksijen türlerinin (ROS) miktarı ölçülmüştür. İlk 20 dakikada, güneş koruyucu film koruyucu bir etkiye sahipti ve ROS türlerinin sayısı daha azdı. Ancak 60 dakika sonra, emilen güneş kremi miktarı o kadar yüksekti ki, ROS miktarı güneş kremi uygulanmış ciltte uygulanmamış cilde göre daha yüksekti. Çalışma, UV ışığının güneş kremi uygulanmış canlı cilt hücrelerine nüfuz etmesini önlemek için güneş kreminin 2 saat içinde yeniden uygulanması gerektiğini göstermektedir. ⓘ
Bazı cilt rahatsızlıklarının şiddetlenmesi
Ultraviyole radyasyon, sistemik lupus eritematozus, Sjögren sendromu, Sinear Usher sendromu, rosacea, dermatomiyozit, Darier hastalığı, Kindler-Weary sendromu ve Porokeratozis dahil olmak üzere çeşitli cilt rahatsızlıklarını ve hastalıklarını kötüleştirebilir. ⓘ
Göz hasarı
Göz, 265-275 nm'lik alt UV-C bandındaki UV hasarına karşı en hassastır. Bu dalga boyundaki radyasyon güneş ışığında neredeyse hiç bulunmaz, ancak kaynakçı ark ışıklarında ve diğer yapay kaynaklarda bulunur. Bunlara maruz kalmak "kaynakçı flaşına" veya "ark gözüne" (fotokeratit) neden olabilir ve katarakt, pterjium ve pinguekula oluşumuna yol açabilir. Daha az ölçüde, güneş ışığındaki 310 ila 280 nm arasındaki UV-B de fotokeratite ("kar körlüğü") neden olur ve kornea, lens ve retina zarar görebilir. ⓘ
Koruyucu gözlükler ultraviyole radyasyona maruz kalanlar için faydalıdır. Işık gözlere yanlardan ulaşabildiğinden, yüksek irtifa dağcılığında olduğu gibi maruz kalma riskinin arttığı durumlarda genellikle tam kapsamlı göz koruması gereklidir. Dağcılar, hem atmosferik filtrelemenin daha az olması hem de kar ve buzdan yansıma nedeniyle normalden daha yüksek düzeyde UV radyasyonuna maruz kalırlar. Sıradan, işlenmemiş gözlükler bir miktar koruma sağlar. Plastik camların çoğu cam camlardan daha fazla koruma sağlar, çünkü yukarıda belirtildiği gibi cam UV-A'ya karşı şeffaftır ve camlar için kullanılan yaygın akrilik plastik daha az şeffaftır. Polikarbonat gibi bazı plastik lens malzemeleri UV'nin çoğunu doğal olarak engeller. ⓘ
Polimerlerin, pigmentlerin ve boyaların bozunması
UV bozunması, güneş ışığına maruz kalan plastikleri etkileyen bir polimer bozunma şeklidir. Sorun renk değişikliği veya solma, çatlama, mukavemet kaybı veya parçalanma olarak ortaya çıkar. Saldırının etkileri maruz kalma süresi ve güneş ışığı yoğunluğu ile artar. UV emicilerin eklenmesi etkiyi engeller. ⓘ
Hassas polimerler termoplastikleri ve aramidler gibi özel elyafları içerir. UV emilimi, zincir yapısındaki hassas noktalarda zincir bozulmasına ve mukavemet kaybına yol açar. Aramid halatın gücünü koruması için termoplastik bir kılıfla korunması gerekir. ⓘ
Birçok pigment ve boya UV'yi emer ve renk değiştirir, bu nedenle tablolar ve tekstil ürünleri hem güneş ışığından hem de UV radyasyonunun iki yaygın kaynağı olan floresan ampullerden ekstra korumaya ihtiyaç duyabilir. Pencere camı bazı zararlı UV ışınlarını emer, ancak değerli eserlerin ekstra korumaya ihtiyacı vardır. Örneğin birçok müze suluboya tabloların ve antik tekstillerin üzerine siyah perdeler yerleştirir. Suluboyalar çok düşük pigment seviyelerine sahip olabileceğinden, UV'den ekstra korumaya ihtiyaç duyarlar. Akrilikler (pleksiglas), laminatlar ve kaplamalar dahil olmak üzere çeşitli resim çerçeveleme camları farklı derecelerde UV (ve görünür ışık) koruması sunar. ⓘ
Uygulamalar
Kimyasal reaksiyonlara neden olma ve malzemelerde floresanı uyarma kabiliyeti nedeniyle, ultraviyole radyasyonun bir dizi uygulaması vardır. Aşağıdaki tablo UV spektrumundaki belirli dalga boyu bantlarının bazı kullanımlarını vermektedir
- 13.5 nm: Aşırı ultraviyole litografi
- 30-200 nm: Fotoiyonizasyon, ultraviyole fotoelektron spektroskopisi, fotolitografi ile standart entegre devre üretimi
- 230-365 nm: UV-ID, etiket takibi, barkodlar
- 230-400 nm: Optik sensörler, çeşitli enstrümantasyon
- 240-280 nm: Dezenfeksiyon, yüzeylerin ve suyun dekontaminasyonu (DNA absorpsiyonu 260 nm'de pik yapar), mikrop öldürücü lambalar
- 200-400 nm: Adli analiz, uyuşturucu tespiti
- 270-360 nm: Protein analizi, DNA dizileme, ilaç keşfi
- 280-400 nm: Hücrelerin tıbbi görüntülenmesi
- 300-320 nm: Tıpta ışık tedavisi
- 300-365 nm: Polimerlerin ve yazıcı mürekkeplerinin kürlenmesi
- 350-370 nm: Böcek öldürücüler (sinekler en çok 365 nm'deki ışığa çekilir) ⓘ
Fotoğrafçılık
Fotoğraf filmi ultraviyole radyasyona tepki verir ancak fotoğraf makinelerinin cam lensleri genellikle 350 nm'den kısa radyasyonu engeller. UV ışınlarının istenmeyen mavileşme ve aşırı pozlamasını önlemek için dış mekan fotoğrafçılığında genellikle hafif sarı UV engelleyici filtreler kullanılır. Yakın UV'de fotoğraf çekmek için özel filtreler kullanılabilir. Dalga boyları 350 nm'den kısa olan fotoğrafçılık, radyasyonu emmeyen özel kuvars lensler gerektirir. Dijital kameraların sensörlerinde renk işleme doğruluğunu artırmak için UV'yi engelleyen dahili filtreler olabilir. Bazen bu dahili filtreler çıkarılabilir veya hiç olmayabilir ve harici bir görünür ışık filtresi kamerayı UV'ye yakın fotoğrafçılık için hazırlar. Birkaç kamera UV'de kullanılmak üzere tasarlanmıştır. ⓘ
Yansıyan ultraviyole radyasyonla fotoğraf çekimi tıbbi, bilimsel ve adli araştırmalarda, ciltteki morlukları, belgelerdeki değişiklikleri veya tablolardaki restorasyon çalışmalarını tespit etmek gibi yaygın uygulamalarda yararlıdır. Ultraviyole aydınlatma tarafından üretilen floresanın fotoğraflanmasında görünür ışık dalga boyları kullanılır. ⓘ
Morötesi astronomide ölçümler, yıldızlararası ortamın kimyasal bileşimini ve yıldızların sıcaklık ve bileşimini ayırt etmek için kullanılır. Ozon tabakası birçok UV frekansının Dünya yüzeyindeki teleskoplara ulaşmasını engellediğinden, UV gözlemlerinin çoğu uzaydan yapılır. ⓘ
Elektrik ve elektronik endüstrisi
Elektrikli cihazlardaki korona deşarjı, ultraviyole emisyonları ile tespit edilebilir. Korona, elektrik yalıtımının bozulmasına ve ozon ve nitrojen oksit emisyonuna neden olur. ⓘ
EPROM'lar (Silinebilir Programlanabilir Salt Okunur Bellek) UV radyasyonuna maruz bırakılarak silinir. Bu modüller, çipin üstünde UV radyasyonunun içeri girmesine izin veren şeffaf (kuvars) bir pencereye sahiptir. ⓘ
Floresan boya kullanımları
UV altında mavi ışık yayan renksiz floresan boyalar, kağıt ve kumaşlara optik parlatıcı olarak eklenir. Bu maddeler tarafından yayılan mavi ışık, mevcut olabilecek sarı renk tonlarına karşı koyar ve renklerin ve beyazların daha beyaz veya daha parlak renkli görünmesine neden olur. ⓘ
Ana renklerde parlayan UV floresan boyalar, boyalarda, kağıtlarda ve tekstillerde ya gün ışığı aydınlatması altında renkleri geliştirmek ya da UV lambaları ile aydınlatıldığında özel efektler sağlamak için kullanılır. UV altında parlayan boyalar içeren siyah ışıklı boyalar bir dizi sanat ve estetik uygulamada kullanılmaktadır. ⓘ
Eğlence parkları, binek sanat eserlerini ve arka planları floresanlaştırmak için genellikle UV aydınlatma kullanır. Bu genellikle binicilerin beyaz giysilerinin açık mor renkte parlamasına neden olan bir yan etkiye sahiptir. ⓘ
Para sahteciliğinin veya ehliyet ve pasaport gibi önemli belgelerde sahteciliğin önlenmesine yardımcı olmak için kağıt, ultraviyole ışık altında görülebilen bir UV filigranı veya floresan çok renkli lifler içerebilir. Posta pulları, pulun otomatik olarak algılanmasını ve mektubun yüzünün görülmesini sağlamak için UV ışınları altında parlayan bir fosfor ile etiketlenir. ⓘ
UV floresan boyalar birçok uygulamada kullanılmaktadır (örneğin, biyokimya ve adli tıp). Bazı biber gazı markaları, biber gazı sıkılan bir saldırganın üzerinde kolayca yıkanmayan görünmez bir kimyasal (UV boya) bırakır ve bu da polisin saldırganı daha sonra tespit etmesine yardımcı olur. ⓘ
Bazı tahribatsız test türlerinde UV, geniş bir malzeme yelpazesindeki kusurları vurgulamak için floresan boyaları uyarır. Bu boyalar kılcal hareketle yüzey kırıcı kusurlara taşınabilir (sıvı penetrant denetimi) veya demirli malzemelerdeki manyetik sızıntı alanlarına yakalanan ferrit parçacıklarına bağlanabilir (manyetik parçacık denetimi). ⓘ
Beyaz duvar üzerine bantlanmış beyaz bir kâğıt parçasının UV ışığı altında görünümü.
Kaynak yaparken çıkan elektrik arkı, morötesi ışınlar da üretir. ⓘ
Analitik kullanımlar
Adli Tıp
UV, olay yerinde meni, kan ve tükürük gibi vücut sıvılarının yerinin tespit edilmesine ve tanımlanmasına yardımcı olan bir araştırma aracıdır. Örneğin, boşalmış sıvılar veya tükürük, sıvının üzerine bırakıldığı yüzeyin yapısına veya rengine bakılmaksızın yüksek güçlü UV kaynakları tarafından tespit edilebilir. UV-vis mikrospektroskopisi ayrıca tekstil lifleri ve boya parçaları gibi iz kanıtların yanı sıra sorgulanan belgeleri analiz etmek için de kullanılır. ⓘ
Diğer uygulamalar arasında çeşitli koleksiyon ve sanat eserlerinin kimlik doğrulaması ve sahte para biriminin tespit edilmesi yer alır. UV'ye duyarlı boyalarla özel olarak işaretlenmemiş malzemeler bile UV maruziyeti altında belirgin floresansa sahip olabilir veya kısa dalga ve uzun dalga ultraviyole altında farklı şekilde floresan verebilir. ⓘ
Mürekkep kontrastının artırılması
Çoklu spektral görüntülemeyi kullanarak, Papirüs Villası'nın veya Oxyrhynchus'un yanmış papirüsleri ya da Arşimet palimpsesti gibi okunaksız papirüsleri okumak mümkündür. Bu teknik, ışığın belirli dalga boylarını yakalamak için hassas bir şekilde ayarlanmış kızılötesi veya morötesi aralıkta farklı filtreler kullanarak okunaksız belgenin fotoğraflarını çekmeyi içerir. Böylece, papirüs yüzeyindeki mürekkebi kağıttan ayırt etmek için optimum spektral kısım bulunabilir. ⓘ
Parşömen üzerindeki soluk demir bazlı mürekkebi vurgulamak için basit NUV kaynakları kullanılabilir. ⓘ
Sıhhi uygunluk
.jpg)
Ultraviyole ışık, periyodik temizlik ve sanitasyonun başarısız olabileceği yüzeylerde kalan organik madde birikintilerinin tespit edilmesine yardımcı olur. Otelcilik sektöründe, imalatta ve temizlik veya kirlilik seviyelerinin denetlendiği diğer sektörlerde kullanılır. ⓘ
Birçok televizyon haber kuruluşu için çok yıllık haber özellikleri, otellerde, umumi tuvaletlerde, korkuluklarda ve benzerlerinde sağlıksız koşulları ortaya çıkarmak için benzer bir cihaz kullanan bir araştırmacı muhabiri içerir. ⓘ
Kimya
UV/Vis spektroskopisi, kimyasal yapıyı analiz etmek için kimyada yaygın olarak kullanılan bir tekniktir ve en dikkat çekeni konjuge sistemlerdir. UV radyasyonu genellikle floresan emisyonun bir spektroflorometre ile ölçüldüğü belirli bir numuneyi uyarmak için kullanılır. Biyolojik araştırmalarda, UV radyasyonu nükleik asitlerin veya proteinlerin miktarının belirlenmesi için kullanılır. Çevre kimyasında, UV radyasyonu su örneklerinde ortaya çıkan kirleticileri tespit etmek için de kullanılabilir. ⓘ
Kirlilik kontrol uygulamalarında, ultraviyole analizörleri, örneğin fosil yakıtlı enerji santrallerinin baca gazındaki azot oksitleri, sülfür bileşikleri, cıva ve amonyak emisyonlarını tespit etmek için kullanılır. Ultraviyole radyasyon, UV dalga boylarında petrol filmlerinin yüksek yansıtıcılığı, petroldeki bileşiklerin floresanı veya suda Raman saçılması tarafından oluşturulan UV'nin emilmesi yoluyla su üzerine dökülen ince petrol tabakalarını tespit edebilir. ⓘ
Ultraviyole lambalar bazı minerallerin ve değerli taşların analizinin bir parçası olarak da kullanılmaktadır. ⓘ
Malzeme bilimi kullanımları
Yangın algılama
Genel olarak, ultraviyole dedektörleri algılama elemanı olarak ya silisyum karbür veya alüminyum nitrür bazlı bir katı hal cihazı ya da gaz dolu bir tüp kullanır. Spektrumun herhangi bir bölümünde UV'ye duyarlı olan UV dedektörleri güneş ışığı ve yapay ışıkla ışınlanmaya yanıt verir. Örneğin yanan bir hidrojen alevi 185 ila 260 nanometre aralığında güçlü ve IR bölgesinde sadece çok zayıf bir şekilde yayılırken, bir kömür ateşi UV bandında çok zayıf ve IR dalga boylarında çok güçlü bir şekilde yayılır; bu nedenle, hem UV hem de IR dedektörlerini kullanarak çalışan bir yangın dedektörü, yalnızca UV dedektörüne sahip olandan daha güvenilirdir. Neredeyse tüm yangınlar UVC bandında bir miktar radyasyon yayarken, Güneş'in bu banttaki radyasyonu Dünya'nın atmosferi tarafından emilir. Sonuç olarak UV dedektörü "güneş körüdür", yani Güneş'ten gelen radyasyona yanıt olarak bir alarma neden olmaz, bu nedenle hem iç hem de dış mekanlarda kolayca kullanılabilir. ⓘ
UV dedektörleri hidrokarbonlar, metaller, sülfür, hidrojen, hidrazin ve amonyak dahil olmak üzere çoğu yangına karşı duyarlıdır. Ark kaynağı, elektrik arkları, yıldırım, tahribatsız metal test ekipmanlarında kullanılan X-ışınları (ancak bu pek olası değildir) ve radyoaktif malzemeler bir UV algılama sistemini harekete geçirecek seviyeler üretebilir. UV emici gazların ve buharların varlığı yangından gelen UV radyasyonunu zayıflatarak dedektörün alevleri tespit etme kabiliyetini olumsuz yönde etkileyecektir. Aynı şekilde, havada yağ buharı veya dedektör penceresinde yağ filmi bulunması da aynı etkiye sahip olacaktır. ⓘ
Fotolitografi
Ultraviyole radyasyon, fotorezist adı verilen bir kimyasalın bir maskeden geçen UV radyasyonuna maruz bırakıldığı bir prosedür olan çok ince çözünürlüklü fotolitografi için kullanılır. Maruz kalma, fotorezistte kimyasal reaksiyonların meydana gelmesine neden olur. İstenmeyen fotorezist çıkarıldıktan sonra, örnek üzerinde maske tarafından belirlenen bir desen kalır. Daha sonra, fotorezistin kalmadığı numune alanlarını "aşındırmak", üzerine biriktirmek veya başka bir şekilde değiştirmek için adımlar atılabilir. ⓘ
Fotolitografi yarı iletkenlerin, entegre devre bileşenlerinin ve baskılı devre kartlarının üretiminde kullanılır. Elektronik entegre devreleri imal etmek için kullanılan fotolitografi işlemleri şu anda 193 nm UV kullanmaktadır ve deneysel olarak aşırı ultraviyole litografi için 13.5 nm UV kullanmaktadır. ⓘ
Polimerler
Işığın çıkması veya girmesi için şeffaflık gerektiren elektronik bileşenler (fotovoltaik paneller ve sensörler) UV enerjisi kullanılarak sertleştirilen akrilik reçineler kullanılarak kaplanabilir. Avantajları düşük VOC emisyonları ve hızlı kürlenmedir. ⓘ
Bazı mürekkepler, kaplamalar ve yapıştırıcılar fotobaşlatıcılar ve reçineler ile formüle edilmiştir. UV ışığına maruz kaldığında polimerizasyon meydana gelir ve böylece yapıştırıcılar genellikle birkaç saniye içinde sertleşir veya kürlenir. Uygulamalar arasında cam ve plastik yapıştırma, optik fiber kaplamalar, zemin kaplaması, ofset baskıda UV kaplama ve kağıt yüzeyler, diş dolguları ve dekoratif tırnak "jelleri" yer alır. ⓘ
UV kürleme uygulamaları için UV kaynakları arasında UV lambaları, UV LED'leri ve excimer flaş lambaları bulunur. Flekso veya ofset baskı gibi hızlı işlemler, reflektörler aracılığıyla hareketli bir alt tabaka ve ortam üzerine odaklanmış yüksek yoğunluklu ışık gerektirir, bu nedenle elektrik arkları veya mikrodalgalarla enerjilendirilmiş yüksek basınçlı Hg (cıva) veya Fe (demir, katkılı) bazlı ampuller kullanılır. Statik uygulamalar için daha düşük güçlü floresan lambalar ve LED'ler kullanılabilir. Küçük yüksek basınçlı lambalarda ışık odaklanabilir ve sıvı dolgulu veya fiber optik ışık kılavuzları aracılığıyla çalışma alanına iletilebilir. ⓘ
UV'nin polimerler üzerindeki etkisi, polimer yüzeylerinin (pürüzlülük ve hidrofobiklik) modifikasyonu için kullanılır. Örneğin, bir poli(metil metakrilat) yüzeyi vakum ultraviyole ile düzleştirilebilir. ⓘ
UV radyasyonu, yapıştırıcılar için düşük yüzey enerjili polimerlerin hazırlanmasında faydalıdır. UV'ye maruz kalan polimerler oksitlenir ve böylece polimerin yüzey enerjisini yükseltir. Polimerin yüzey enerjisi yükseltildiğinde, yapıştırıcı ile polimer arasındaki bağ daha güçlü olur. ⓘ
Biyoloji ile ilgili kullanımlar
Hava temizleme
Titanyum dioksit ve UVC maruziyetinden kaynaklanan katalitik bir kimyasal reaksiyon kullanarak, organik maddenin oksidasyonu patojenleri, polenleri ve küf sporlarını zararsız inert yan ürünlere dönüştürür. Ancak titanyum dioksit ve UVC reaksiyonu düz bir yol değildir. İnert yan ürünler aşamasından önce yüzlerce reaksiyon meydana gelir ve son aşamaya giden yolda formaldehit, aldehit ve diğer VOC'leri oluşturarak sonuçtaki reaksiyonu engelleyebilir. Bu nedenle, titanyum dioksit ve UVC kullanımı başarılı bir sonuç için çok özel parametreler gerektirir. UV'nin temizleme mekanizması fotokimyasal bir süreçtir. İç ortamdaki kirleticiler neredeyse tamamen organik karbon bazlı bileşiklerdir ve 240 ila 280 nm'de yüksek yoğunluklu UV'ye maruz kaldıklarında parçalanırlar. Kısa dalga ultraviyole radyasyon canlı mikroorganizmalardaki DNA'yı yok edebilir. UVC'nin etkinliği doğrudan yoğunluk ve maruz kalma süresi ile ilgilidir. ⓘ
UV'nin karbon monoksit ve VOC'ler gibi gaz halindeki kirleticileri azalttığı da gösterilmiştir. Hava, oda ile lamba odası arasında geri dönüştürülürse 184 ve 254 nm'de ışıma yapan UV lambaları düşük konsantrasyonlardaki hidrokarbonları ve karbon monoksiti giderebilir. Bu düzenleme ozonun arıtılmış havaya karışmasını önler. Benzer şekilde, hava 184 nm'de çalışan tek bir UV kaynağından geçirilerek ve UV lambası tarafından üretilen ozonu gidermek için demir pentaoksit üzerinden geçirilerek arıtılabilir. ⓘ
Sterilizasyon ve dezenfeksiyon
Ultraviyole lambalar, biyoloji laboratuvarlarında ve tıbbi tesislerde kullanılan çalışma alanlarını ve aletleri sterilize etmek için kullanılır. Piyasada bulunan düşük basınçlı cıva buharlı lambalar, radyasyonlarının yaklaşık %86'sını 254 nanometrede (nm) yayar ve 265 nm en yüksek mikrop öldürücü etkinlik eğrisidir. Bu mikrop öldürücü dalga boylarındaki UV, bir mikroorganizmanın DNA/RNA'sına zarar vererek çoğalmasını engeller, böylece zararsız hale gelir (organizma öldürülemese bile). Mikroorganizmalar küçük çatlaklarda ve diğer gölgeli alanlarda ultraviyole ışınlarından korunabildiğinden, bu lambalar yalnızca diğer sterilizasyon tekniklerine ek olarak kullanılır. ⓘ
UV-C LED'ler ticari pazarda nispeten yenidir ve popülerlik kazanmaktadır. Monokromatik yapıları (±5 nm) nedeniyle bu LED'ler dezenfeksiyon için gereken belirli bir dalga boyunu hedefleyebilir. Bu, patojenlerin belirli UV dalga boylarına karşı duyarlılıklarının farklı olduğu düşünüldüğünde özellikle önemlidir. LED'ler cıva içermez, anında açılır/kapanır ve gün boyunca sınırsız döngüye sahiptir. ⓘ
UV radyasyonu kullanarak dezenfeksiyon, atık su arıtma uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır ve belediye içme suyu arıtımında artan bir kullanım alanı bulmaktadır. Birçok kaynak suyu şişeleyicisi, sularını sterilize etmek için UV dezenfeksiyon ekipmanı kullanmaktadır. Güneş enerjili su dezenfeksiyonu, doğal güneş ışığı kullanarak kirli suyu ucuza arıtmak için araştırılmıştır. UV-A ışınımı ve artan su sıcaklığı sudaki organizmaları öldürmektedir. ⓘ
Ultraviyole radyasyon, istenmeyen mikroorganizmaları öldürmek için çeşitli gıda işlemlerinde kullanılmaktadır. UV, meyve suyunu yüksek yoğunluklu bir ultraviyole kaynağı üzerinden geçirerek meyve sularını pastörize etmek için kullanılabilir. Böyle bir işlemin etkinliği meyve suyunun UV emiciliğine bağlıdır. ⓘ
Darbeli ışık (PL), 200 ila 280 nm arasında UV-C açısından zengin, yoğun ve geniş spektrumlu darbeler kullanarak yüzeylerdeki mikroorganizmaları öldürme tekniğidir. Darbeli ışık, saniyede birkaç kez flaş üretebilen xenon flaş lambaları ile çalışır. Dezenfeksiyon robotları darbeli UV kullanır. ⓘ
Biyolojik
Kuşlar, sürüngenler ve arılar gibi böcekler de dahil olmak üzere bazı hayvanlar yakın ultraviyole dalga boylarını görebilir. Birçok meyve, çiçek ve tohum, insan renk görüşüne kıyasla ultraviyole dalga boylarında arka plandan daha güçlü bir şekilde öne çıkar. Akrepler UV aydınlatma altında parlar veya sarıdan yeşile bir renk alır, böylece bu araknidlerin kontrolüne yardımcı olur. Birçok kuşun tüylerinde normal dalga boylarında görünmeyen ancak ultraviyole ile gözlemlenebilen desenler vardır ve köpekler, kediler ve insanlar da dahil olmak üzere bazı hayvanların idrar ve diğer salgılarını ultraviyole ile tespit etmek çok daha kolaydır. Kemirgenlerin idrar izleri, haşere kontrol teknisyenleri tarafından istila edilmiş konutların uygun şekilde tedavi edilmesi için tespit edilebilir. ⓘ
Kelebekler ultraviyoleyi cinsiyet tanıma ve çiftleşme davranışı için bir iletişim sistemi olarak kullanırlar. Örneğin, Colias eurytheme kelebeğinde, erkekler dişileri bulmak ve tanımlamak için görsel ipuçlarına güvenir. Eş bulmak için kimyasal uyaranlar kullanmak yerine, erkekler dişilerin arka kanatlarının ultraviyole yansıtan rengine ilgi duyarlar. Pieris napi kelebeklerinde, çevrede daha az UV radyasyonu bulunan kuzey Finlandiya'daki dişilerin, daha güneyde bulunanlara göre erkeklerini çekmek için daha güçlü UV sinyallerine sahip olduğu gösterilmiştir. Bu durum, erkeklerin gözlerinin UV duyarlılığını artırmanın, dişilerin yaydığı UV sinyallerini artırmaktan evrimsel olarak daha zor olduğunu göstermiştir. ⓘ
Birçok böcek, uçuş navigasyonu için referans olarak gök cisimlerinden gelen morötesi dalga boyu emisyonlarını kullanır. Yerel bir ultraviyole yayıcı normalde navigasyon sürecini bozacak ve sonunda uçan böceği çekecektir. ⓘ
Yeşil floresan protein (GFP) genetikte genellikle bir işaretleyici olarak kullanılır. Proteinler gibi birçok madde, ultraviyolede biyokimya ve ilgili alanlarda ilgi çeken önemli ışık emilim bantlarına sahiptir. UV özellikli spektrofotometreler bu tür laboratuvarlarda yaygındır. ⓘ
Böcek yakalayıcı adı verilen ultraviyole tuzakları, çeşitli küçük uçan böcekleri ortadan kaldırmak için kullanılır. Bu böcekler UV ışınlarından etkilenir ve elektrik şokuyla öldürülür ya da cihazla temas ettiklerinde tuzağa düşürülürler. Ultraviyole radyasyon tuzaklarının farklı tasarımları, faunistik araştırma çalışmaları sırasında gece böceklerini toplamak için entomologlar tarafından da kullanılmaktadır. ⓘ
Terapi
Ultraviyole radyasyon sedef hastalığı ve vitiligo gibi cilt rahatsızlıklarının tedavisinde yardımcıdır. Cilt aşırı fotosensitifken psoralen alarak UVA'ya maruz kalmak sedef hastalığı için etkili bir tedavidir. Psoralenlerin karaciğere zarar verme potansiyeli nedeniyle, PUVA tedavisi bir hastanın yaşamı boyunca yalnızca sınırlı sayıda kullanılabilir. ⓘ
UVB fototerapisi terapötik fayda için ek ilaçlar veya topikal preparatlar gerektirmez; sadece maruziyet gereklidir. Bununla birlikte, fototerapi antralin, kömür katranı ve A ve D vitamini türevleri gibi belirli topikal tedavilerle veya metotreksat ve Soriatane gibi sistemik tedavilerle birlikte kullanıldığında etkili olabilir. ⓘ
Herpetoloji
Sürüngenler, D vitamini biyosentezi ve diğer metabolik süreçler için UVB'ye ihtiyaç duyar. Özellikle kolekalsiferol (D3 vitamini), temel hücresel / sinirsel işleyişin yanı sıra kemik ve yumurta üretimi için kalsiyum kullanımı için gereklidir. UVA dalga boyu aynı zamanda birçok sürüngen tarafından görülebilir ve vahşi doğada hayatta kalma yeteneklerinin yanı sıra bireyler arasındaki görsel iletişimde de önemli bir rol oynayabilir. Bu nedenle, tipik bir sürüngen muhafazasında, birçok tutsak türün hayatta kalabilmesi için floresan bir UV a / b kaynağı (türler için uygun güçte / spektrumda) bulunmalıdır. Kolekalsiferol (Vitamin D3) ile basit bir takviye yeterli olmayacaktır, çünkü "atlanan" tam bir biyosentetik yol vardır (olası aşırı doz riskleri), ara moleküller ve metabolitler de hayvanların sağlığında önemli işlevler görür. Doğru seviyelerde doğal güneş ışığı her zaman yapay kaynaklardan daha üstün olacaktır, ancak bu dünyanın farklı bölgelerindeki bakıcılar için mümkün olmayabilir. ⓘ
Spektrumun UVa kısmının yüksek seviyelerdeki çıkışının, vücutlarının hassas kısımlarında hem hücresel hem de DNA hasarına neden olabileceği bilinen bir sorundur - özellikle de yanlış UVa/b kaynağı kullanımı ve yerleştirme fotokeratitinin bir sonucu olarak körlüğün olduğu gözler. Birçok bakıcı için yeterli bir ısı kaynağı da bulunmalıdır, bu da ısı ve ışık "kombinasyon" ürünlerinin pazarlanmasıyla sonuçlanmıştır. Bakıcılar bu "kombinasyon" ışık/ısı ve UVa/b jeneratörlerine karşı dikkatli olmalıdır; bunlar tipik olarak yüksek UVa seviyeleri ile düşük UVb seviyeleri yayar ve hayvanların ihtiyaçlarını karşılayabilmeleri için ayarlanıp kontrol edilmesi zordur. Daha iyi bir strateji, bu unsurların bireysel kaynaklarını kullanmaktır ve böylece hayvanların maksimum yararı için bakıcılar tarafından yerleştirilebilir ve kontrol edilebilirler. ⓘ
Evrimsel önemi
Erken üreme proteinlerinin ve enzimlerinin evrimi, modern evrim teorisi modellerinde ultraviyole radyasyona bağlanmaktadır. UVB, genetik dizilerde yan yana bulunan timin baz çiftlerinin timin dimerleri halinde birbirine bağlanmasına neden olarak üreme enzimlerinin kopyalayamayacağı bir iplikçik bozulmasına yol açar. Bu durum genetik replikasyon ve protein sentezi sırasında çerçeve kaymasına yol açarak genellikle hücrenin ölümüne neden olur. UV engelleyici ozon tabakası oluşmadan önce, erken prokaryotlar okyanus yüzeyine yaklaştıklarında neredeyse her zaman ölüyorlardı. Hayatta kalabilen birkaç tanesi genetik materyali izleyen ve nükleotid eksizyon onarım enzimleriyle timin dimerlerini ortadan kaldıran enzimler geliştirmişti. Modern mitoz ve mayoz bölünmede yer alan birçok enzim ve protein onarım enzimlerine benzer ve UV'nin neden olduğu DNA hasarlarının üstesinden gelmek için orijinal olarak kullanılan enzimlerin evrimleşmiş modifikasyonları olduğuna inanılmaktadır. ⓘ
Fotobiyoloji
Fotobiyoloji, iyonlaştırıcı olmayan radyasyonun canlı organizmalardaki yararlı ve zararlı etkileşimlerinin bilimsel çalışmasıdır ve geleneksel olarak oksijenin ilk iyonlaşma enerjisi olan 10 eV civarında sınırlandırılmıştır. UV kabaca 3 ila 30 eV enerji aralığındadır. Dolayısıyla fotobiyoloji, UV spektrumunun tamamını değil, bir kısmını ele alır. ⓘ
Ultraviyole (UV) Işınlarının Sınıflandırılması
Bilim adamları UV ışınlarını; aynı karakteristiklere sahip olmadıkları ve canlılar üzerindeki etkilerinin farklı olması sebebiyle UV-A, UV-B ve UV-C olmak üzere üç kategoriye ayırmışlardır. ⓘ
UV-A: En yaygın ışınlardır UV ışınlarının %95 ile en yaygın olanıdır. Ozon tabakası bu ışınların geçmesine izin verir. ⓘ
UV-B: Oldukça tehlikelidir. Bu ışınların büyük bir kısmı, ozon tabakası tarafından engellenir. UV ışınlarının %5'ini oluşturur. ⓘ
UV-C: Sağlık için en tehlikeli ışınlardır. Ozon tabakası bu ışınların bizlere ulaşmasını önler. ⓘ
Işıkta olduğu gibi, mor ve ötesi ışımada da, dalga boyu nanometre (nm) olarak tanımlanır. Metrenin milyarda biridir. ⓘ