紫外燈

紫外燈

物理學術語
紫外燈是一類可以産生有效範圍較大的紫外光的光源。其實在較一般光源中也往往有紫外線,太陽是最顯著的。就一般鎢燈來說,也在玻璃透射紫外的可能範圍内有約至320nm的近紫外光,如果用石英燈泡,還可遠些。用氫燈或氙燈可得更遠些紫外光,适用于400~190nm範圍。此外還有氦燈、氪燈等。
    中文名:紫外燈 外文名:ultraviolet lamp 所屬學科: 特點:産生有效範圍較大的紫外光 用途:曬圖和光化學工作

用途

可用于紫外線殺菌、激發熒光(熒光顯微鏡、驗鈔)、誘殺害蟲、曬圖等。

不同形狀和大小、角度和彎曲、邊緣和凹凸情況的三維部件固化時,需要光投射到所有的表面上,且應有足夠的能量。一般燈具由燈管和反射罩組成,反射罩用于聚集光束定向投射到物件上,反射罩一般為橢圓形或抛物線狀的。使用橢圓形反射罩時,燈管置于橢圓的第一焦點上,燈光則在第二焦點上聚焦形成狹窄的高輻照度光束。

但是,由于光的發散,偏離此點後,輻照度迅速降低。而使用抛物線燈罩,在較寬的範圍内可得到平行紫外光束,但是輻照度低且可在三維物體上增加陰影。工業上的許多三維物件在塗漆時需要固化“光學厚”塗料,這是一種具有高紫外吸收率的塗料。但是紫外光線的能量密度在穿越塗層時會迅速降低,對固化極為不利。

為确保充分固化,塗層的底部亦需充分光照。而且厚塗層裡含有大量的顔料和添加劑,更不利于透光。隻有使用高輻照度的紫外光才可能實現徹底固化。塗漆平闆基才時,可以使用橢圓反射罩,将最高輻射度區域(即焦點)聚焦在塗層上。但是,對于三維物件的固化,實現起來卻困難得多。

利用一套緊湊的模塊式燈具系統,可以跟蹤物件輪廓或者照射某些特定區域。對微波動力燈的橢圓面凹處進行修正,可以變化光的聚焦,使焦點離燈面更遠,從而使聚焦面變寬。雖然這樣會減少輻射度的峰值,但可以使光的強度比較均勻,在離燈較遠的地方也可以得到足夠的輻照,同時又保持了聚集和發散光的優點,減少了陰影出現。可參看表1中的結果進行比較。

工作原理

紫外線來源

與可見光和紅外線相同,都是由于原子外層電子受到激發而産生的。例如以電能激發汞蒸氣中的汞原子,即可發出紫外光。為了增加有效距離,需要使用石英玻璃作為燈管材料。

紫外線殺菌和誘變原理

當有機污染物經過紫外線照射區域時,紫外線會穿透生物的細胞膜和細胞核,紫外線被DNA或RNA的堿基對吸收,發生光化作用,使細胞的遺傳物質發生變化,從而使細胞遺傳物質的活性喪失,微生物不能繁殖或是不久就會死亡。

紫外線殺菌就是通過紫外線的照射,破壞及改變微生物的DNA(脫氧核糖核酸)結構,使細菌當即死亡或不能繁殖後代,達到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線,因為,C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收,尤以253.7nm左右的紫外線最佳。

室内空氣消毒機對經過其照射範圍内的微生物産生累加的影響,也就是說,對第一次經過紫外線照射區域沒有被殺死的微生物,在随後的循環中将會被殺死。

紫外線會破壞生物的再生能力,這點是非常重要的。因為一個細菌在24小時内會繁殖成百上千甚至上百萬細菌,這也意味着即使最有效的空氣過濾器也不能完全去除微生物,所以利用紫外線滅菌是治本之道。一種微生物被紫外線殺滅所需要的劑量取決于紫外光強度和照射時間。

同樣原理,使用較低劑量的紫外線照射微生物引起的非緻命突變,可作為微生物誘變育種的手段。

紫外線還會使空氣中的氧氣變成臭氧,從而起到滅菌的作用。

注意事項

物理緻癌因子

紫外光對生物細胞有較強的殺傷作用,亦是物理緻癌因子之一。使用時應注意防護。紫外線的穿透能力差,一般的普通玻璃就可以阻擋。

誘變育種的注意事項

由于大多數微生物細胞内含有光複活酶,可以利用光能修複由于紫外線損傷造成的嘧啶二聚體,所以在紫外處理後應避光培養。

壽命

紫外燈的壽命一般是指當期紫外線強度衰減到起初的70%以下時,認為該紫外燈到達其使用壽命。紫外線燈管有高硼玻璃和石英玻璃之分,由于高硼玻璃的UV254nm紫外線透過率隻有50%左右,所以其紫外線燈紫外線輻照強度小,壽命短,一般隻有1000小時,其價也就隻有石英的三分之一;

石英是紫外線透過率最高的材料,普通石英可以透過UV254的80%以上,所以其紫外線強度大,壽命長,殺菌效果好,石英玻璃紫外線燈壽命一般大于6000小時,進口的紫外線燈可以到8000h以上,部分廠家可以達到12000小時。

紫外燈光強在使用過程中之所以會衰減的原因是燈兩端的燈絲,由于它的老化,以及使燈管的發烏導緻壽命縮短,最新的出現的沒有電極的短波紫外燈,其壽命可以達到數萬小時,具有強度高,壽命長、節能環保等特點,這是未來的發展方向。

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