紫外線詳解
紫外線詳解
概述
拼音：zǐ wài xià
注音：ㄗˇ ㄨㄞˋ ㄒㄧㄢˋ
別名：紫外線輻射、電磁輻射紫外線
英文：
紫外線是電磁波譜中波長從0.01~0.40微米輻射的總稱，不能引起人們的視覺。電磁譜中波長0.01~0.04微米輻射，既可見光紫端到X射線間的輻射。
1801年德國物理學家里特發現在日光光譜的紫端外側一段能夠使含有溴化銀的照相底片感光，因而發現了紫外線的存在。
自然界的主要紫外線光源是太陽。太陽光透過大氣層時波長短于290×10-9米的紫外線為大氣層中的臭氧吸收掉。人工的紫外線光源有多種氣體的電�。ㄈ绲蛪汗 ⒏邏汗。贤饩�有化學作用能使照相底片感光，熒光作用強，日光燈、各種熒光燈和農業上用來誘殺害蟲的黑光燈都是用紫外線激發熒光物質發光的。紫外線還可以防偽。紫外線還有生理作用，能殺菌、消毒、治療皮膚病和軟骨病等。紫外線的粒子性較強，能使各種金屬產生光電效應。
紫外線的分類
紫外線根據波長分為：近紫外線UVA，遠紫外線UVB和超短紫外線[1]UVC。紫外線對人體皮膚的滲透程度是不同的。紫外線的波長愈短，對人類皮膚危害越大。短波紫外線可穿過真皮，中波則可進入真皮。
一、紫外線的不同波段
人類對自然環境破壞的日益加重，使人們對太陽逐漸恐懼起來。有此人類為防止太陽光線對肌膚造成傷害所進行的研究也成為永恒課題。讓我們先來了解一下紫外線的相關知識。
紫外線是位于日光高能區的不可見光線。依據紫外線自身波長的不同，可將紫外線分為三個區域。即短波紫外線、中波紫外線和長波紫外線。
短波紫外線：簡稱UVC。是波長200NM－280NM的紫外光線。短波紫外線在經過地球表面同溫層時被臭氧層吸收。不能達到地球表面，對人體產生重要作用。因此，對短波紫外線應引起足夠的重視。
中波紫外線：簡稱UVB。是波長280NM－320NM的紫外線。中波紫外線對人體皮膚有一定的生理作用。此類紫外線的極大部分被皮膚表皮所吸收，不能在滲入皮膚內部。但由于其階能較高，對皮膚可產生強烈的光損傷，被照射部位真皮血管擴張，皮膚可出現紅腫、水泡等癥狀。長久照射皮膚會出現紅斑、炎癥、皮膚老化，嚴重者可引起皮膚癌。中波紫外線又被稱作紫外線的曬傷（紅）段，是應重點預防的紫外線波段。
長波紫外線：簡稱UVA。是波長320NM－400NM的紫外線。長波紫外線對衣物和人體皮膚的穿透性遠比中波紫外線要強，可達到真皮深處，并可對表皮部位的黑色素起作用，從而引起皮膚黑色素沉著，使皮膚變黑，起到了防御紫外線，保護皮膚的作用。因而長波紫外線也被稱做“曬黑段”。長波紫外線雖不會引起皮膚急性炎癥，但對皮膚的作用緩慢，可長期積累，是導致皮膚老化和嚴重損害的原因之一。
由此可見，防止紫外線照射給人體造成的皮膚傷害，主要是防止紫外線UVB的照射；而防止UVA紫外線，則是為了避免皮膚曬黑。在歐美，人們認為皮膚黝黑是健美的象征，所以反而在化妝品中要添加曬黑劑，而不考慮對長波紫外線的防護。近年來這種觀點已有改變，由于認識到長波紫外線對人體可能產生的長期的嚴重損害，所以人們開始加強對長波紫外線的防護。
二、陽光的分類
1、太陽光線分為X線、X光、紫外線、可視光線、紅外線等五種，其中到達地球表面的光線為紫外線A，B，可視光線及紅外線，但對人體最有影響、最有害的是紫外線，它的簡稱為UV。
2、紫外線的特點
�。�1）優點：A、消毒殺菌；B、促進骨骼發育；C、對血色有益；D、偶爾可以治療某些皮膚病；E紫外線照射直接影響人體維生素D的合成，不照紫外線就沒有足量的維生素
（2）缺點：A、使皮膚老化產生皺紋；B、產生斑點；C、造成皮膚炎；D、造成皮膚癌
紫外線的應用
紫外線應用方面如下：
化學：涂料固化，顏料固化，光刻
生物學：滅菌
儀器分析：礦石，藥物，食品分析
應用：人體保健照射，誘殺害蟲，油煙氧化，光觸酶（二氧化鈦）
★化學－光化學
不飽和聚酯紫外線固化涂料
優點：
●干燥固化時間很短
●沒有揮發性溶劑，無公害
●不需加熱固化
●涂料不用密封保存
★生物－滅菌
細菌中的脫氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）和核蛋白的吸收紫外線的最強峰在254～257nm。
細菌吸收紫外線后，引起DNA鏈斷裂，造成核酸和蛋白的交聯破裂，殺滅核酸的生物活性，致細菌死亡。
優點：快速
二次污染
紫外線對常見細菌病毒的殺菌效率（輻射強度：30000μW/cm2）
細菌種類殺滅對象秒（S）
細菌類炭疽桿菌
破傷風桿菌
痢疾桿菌
大腸桿菌
葡萄球菌屬
結核桿菌
病毒流感病毒
脊髓灰質炎病毒
乙肝病毒
嗜菌胞病毒
霉菌孢子黑曲霉
毛霉菌屬
青霉菌屬
水藻類蘭綠藻
線蟲卵
綠藻
原生動物類
魚類病白斑病
感染性胰壞死
病毒性出血病
環境衛生中的應用
[1] 殺菌、脫臭的原理
波長200～290nm的紫外線能穿透細菌、病毒的細胞膜，給核酸（DNA）以損傷，使細胞失去繁殖能力，達到快速殺菌的效果。波長200nm以下的短波長紫外線能分解O2分子，生成的O*與O2結合產生臭氧O3。紫外線和臭氧具有強的氧化分解包括惡臭在內的有機分子的能力， UV/O3并用的相乘作用在空氣凈化處理中發揮強大威力。
[2] 殺菌、脫臭、凈化的特點
○設定時鐘控制器晝夜兩種類型放電管切換，充分考慮臭氧對人體的影響，做到安全運行。
○臭氧殺死或分解室內微生物、甲基硫醇、硫化氫、二甲硫等惡臭成分，創造快適的室內空間。
○蟑螂、老鼠等散布各種細菌，這類小動物對臭氧非常敏感，聞到臭氧感覺危險就不再進入。
○裝置內送風機將臭氧放出，到達室內的各個角落，達到快速有效殺菌、除臭目的。
○對所有菌種有效，不產生抗藥性。UV發生法產生的臭氧不含有NOX極其安全。
○強力的殺菌效果，提高產品的品質與食品等的保存期，符合HACCP精神。
○設置簡單，維護方便，只需更換消耗的放電管， 運行成本低。
表面處理中的應用
[1] 高功率紫外線光源在表面清洗處理中的應用
近年，由于大功率超高功率低氣壓UV放電管開發的進展，以及隨著微電子等產品的超微細化，在微電子、超精密器件等產品的制造過程中，由短波長紫外線及其產生的臭氧對其產品的表面進行超精密清洗或改善其表面的接著性、附著性的干式光表面處理技術的實用化進展得很快�，F在，需要提高成品率的半導體器件、液晶表示元件、光學制品等制造中，紫外線UV和O3臭氧并用的干式光表面處理技術已成不可缺少的技術手段。作為氟里昂的替代技術，光表面清洗技術將逐漸取代濕式的傳統技術。
本公司的國內首先開發的高功率與超高功率低氣壓UV放電管發出的具有代表性的紫外線是253.7nm及184.9nm，光子能量分別為472 KJ/mol和647KJ/mol，能切斷絕大多數的分子結合。UV照射固體表面后，表面的污染物有機分子結合被強的光能切斷、氧化，而后被分解成CO2和H2O等易揮發性物質，最終揮發消失。表面被清洗后的其清潔度極高，能把膜狀的油污清洗到單分子層以下。
特點：
○大氣中處理，簡單方便，環保無二次污染，無需加熱、藥液等處理。
○清潔度極高，單分子層以下，可以得到從來處理方法難以想象的清潔度、接著性
○國內獨有的超高出力短波長紫外線光源，僅需短時間（秒單位）照射，發揮強大的處理能力，從實驗室進入實用。
○不對材料的表面產生損傷。
○相對于濕式清洗或等離子清洗成本低。
○沒有液體表面張力的影響，超微細部的清洗容易。
[2] 高功率紫外線光源在表面改性處理中的應用
一般工業或高科技領域使用的一些材料具有非常高的性能，對環境也非常的有好處，但這些材料的接著性、印涂性等一般都非常差。本公司提供的短波長紫外線（UV）表面清洗、表面改性技術，用清潔的高能紫外線光源，對上述材料進行處理后可得到極其清潔的表面和強力的表面接著性。
改性的基本的反應就是UV引起的氧化反應。UV照射固體表面后，表面的污染物被氧化，而后被分解成CO2和H2O等易揮發性物質，最終揮發消失。并且表面形成有利表面接著的如OH，COO，CO，COOH等親水性原子團，被改性的表面接著性得到飛躍性地提高。
UV光源技術的進步保證了UV/O3表面改性技術充分發揮其突出的優越性。UV/O3表面改性技術因能處理得到極高的清潔度與表面接著性，在固體表面處理中越來越得到廣泛的應用。
特點
○大氣中處理，簡單、方便、環保，無二次污染，無需加熱、藥液等處理。
○清潔度極高，單分子層以下，從來處理方法難以想象的接著性可以得到。
○國內獨有超高出力短波長紫外線光源，僅需短時間（秒單位）照射，發揮強大的處理能力，從研究用進入量產用。
○對絕大多數塑料成型品照射有效，適用性廣。
○可避免大量消耗藥液、熱能等，運行成本低。
[3] 紫外線UV固化技術
UV固化技術是用UV光線（主要波長365nm，特殊場合254nm）照射在含有光重合性預聚體、光重合性單體、光開始劑的涂料、接著劑或油墨等UV硬化樹脂后，以秒單位快速硬化、干燥的技術。而通常的熱干燥法、2液混合法中的重合反應法對樹脂的干燥普通需要數分到數小時。
UV固化樹脂的3特征：
○工藝加工時間大大縮短。大多的情況下，以秒單位快速固化。
○UV固化樹脂是單一液劑，不必和溶劑等混合，UV照射前不會硬化，可修正操作。
○比較傳統的熱處理法，固化時間短，不會引起產品的變質變色，作業溫度低，操作容易。
[4] 紫外線在表面殺菌中的應用
傳統的殺菌方法一般是利用加熱、加藥等手段，但這些處理方法所花時間長，可能對處理對象產生不利的變化，對環境也會產生二次污染。用照射紫外線進行殺菌可完全避免以上問題。波長200～290nm的紫外線能穿透細菌、病毒的細胞膜，給核酸（DNA）以損傷，使細胞失去繁殖能力，達到快速殺菌的效果。
UV表面殺菌裝置廣泛應用于食品、電子、半導體、液晶顯示器、等離子電視、水晶振動子、精密器件、化工、醫學、保健、生物、飲料、農業…等等廣泛領域。UV光源照射食品、材料等表面，具有快速高效、無污染的殺菌效果，從而維持貴方產品的高品質。
特征
1.僅需短時間（秒單位）照射，就能起到殺菌目的
2.連續/批處理方式選擇
3.無需加熱、藥液等處理
4.簡單、環保無二次污染
紫外線的危害
紫外線強烈作用于皮膚時，可發生光照性皮炎，皮膚上出現紅斑、癢、水皰、水腫等；嚴重的還可引起皮膚癌。
紫外線作用于中樞神經系統，可出現頭痛、頭暈、體溫升高等。作用于眼部，可引起結膜炎、角膜炎，稱為光照性眼炎，還有可能誘發白內障，在焊接過程中產生的紫外線會使焊工患上電光性眼炎（可以治愈）。
雖然紫外線在一年四季都存在，冬季太陽光顯得比較溫和且北方多霧，但紫外線僅僅比夏天弱約20%，仍然會對人體皮膚和眼睛等部位造成很大危害，所以冬季仍需避免紫外線照射。長期紫外線照射最易造成皮膚產生各種色斑。所以，即使是在寒冷的冬天，戶外活動時也應涂抹隔離霜或防曬霜。當然，SPF指數在15就足夠了。 如果是外出進行滑雪運動或在雪地里長時間停留時，最好還是戴上護眼鏡，以防止紫外線和雪地強白光對眼睛的刺激。
近年來，大量化學物質破壞了大氣層中的臭氧層，破壞了這道保護人類健康的天然屏障。據國家氣象中心提供的報告顯示，1979年以來中國大氣臭氧層總量逐年減少，在20年間臭氧層減少了14％。而臭氧層每遞減1％，皮膚癌的發病率就會上升3％。目前，北京市氣象局發布了北京市的紫外線指數，以幫助人們適當預防紫外線輻射。
北京市氣象局提醒人們當紫外線為最弱（0–2級）時對人體無太大影響，外出時戴上太陽帽即可；紫外線達到3–級時，外出時除戴上太陽帽外還需備太陽鏡，并在身上涂上防曬霜，以避免皮膚受到太陽輻射的危害；當紫外線強度達到5–6級時，外出時必須在陰涼處行走；紫外線達7–9級時，在上午10時至下午4時這段時間最好不要到沙灘場地上曬太陽；當紫外線指數大于等于10時，應盡量避免外出，因為此時的紫外線輻射極具有傷害性。
儀器分析
一定強度和波長的紫外線，照射物質（部分物質需要加入熒光染料）時，會物質元素發出熒光（光致發光），根據熒光的顏色，即可判斷出該元素的含量。如鉛，汞等重金屬，農藥殘留物等都可用此種方法檢測。日光燈就是利用這種原理。
★黑光燈（紫外線燈）誘蟲
大部分昆蟲的復眼對365nm紫外線特別敏感，在晚上，點燃一只紫外線燈，對昆蟲來說猶如光明世界一樣。
★人體保健照射
280～320nm的紫外線稱為保健紫外線。
照射皮膚后，使皮膚內的7－脫氫麥角膽固醇，轉化為維生素D3和D2，防止佝僂病和職業病（礦工等）。
市面已有保健型紫外線燈供應。
★油煙氧化－光解氧化技術
用紫外光來改變其油脂的分子鏈，同時這種紫外光與空氣中的氧反應后產生臭氧，將油脂分子冷燃生成二氧化碳和水，油煙中的有機物被光解氧化，異味也隨之消除。
★光觸酶（二氧化鈦）
在建筑材料或家用電器材料表面加入（或涂覆）少量的納米級二氧化鈦粉末，在使用過程中，可以吸附揮發性有機物VOC （如甲醛、苯，甲苯、乙醇、氯仿等 ），用紫外線照射后可分解這些有機物。
阻隔紫外線5種水果
夏天不光天氣炎熱，強烈的陽光也會給你帶來“麻煩”，不光容易被曬黑，如果暴露的時間長了，還容易被曬傷。專家發現，除了使用一些防曬手段以外，對食品“講究”一些，也能讓陽光的“副作用”減少很多。
番茄：這是最好的防曬食物。番茄富含抗氧化劑番茄紅素，每天攝入16毫克番茄紅素可將曬傷的危險系數下降40%。熟番茄比生吃效果更好。同時吃一些土豆或者胡蘿卜會更有效，其中的β胡蘿卜素能有效阻擋UV。
西瓜：西瓜含水量在水果中是首屈一指的，所以特別適合補充人體水分的損失。此外，它還含有多種具有皮膚生理活性的氨基酸，易被皮膚吸收，對面部皮膚的滋潤、營養、防曬、增白效果較好。
檸檬：含有豐富維生素C的檸檬能夠促進新陳代謝、延緩衰老現象、美白淡斑、收細毛孔、軟化角質層及令肌膚有光澤。據研究，檸檬能降低皮膚癌發病率，每周只要一勺左右的檸檬汁即可將皮膚癌的發病率下降30%。
橙子：橙子中含豐富的維生素C、維生素P，能增強機體抵抗力，增加毛細血管的彈性，降低血中膽固醇，可防治高血壓、動脈硬化，確保夏日里的身體健康。
獼猴桃：獼猴桃含有Vc、VE、VK等多種維生素，屬營養和膳食纖維豐富的低脂肪食品，對減肥健美、美容有獨特的功效。獼猴桃含有抗氧化物質，能夠增強人體的自我免疫功能。
夏季紫外線防止指南
紫外線強度分為5級：1級最弱，通常表現為下雨；2級較弱，通常表現為陰天；3級中等，通常表現為多云，偶爾能從云中看見一點太陽；4級較強，通常表現為晴天；5級最強，通常表現為天氣特別晴朗。4月到9月是紫外線照射最強的季節；上午10點至下午2點是紫外線照射最強的時段；正午是紫外線照射高峰。
夏季如何防紫外線
1.遠離強紫外線。正午的時候，請遠遠離開太陽的籠罩，每天早上10點到下午2點，太陽所發出的紫外線被大氣層過濾掉的比率最小，所以紫外線的強度是一天當中最強的。因此，不管是學校老師或是家長，在替小朋友規劃戶外活動時，最好能夠避開這段時間，大人也應該少在這一段時間外出。
2.選擇防曬霜的SPF值和PA。一般夏天的早晚、陰雨天，SPF指數低于8的產品即可；中等強度陽光照射下，指數達8至15較好；在強烈陽光直射下，指數應大于15。除了SPF指數，還要注重能阻擋肌膚曬黑的PA，一般選擇PA++就可以。
3.正確使用防曬霜。出門前十分鐘涂抹防曬霜，并達到每平方厘米2毫克的涂抹量，效果最好。使用防曬霜前先清潔皮膚；如果是干性皮膚，適當抹一點潤膚液。涂防曬霜時，不要忽略了脖子、下巴、耳朵等部位。在陽光猛、暴曬時間長的日子里，每兩個小時補擦一次防曬霜。即使做好了防曬措施，但如果陽光很強烈，夜里最好還要使用曬后護理品。
4.穿戴要講究。外出時穿著可以防御紫外線的衣物，最好穿著淺色的棉、麻質地服裝。不管是何種質地，只要紗織細密，達到一定厚度，就可以遮擋紫外線。選擇寬沿帽，除了可以保護臉部，還可一并將耳朵和后面的脖子部位遮蔽。給自己選擇一款具有能防紫外線功能的墨鏡。墨鏡以中性玻璃、灰色鏡片最佳，過深的墨鏡反而容易讓眼睛接受更多的紫外線，不是正確的選擇。
5.兒童也要防曬。如果你的孩子未滿6個月，最好的辦法是夏天不要讓他直接暴露在太陽下。如果確實需要外出，最好穿戴上適合的衣服和帽子，并且使用遮陽傘。6個月以后，就可以全身涂防曬霜了，陽光容易曬到的部位如耳朵、鼻子、頸背和肩膀要多涂一些。
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