קרינה נראית אינפרא אדום ואולטרה סגולה. עיקור מוצרי מזון. השפעת UV על העור

קרינה אינפרא - אדומה - זהו סוג של קרינה אלקטרומגנטית, אשר תופסת טווח שבין 0.77 ל-340 מיקרון בספקטרום הגלים האלקטרומגנטיים. במקרה זה, הטווח שבין 0.77 ל-15 מיקרון נחשב לגלים קצרים, מ-15 ל-100 מיקרון - גל בינוני, ומ-100 ל-340 - גל ארוך.

החלק הקצר של הספקטרום צמוד לאור הנראה, והחלק הארוך מתמזג עם אזור גלי הרדיו הקצרים. לכן, לקרינה אינפרא אדום יש גם תכונות של אור נראה (מתפשטת בקו ישר, מחזירה, נשברת כמו אור נראה) וגם תכונות של גלי רדיו (היא יכולה לעבור דרך כמה חומרים אטומים לקרינה הנראית).

פולטי אינפרא אדום עם טמפרטורת פני השטח של 700 C עד 2500 C הם בעלי אורך גל של 1.55-2.55 מיקרון והם נקראים "אור" - הם קרובים יותר באורך הגל לאור הנראה, פולטים עם טמפרטורת פני השטח נמוכה יותר הם בעלי אורך גל ארוך יותר ונקראים " אפל".

מהו המקור לקרינה אינפרא אדומה?

באופן כללי, כל גוף המחומם לטמפרטורה מסוימת מקרין אנרגיה תרמית בטווח האינפרא אדום של ספקטרום הגלים האלקטרומגנטיים ויכול להעביר אנרגיה זו באמצעות העברת חום קרינה לגופים אחרים. העברת אנרגיה מתרחשת מגוף עם טמפרטורה גבוהה יותר לגוף עם טמפרטורה נמוכה יותר, בעוד לגופים שונים יש יכולות הקרנה וספיגה שונות, התלויות באופי שני הגופים, במצב פני השטח שלהם וכו'.

יישום



קרני אינפרא אדום משמשות למטרות רפואיות אם הקרינה אינה חזקה מדי. יש להם השפעה חיובית על גוף האדם. לקרני אינפרא אדום יש את היכולת להגביר את זרימת הדם המקומית בגוף, להגביר את חילוף החומרים ולהרחיב את כלי הדם.

• שלט רחוק

דיודות אינפרא אדום ופוטודיודות נמצאות בשימוש נרחב בשלטים רחוקים, מערכות אוטומציה, מערכות אבטחה וכו'. הן אינן מסיטות את תשומת ליבו של אדם בשל אי הנראות שלהן.

• בעת ציור

פולטי אינפרא אדום משמשים בתעשייה לייבוש משטחי צבע. לשיטת הייבוש באינפרא אדום יתרונות משמעותיים על פני שיטת ההסעה המסורתית. קודם כל, מדובר כמובן באפקט כלכלי. המהירות והאנרגיה המושקעים בייבוש אינפרא אדום פחותים מאלה שבשיטות מסורתיות.

• עיקור מזון

בעזרת קרינת אינפרא אדומה מעקרים מוצרי מזון לצורך חיטוי.

• חומר נגד קורוזיה

קרני אינפרא אדום מיושמות, למטרת מניעת קורוזיה של המשטחים המכוסים בלכה.

• תעשיית המזון

תכונה של השימוש בקרינה אינפרא אדומה בתעשיית המזון היא האפשרות של חדירת גל אלקטרומגנטי למוצרים נקבוביים נימיים כגון דגנים, דגנים, קמח וכו' לעומק של עד 7 מ"מ. ערך זה תלוי באופי המשטח, במבנה, בתכונות החומר ובתגובת התדר של הקרינה. לגל אלקטרומגנטי בטווח תדרים מסוים יש לא רק השפעה תרמית, אלא גם ביולוגית על המוצר, הוא עוזר להאיץ טרנספורמציות ביוכימיות בפולימרים ביולוגיים (עמילן, חלבון, שומנים). ניתן להשתמש בהצלחה במסועים לייבוש מסועים בהנחת תבואה באסנים ובתעשיית טחינת הקמח.


קרינה אולטרא - סגולה (מ אוּלְטרָה... וסגול), קרני אולטרה סגול, קרינת UV, קרינה אלקטרומגנטית בלתי נראית לעין, תופסת את האזור הספקטרלי שבין קרינת רנטגן נראית באורכי גל l 400-10 נ"מ.כל האזור קרינה אולטרא - סגולהמחולק על תנאי לקרוב (400-200 נ"מ) ומרוחקים, או ואקום (200-10 נ"מ); שם המשפחה נובע מהעובדה ש קרינה אולטרא - סגולהאזור זה נספג חזק באוויר והמחקר שלו מתבצע באמצעות מכשירים ספקטרליים ואקום.

השפעות חיוביות

במאה העשרים, הוכח לראשונה כיצד לקרינת UV השפעה מועילה על בני אדם. ההשפעה הפיזיולוגית של קרני UV נחקרה על ידי חוקרים מקומיים וזרים באמצע המאה הקודמת (G. Varshaver. G. Frank. N. Danzig, N. Galanin. N. Kaplun, A. Parfenov, E. Belikova. V דוגר, ג'יי האסר, ה' רונג', אי בייקפורד ואחרים) |1-3|. הוכח בצורה משכנעת במאות ניסויים שקרינה באזור ה-UV של הספקטרום (290-400 ננומטר) מגבירה את הטון של מערכת האדרנלין הסימפתטית, מפעילה מנגנוני הגנה, מגבירה את רמת החסינות הלא ספציפית, וגם מגבירה את ההפרשה. של מספר הורמונים. בהשפעת קרינת UV (UVR), נוצרים היסטמין וחומרים דומים, בעלי אפקט מרחיב כלי דם, מגבירים את החדירות של כלי העור. שינויים בחילוף החומרים של פחמימות וחלבונים בגוף. פעולת הקרינה האופטית משנה אוורור ריאתי - תדירות וקצב הנשימה; מגביר את חילופי הגזים, צריכת החמצן, מפעיל את הפעילות של המערכת האנדוקרינית. משמעותי במיוחד הוא תפקידה של קרינת ה-UV ביצירת ויטמין D בגוף, המחזק את מערכת השרירים והשלד ובעל אפקט אנטי-רכיטיס. ראוי לציין במיוחד שלמחסור ארוך טווח ב-UVR יכול להיות השפעות שליליות על גוף האדם, המכונה "רעב קל". הביטוי השכיח ביותר של מחלה זו הוא הפרה של חילוף החומרים המינרלים, ירידה בחסינות, עייפות וכו '.

פעולה על העור

פעולת הקרינה האולטרה סגולה על העור, החורגת מיכולת ההגנה הטבעית של העור (שיזוף) מובילה לכוויות.

חשיפה ממושכת לקרינה אולטרה סגולה תורמת להתפתחות מלנומה, סוגים שונים של סרטן עור, מזרזת הזדקנות והופעת קמטים.

בחשיפה מבוקרת של העור לקרניים אולטרה סגולות, אחד הגורמים החיוביים העיקריים הוא היווצרות ויטמין D על העור, בתנאי שהסרט השומני הטבעי נשמר עליו. שמן חלב על פני העור נחשף לאור אולטרה סגול ולאחר מכן נספג מחדש בעור. אבל אם אתה שוטף את החלב לפני היציאה לאור השמש, ויטמין D לא יכול להיווצר. אם אתה עושה אמבטיה מיד לאחר חשיפה לשמש ותשטוף את השומן, ייתכן שוויטמין D לא יספיק להיספג בעור.

פעולה על הרשתית

קרינה אולטרה סגולה אינה מורגשת לעין האנושית, אך בחשיפה אינטנסיבית היא גורמת לפגיעה קרינה אופיינית (צריבה ברשתית). אז, ב-1 באוגוסט 2008, עשרות רוסים פגעו ברשתית במהלך ליקוי חמה, למרות אזהרות רבות לגבי הסכנות שבהתבוננות בה ללא הגנה על העיניים. הם התלוננו על ירידה חדה בראייה וכתם לנגד עיניהם.

עם זאת, אולטרה סגול הכרחי ביותר עבור העין האנושית, כפי שמעידים רוב רופאי העיניים. לאור השמש יש השפעה מרגיעה על השרירים מסביב לעיניים, ממריץ את הקשתית והעצבים של העיניים ומגביר את זרימת הדם. חיזוק קבוע של עצבי הרשתית עם שיזוף, תיפטר מהתחושות הכואבות בעיניים המתרחשות בזמן אור שמש עז.


מקורות:

מה זה אור?

אור השמש חודר לאטמוספירה העליונה בהספק של כקילווואט אחד למ"ר. כל תהליכי החיים על הפלנטה שלנו מונעים על ידי אנרגיה זו. האור הוא קרינה אלקטרומגנטית, טבעו מבוסס על שדות אלקטרומגנטיים הנקראים פוטונים. לפוטונים של אור יש רמות אנרגיה ואורכי גל שונים, המתבטאים בננומטרים (ננומטר). אורכי הגל הידועים ביותר הם הגלויים. כל אורך גל מיוצג על ידי צבע מסוים. לדוגמה, השמש צהובה, מכיוון שהקרינה החזקה ביותר בטווח הנראה של הספקטרום היא צהובה.

עם זאת, ישנם גלים אחרים מעבר לאור הנראה. כולם נקראים הספקטרום האלקטרומגנטי. החלק החזק ביותר בספקטרום הוא קרני גמא, ואחריהן קרני רנטגן, אור אולטרה סגול, ורק לאחר מכן אור נראה, שתופס חלק קטן מהספקטרום האלקטרומגנטי וממוקם בין אור אולטרה סגול לאינפרא אדום. כולם מכירים את אור האינפרא אדום כקרינה תרמית. הספקטרום כולל גלי מיקרו ומסתיים בגלי רדיו, פוטונים חלשים יותר. עבור בעלי חיים, אור אולטרה סגול, גלוי ואינפרא אדום הם השימושיים ביותר.

אור נראה.

מלבד מתן התאורה הרגילה עבורנו, לאור יש גם תפקיד חשוב של ויסות משך שעות האור. הספקטרום הנראה של האור הוא בטווח שבין 390 ל-700 ננומטר. הוא זה שמקובע בעין, והצבע תלוי באורך הגל. אינדקס עיבוד הצבעים (CRI) מודד את יכולתו של מקור אור להאיר אובייקט, בהשוואה לאור שמש טבעי כ-100 CRI. מקורות אור מלאכותיים בעלי ערך CRI גדול מ-95 נחשבים לאור מלא בספקטרום המסוגל להאיר עצמים באותו אופן כמו אור טבעי. מאפיין חשוב גם לקביעת צבע האור הנפלט הוא טמפרטורת הצבע, הנמדדת בקלווין (K).

ככל שטמפרטורת הצבע גבוהה יותר, כך הגוון הכחול עשיר יותר (7000K ומעלה). בטמפרטורות צבע נמוכות, לאור יש גוון צהבהב, כמו זה של מנורות ליבון ביתיות (2400K).

הטמפרטורה הממוצעת של אור יום היא סביב 5600K, היא יכולה לנוע ממינימום של 2000K בשקיעה ל-18000K במזג אוויר מעונן. כדי לקרב את תנאי החזקת בעלי החיים לטבעיים ככל האפשר, יש צורך להציב במתחמים מנורות בעלות אינדקס עיבוד צבע מקסימלי CRI וטמפרטורת צבע של כ-6000K. לצמחים טרופיים יש לספק גלי אור בטווח המשמש לפוטוסינתזה. במהלך תהליך זה, צמחים משתמשים באנרגיית אור כדי לייצר סוכרים, "הדלק הטבעי" לכל האורגניזמים החיים. תאורה בטווח של 400-450 ננומטר מקדמת צמיחה ורבייה של צמחים.

קרינה אולטרא - סגולה

אור אולטרה סגול או קרינת UV תופסת נתח גדול בקרינה האלקטרומגנטית ונמצאת על הגבול עם האור הנראה.

קרינה אולטרה סגולה מחולקת ל-3 קבוצות בהתאם לאורך הגל:

• . UVA - אולטרה סגול A באורך גל ארוך, טווח שבין 290 ל-320 ננומטר, חיוני לזוחלים.
• . UVB - גל בינוני אולטרה סגול B, הטווח שבין 290 ל-320 ננומטר, הוא המשמעותי ביותר עבור זוחלים.
• . UVC - גל קצר אולטרה סגול C, בטווח שבין 180 ל-290 ננומטר, מסוכן לכל היצורים החיים (עיקור אולטרה סגול).

אולטרה סגול A (UVA) הוכח כמשפיע על התיאבון, הצבע, ההתנהגות ותפקוד הרבייה של בעלי חיים. זוחלים ודו-חיים רואים בטווח UVA (320-400 ננומטר), וזו הסיבה שזה משפיע על האופן שבו הם תופסים את העולם סביבם. בהשפעת קרינה זו, צבע המזון או בעל חיים אחר ייראה שונה ממה שהעין האנושית קולטת. איתות של חלקי גוף (לדוגמה Anolis sp.) או שינוי צבע של המוח (למשל Chameleon sp) נמצאים בכל מקום אצל זוחלים ודו-חיים, ואם לא קיימת קרינת UVA, ייתכן שאותות אלו לא ייתפסו כראוי על ידי בעלי חיים. הנוכחות של אולטרה סגול A ממלאת תפקיד חשוב באחזקה ורבייה של בעלי חיים.

אולטרה סגול B הוא בטווח אורך הגל 290-320 ננומטר. בתנאים טבעיים, זוחלים מסנתזים ויטמין D3 כאשר הם נחשפים לאור שמש UVB. בתורו, ויטמין D3 נחוץ לספיגת סידן על ידי בעלי חיים. על העור, UVB מגיב עם המבשר של ויטמין D, 7-דהידרוכולסטרול. בהשפעת הטמפרטורה והמנגנונים המיוחדים של העור, פרוויטמין D3 הופך לויטמין D3. הכבד והכליות הופכים ויטמין D3 לצורתו הפעילה, הורמון (ויטמין D 1,25-דיהידרוקסיד), המווסת את חילוף החומרים של סידן.

זוחלים טורפים ואוכלי כל מקבלים כמות גדולה של ויטמין D3 הנחוץ מהמזון. מזון מהצומח אינו מכיל D3 (כולקלצפרול) אלא D2 (ארגוקלצפרול), שהוא פחות יעיל בחילוף החומרים של סידן. מסיבה זו זוחלים אוכלי עשב תלויים יותר באיכות התאורה מאשר טורפים.

מחסור בויטמין D3 מוביל במהירות להפרעות מטבוליות ברקמות העצם של בעלי חיים. עם הפרעות מטבוליות כאלה, שינויים פתולוגיים יכולים להשפיע לא רק על רקמות העצם, אלא גם על מערכות איברים אחרות. ביטויים חיצוניים של הפרעות יכולים להיות נפיחות, עייפות, סירוב למזון, התפתחות לא נכונה של עצמות וקונכיות בצבים. כאשר מתגלים תסמינים כאלה, יש צורך לספק לבעל החיים לא רק מקור לקרינת UVB, אלא גם להוסיף מזון או תוספי סידן לתזונה. אבל לא רק בעלי חיים צעירים רגישים להפרעות אלה אם לא מנוהלים כראוי, גם בוגרים ונקבות מטילות ביצים נמצאות בסיכון רציני בהיעדר קרינת UVB.

אור אינפרא אדום

האקטותרמיה הטבעית של זוחלים ודו-חיים (דם קר) מדגישה את החשיבות של קרינת אינפרא אדום (חום) לוויסות חום. טווח הספקטרום האינפרא אדום נמצא בקטע שאינו נראה לעין האנושית, אך מורגש באופן מובהק על ידי חום על העור. השמש מקרינה את רוב האנרגיה שלה בחלק האינפרא אדום של הספקטרום. עבור זוחלים הפעילים בעיקר בשעות היום, המקורות הטובים ביותר לויסות חום הם מנורות חימום מיוחדות הפולטות כמות גדולה של אור אינפרא אדום (+700 ננומטר).

עוצמת האור

האקלים של כדור הארץ נקבע על פי כמות האנרגיה הסולארית שפוגעת בפני השטח שלו. עוצמת התאורה מושפעת מגורמים רבים, כמו שכבת האוזון, מיקום גיאוגרפי, עננים, לחות אוויר, גובה ביחס לגובה פני הים. כמות האור הנופלת על משטח נקראת הארה והיא נמדדת בלומנס למ"ר או לוקס. תאורה באור שמש ישיר היא כ-100,000 לוקס. בדרך כלל, תאורת היום, העוברת דרך עננים, נעה בין 5,000 ל-10,000 לוקס, בלילה מהירח היא רק 0.23 לוקס. גם צמחייה צפופה ביערות גשם משפיעה על ערכים אלו.

קרינה אולטרה סגולה נמדדת במיקרו וואט לסנטימטר רבוע (µW/sm2). הכמות שלו שונה מאוד בקטבים שונים, ועולה ככל שמתקרבים לקו המשווה. כמות קרינת ה-UVB בצהריים בקו המשווה היא כ-270 µW/sm2 ערך זה יורד עם השקיעה וגם עולה עם עלות השחר. בעלי חיים בסביבתם הטבעית משתזפים בעיקר בשעות הבוקר ובשקיעה, את שאר הזמן הם מבלים במקלטים, במחילותיהם או בשורשי העצים. ביערות טרופיים, רק חלק קטן מאור השמש הישיר יכול לחדור דרך צמחייה צפופה לשכבות התחתונות ולהגיע אל פני כדור הארץ.

רמת הקרינה האולטרה סגולה והאור בבית הגידול של זוחלים ודו-חיים יכולה להשתנות בהתאם למספר גורמים:

בית גידול:

באזורי יערות הגשם יש הרבה יותר צל מאשר במדבר. ביערות עבותים, לערך של קרינת UV יש טווח רחב; הרבה יותר אור שמש ישיר נופל על השכבות העליונות של היער מאשר על אדמת היער. באזורי המדבר והערבות, אין כמעט מקלטים טבעיים מאור שמש ישיר, וניתן לשפר את אפקט הקרינה על ידי השתקפות מפני השטח. ברמות הגבוהות יש עמקים שבהם אור השמש יכול לחדור רק לכמה שעות ביום.

בהיותם פעילים יותר בשעות היום, בעלי חיים יומיומיים מקבלים יותר קרינת UV מאשר מיני לילה. אבל אפילו הם לא מבלים כל היום באור שמש ישיר. מינים רבים מסתתרים במקלטים בזמן החם ביותר של היום. השיזוף מוגבל בבוקר ובערב מוקדם. באזורי אקלים שונים, מחזורי הפעילות היומי של זוחלים עשויים להיות שונים. כמה מינים של בעלי חיים ליליים יוצאים להתחמם בשמש במהלך היום למטרת ויסות חום.

קו רוחב:

העוצמה הגדולה ביותר של קרינה אולטרה סגולה היא בקו המשווה, שם השמש נמצאת במרחק הקטן ביותר מפני השטח של כדור הארץ, וקרניה עוברות את המרחק המינימלי דרך האטמוספירה. עובי שכבת האוזון באזורים הטרופיים דק יותר באופן טבעי מאשר בקווי הרוחב האמצעיים, כך שפחות קרינת UV נספגת באוזון. קווי הרוחב הקוטביים מרוחקים יותר מהשמש, והקרניים האולטרה סגולות המעטות נאלצות לעבור דרך השכבות העשירות באוזון עם הפסדים גדולים.

גובה מעל פני הים:

עוצמת קרינת ה-UV עולה עם הגובה ככל שעובי האטמוספירה הקולטת את קרני השמש פוחת.

מזג אוויר:

עננים ממלאים תפקיד רציני כמסנן לקרניים אולטרה סגולות העונות אל פני כדור הארץ. בהתאם לעובי ולצורה, הם מסוגלים לספוג עד 35 - 85% מהאנרגיה של קרינת השמש. אבל, אפילו לכסות את השמים לחלוטין, העננים לא יחסמו את הגישה של קרניים לפני השטח של כדור הארץ.

הִשׁתַקְפוּת:

משטחים מסוימים כגון חול (12%), דשא (10%) או מים (5%) מסוגלים לשקף את הקרינה האולטרה סגולה הפוגעת בהם. במקומות כאלה, עוצמת קרינת ה-UV יכולה להיות גבוהה בהרבה מהתוצאות הצפויות גם בצל.

אוֹזוֹן:

שכבת האוזון סופגת חלק מהקרינה האולטרה סגולה של השמש המופנית כלפי פני כדור הארץ. עובי שכבת האוזון משתנה במהלך השנה, והיא נעה כל הזמן.

קרינה אינפרא - אדומה - זהו סוג של קרינה אלקטרומגנטית, אשר תופסת טווח שבין 0.77 ל-340 מיקרון בספקטרום הגלים האלקטרומגנטיים. במקרה זה, הטווח שבין 0.77 ל-15 מיקרון נחשב לגלים קצרים, מ-15 ל-100 מיקרון - גל בינוני, ומ-100 ל-340 - גל ארוך.

החלק הקצר של הספקטרום צמוד לאור הנראה, והחלק הארוך מתמזג עם אזור גלי הרדיו הקצרים. לכן, לקרינה אינפרא אדום יש גם תכונות של אור נראה (מתפשטת בקו ישר, מחזירה, נשברת כמו אור נראה) וגם תכונות של גלי רדיו (היא יכולה לעבור דרך כמה חומרים אטומים לקרינה הנראית).

פולטי אינפרא אדום עם טמפרטורת פני השטח של 700 C עד 2500 C הם בעלי אורך גל של 1.55-2.55 מיקרון והם נקראים "אור" - הם קרובים יותר באורך הגל לאור הנראה, פולטים עם טמפרטורת פני השטח נמוכה יותר הם בעלי אורך גל ארוך יותר ונקראים " אפל".

מהו המקור לקרינה אינפרא אדומה?

באופן כללי, כל גוף המחומם לטמפרטורה מסוימת מקרין אנרגיה תרמית בטווח האינפרא אדום של ספקטרום הגלים האלקטרומגנטיים ויכול להעביר אנרגיה זו באמצעות העברת חום קרינה לגופים אחרים. העברת אנרגיה מתרחשת מגוף עם טמפרטורה גבוהה יותר לגוף עם טמפרטורה נמוכה יותר, בעוד לגופים שונים יש יכולות הקרנה וספיגה שונות, התלויות באופי שני הגופים, במצב פני השטח שלהם וכו'.

יישום



קרני אינפרא אדום משמשות למטרות רפואיות אם הקרינה אינה חזקה מדי. יש להם השפעה חיובית על גוף האדם. לקרני אינפרא אדום יש את היכולת להגביר את זרימת הדם המקומית בגוף, להגביר את חילוף החומרים ולהרחיב את כלי הדם.

• שלט רחוק

דיודות אינפרא אדום ופוטודיודות נמצאות בשימוש נרחב בשלטים רחוקים, מערכות אוטומציה, מערכות אבטחה וכו'. הן אינן מסיטות את תשומת ליבו של אדם בשל אי הנראות שלהן.

• בעת ציור

פולטי אינפרא אדום משמשים בתעשייה לייבוש משטחי צבע. לשיטת הייבוש באינפרא אדום יתרונות משמעותיים על פני שיטת ההסעה המסורתית. קודם כל, מדובר כמובן באפקט כלכלי. המהירות והאנרגיה המושקעים בייבוש אינפרא אדום פחותים מאלה שבשיטות מסורתיות.

• עיקור מזון

בעזרת קרינת אינפרא אדומה מעקרים מוצרי מזון לצורך חיטוי.

• חומר נגד קורוזיה

קרני אינפרא אדום מיושמות, למטרת מניעת קורוזיה של המשטחים המכוסים בלכה.

• תעשיית המזון

תכונה של השימוש בקרינה אינפרא אדומה בתעשיית המזון היא האפשרות של חדירת גל אלקטרומגנטי למוצרים נקבוביים נימיים כגון דגנים, דגנים, קמח וכו' לעומק של עד 7 מ"מ. ערך זה תלוי באופי המשטח, במבנה, בתכונות החומר ובתגובת התדר של הקרינה. לגל אלקטרומגנטי בטווח תדרים מסוים יש לא רק השפעה תרמית, אלא גם ביולוגית על המוצר, הוא עוזר להאיץ טרנספורמציות ביוכימיות בפולימרים ביולוגיים (עמילן, חלבון, שומנים). ניתן להשתמש בהצלחה במסועים לייבוש מסועים בהנחת תבואה באסנים ובתעשיית טחינת הקמח.


קרינה אולטרא - סגולה (מ אוּלְטרָה... וסגול), קרני אולטרה סגול, קרינת UV, קרינה אלקטרומגנטית בלתי נראית לעין, תופסת את האזור הספקטרלי שבין קרינת רנטגן נראית באורכי גל l 400-10 נ"מ.כל האזור קרינה אולטרא - סגולהמחולק על תנאי לקרוב (400-200 נ"מ) ומרוחקים, או ואקום (200-10 נ"מ); שם המשפחה נובע מהעובדה ש קרינה אולטרא - סגולהאזור זה נספג חזק באוויר והמחקר שלו מתבצע באמצעות מכשירים ספקטרליים ואקום.

השפעות חיוביות

במאה העשרים, הוכח לראשונה כיצד לקרינת UV השפעה מועילה על בני אדם. ההשפעה הפיזיולוגית של קרני UV נחקרה על ידי חוקרים מקומיים וזרים באמצע המאה הקודמת (G. Varshaver. G. Frank. N. Danzig, N. Galanin. N. Kaplun, A. Parfenov, E. Belikova. V דוגר, ג'יי האסר, ה' רונג', אי בייקפורד ואחרים) |1-3|. הוכח בצורה משכנעת במאות ניסויים שקרינה באזור ה-UV של הספקטרום (290-400 ננומטר) מגבירה את הטון של מערכת האדרנלין הסימפתטית, מפעילה מנגנוני הגנה, מגבירה את רמת החסינות הלא ספציפית, וגם מגבירה את ההפרשה. של מספר הורמונים. בהשפעת קרינת UV (UVR), נוצרים היסטמין וחומרים דומים, בעלי אפקט מרחיב כלי דם, מגבירים את החדירות של כלי העור. שינויים בחילוף החומרים של פחמימות וחלבונים בגוף. פעולת הקרינה האופטית משנה אוורור ריאתי - תדירות וקצב הנשימה; מגביר את חילופי הגזים, צריכת החמצן, מפעיל את הפעילות של המערכת האנדוקרינית. משמעותי במיוחד הוא תפקידה של קרינת ה-UV ביצירת ויטמין D בגוף, המחזק את מערכת השרירים והשלד ובעל אפקט אנטי-רכיטיס. ראוי לציין במיוחד שלמחסור ארוך טווח ב-UVR יכול להיות השפעות שליליות על גוף האדם, המכונה "רעב קל". הביטוי השכיח ביותר של מחלה זו הוא הפרה של חילוף החומרים המינרלים, ירידה בחסינות, עייפות וכו '.

פעולה על העור

פעולת הקרינה האולטרה סגולה על העור, החורגת מיכולת ההגנה הטבעית של העור (שיזוף) מובילה לכוויות.

חשיפה ממושכת לקרינה אולטרה סגולה תורמת להתפתחות מלנומה, סוגים שונים של סרטן עור, מזרזת הזדקנות והופעת קמטים.

בחשיפה מבוקרת של העור לקרניים אולטרה סגולות, אחד הגורמים החיוביים העיקריים הוא היווצרות ויטמין D על העור, בתנאי שהסרט השומני הטבעי נשמר עליו. שמן חלב על פני העור נחשף לאור אולטרה סגול ולאחר מכן נספג מחדש בעור. אבל אם אתה שוטף את החלב לפני היציאה לאור השמש, ויטמין D לא יכול להיווצר. אם אתה עושה אמבטיה מיד לאחר חשיפה לשמש ותשטוף את השומן, ייתכן שוויטמין D לא יספיק להיספג בעור.

פעולה על הרשתית

קרינה אולטרה סגולה אינה מורגשת לעין האנושית, אך בחשיפה אינטנסיבית היא גורמת לפגיעה קרינה אופיינית (צריבה ברשתית). אז, ב-1 באוגוסט 2008, עשרות רוסים פגעו ברשתית במהלך ליקוי חמה, למרות אזהרות רבות לגבי הסכנות שבהתבוננות בה ללא הגנה על העיניים. הם התלוננו על ירידה חדה בראייה וכתם לנגד עיניהם.

עם זאת, אולטרה סגול הכרחי ביותר עבור העין האנושית, כפי שמעידים רוב רופאי העיניים. לאור השמש יש השפעה מרגיעה על השרירים מסביב לעיניים, ממריץ את הקשתית והעצבים של העיניים ומגביר את זרימת הדם. חיזוק קבוע של עצבי הרשתית עם שיזוף, תיפטר מהתחושות הכואבות בעיניים המתרחשות בזמן אור שמש עז.


מקורות:

מכללת אוסט-קמנוגורסק לבנייה

פיתוח שיעור בפיזיקה.

נושא: "קרינת אינפרא אדום, אולטרה סגול, רנטגן"

מרצה: או.נ צ'ירצובה

אוסט-קמנוגורסק, 2014

שיעור בנושא "אינפרא אדום, אולטרה סגול, קרני רנטגן".

מטרות:1) לדעת מהי קרינת אינפרא אדום, אולטרה סגול, רנטגן; להיות מסוגל לפתור בעיות לוגיות ביישום מושגים אלו.

2) פיתוח חשיבה לוגית, התבוננות, PMD (ניתוח, סינתזה, השוואה), מיומנויות עבודה על מושג (משמעותו המילונית), דיבור, OUUN (עבודה עצמאית עם מקור מידע, בניית טבלה).

3) גיבוש השקפה מדעית (משמעות מעשית של החומר הנלמד, קשר עם המקצוע), אחריות, עצמאות, הצורך לנהל אורח חיים בריא, עמידה בתקני שחפת בפעילות מקצועית.

סוג שיעור: לימוד חומר חדש

סוג השיעור: לימוד תיאורטי

צִיוּד:מחשבים ניידים, מקרן, מצגת, סרבל לרתך

סִפְרוּת: Krongart B.A. "פיזיקה-11", חומרי אינטרנט

במהלך השיעורים.

ארגון תלמידים לכיתה.

מתכוננים לתפיסה.

אני מפנה את תשומת לב התלמידים לסרבל הרתך התלוי מולם, בונה שיחה על השאלות הבאות:

1) מאיזה חומר עשויים בגדי העבודה? (בד גומי, זמש) למה מחומרים אלו? (אני מוביל את התלמידים לתשובה "הגנה מפני קרינה תרמית (אינפרא אדום)"

2) למה מיועדת המסכה? (הגנה מפני UV).

3) התוצאה העיקרית בעבודת הרתך?(איכות התפר) כיצד ניתן לבחון את איכות הריתוך?(אחת השיטות היא זיהוי פגמים בקרני רנטגן) בשקופית אני מציג צילום של ה-x- יחידת ray והסבר בקצרה את השיטה.

אני מכריז על נושא השיעור (כותבים במחברת).

התלמידים מגבשים את מטרת השיעור.

הצבתי לתלמידים משימות לשיעור:

1) הכירו את המאפיינים הכלליים של קרינה (לפי המיקום בסולם הקרינה האלקטרומגנטית).

2) הכר את המאפיינים הכלליים של כל סוג קרינה.

3) חקרו בפירוט כל סוג קרינה.

לימוד חומר חדש.

1. אנו מבצעים את המשימה הראשונה של השיעור - אנו מתוודעים למאפיינים הכלליים של קרינה.

בשקופית "קנה מידה של קרינה אלקטרומגנטית". אנו קובעים את המיקום של כל סוג של קרינה בסולם, מנתחים את המשמעות המילונית של המילים "אינפרא אדום", "אולטרה סגול", "רנטגן". אני תומך בדוגמאות.

1. אז, סיימנו את המשימה הראשונה של השיעור, אנחנו עוברים למשימה השנייה - אנחנו מתוודעים למאפיינים הכלליים של כל סוג של קרינה. (אני מציג סרטונים על כל סוג קרינה. לאחר הצפייה אני בונה שיחה קצרה על תוכן הסרטונים).

   אז בואו נעבור למשימה השלישית של השיעור – חקר כל סוג קרינה.

התלמידים מבצעים באופן עצמאי עבודת מחקר (באמצעות מקור מידע דיגיטלי, ממלאים טבלה). אני מכריז על קריטריונים להערכה, תקנות. אני מייעץ ומסביר את הבעיות שעלו במהלך העבודה.

בסיום העבודה אנו מקשיבים לתשובותיהם של שלושה תלמידים, סוקרים את התשובות.

עֲגִינָה.

בעל פה אנו פותרים בעיות לוגיות:

1. למה יש צורך להרכיב משקפיים כהים גבוה בהרים?

2. באיזה סוג קרינה משתמשים לייבוש פירות וירקות?

מדוע רתך חובש מסיכה בזמן הריתוך? חליפת מגן?

מדוע נותנים דייסת בריום למטופל לפני בדיקת רנטגן?

מדוע הרדיולוג (כמו גם המטופל) לובשים סינרי עופרת?

מחלת מקצוע של רתכים היא קטרקט (עננות של עדשת העין). מה גורם לזה? (קרינת IR תרמית לטווח ארוך) איך להימנע?

אלקטרופטלמיה היא מחלת עיניים (מלווה בכאב חריף, כאב בעיניים, דמעות, התכווצויות עפעפיים). הסיבה למחלה זו? (פעולה של קרינת UV). איך להימנע?

הִשׁתַקְפוּת.

התלמידים עונים בכתב על השאלות הבאות:

1. מה הייתה מטרת השיעור?

   היכן משתמשים בסוגי הקרינה הנחקרים?

   איזה נזק הם יכולים לעשות?

   היכן הידע שנרכש בשיעור יועיל במקצוע שלך?

בעל פה אנו דנים בתשובות לשאלות אלו, הגיליונות נמסרים.

שיעורי בית

הכן דוח על היישום המעשי של IR, UV, קרני רנטגן (אופציונלי).

סיכום השיעור.

התלמידים מוסרים מחברות.

אני מכריז על ציונים לשיעור.

נְדָבָה.

קרינה אינפרא - אדומה.

קרינה אינפרא - אדומה - קרינה אלקטרומגנטית התופסת את האזור הספקטרלי בין הקצה האדום של האור הנראה לקרינת מיקרוגל.

התכונות האופטיות של חומרים בקרינה אינפרא אדומה שונות באופן משמעותי מתכונותיהם בקרינה הנראית לעין. לדוגמה, שכבת מים של מספר סנטימטרים אטומה לקרינה אינפרא אדומה עם λ = 1 מיקרומטר. קרינת אינפרא אדומה מהווה את רוב הקרינהמנורות ליבון, מנורות פריקת גז, כ-50% מקרינת השמש; קרינת אינפרא אדומה הנפלטת מכמה לייזרים. כדי לרשום אותו, הם משתמשים במקלטים תרמיים ופוטואלקטריים, כמו גם בחומרי צילום מיוחדים.

כל טווח הקרינה האינפרא אדום מחולק לשלושה מרכיבים:

אזור גל קצר: λ = 0.74-2.5 מיקרומטר;

אזור גל בינוני: λ = 2.5-50 מיקרומטר;

אזור גל ארוך: λ = 50-2000 מיקרומטר.

קצה הגל הארוך של טווח זה מובחן לעיתים לטווח נפרד של גלים אלקטרומגנטיים - קרינת טרה-הרץ (קרינה תת-מילימטרית).

קרינה אינפרא אדומה נקראת גם קרינה "תרמית", שכן קרינת אינפרא אדומה מחפצים מחוממים נתפסת בעור האדם כתחושת חום. במקרה זה, אורכי הגל הנפלטים מהגוף תלויים בטמפרטורת החימום: ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך אורך הגל קצר יותר ועוצמת הקרינה גבוהה יותר. ספקטרום הקרינה של גוף שחור לחלוטין בטמפרטורות נמוכות יחסית (עד כמה אלפי קלווין) נמצא בעיקר בטווח הזה. קרינת אינפרא אדומה נפלטת על ידי אטומים או יונים נרגשים.

יישום.

מכשיר לראיית לילה.

מכשיר פוטואלקטרוני ואקום להמרת תמונה של עצם בלתי נראה לעין (בספקטרום האינפרא אדום, אולטרה סגול או רנטגן) לזו הנראית לעין או להגברת בהירות התמונה הנראית.

תרמוגרפיה.

תרמוגרפיה אינפרא אדום, תמונה תרמית או וידיאו תרמי, היא דרך מדעית לקבלת תרמוגרמה - תמונה בקרני אינפרא אדום המציגה תמונה של התפלגות שדות הטמפרטורה. מצלמות תרמוגרפיות או צילום תרמי מזהות קרינה בטווח האינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי (כ-900-14000 ננומטר או 0.9-14 מיקרומטר) ועל סמך קרינה זו יוצרות תמונות המאפשרות לקבוע מקומות שחוממו יתר על המידה או מקומות מקוררים. מכיוון שקרינת אינפרא אדום נפלטת מכל העצמים שיש להם טמפרטורה, לפי הנוסחה של פלאנק לקרינת גוף שחור, התרמוגרפיה מאפשרת "לראות" את הסביבה עם או בלי אור נראה. כמות הקרינה הנפלטת מעצם גדלה ככל שהטמפרטורה שלו עולה, ולכן התרמוגרפיה מאפשרת לנו לראות הבדלי טמפרטורה. כאשר אנו מסתכלים דרך תמונה תרמית, עצמים חמים נראים טוב יותר מאלה שמקוררים לטמפרטורת הסביבה; בני אדם ובעלי חיים בעלי דם חם נראים בקלות רבה יותר בסביבה, הן ביום והן בלילה. כתוצאה מכך, ניתן לייחס את קידום השימוש בתרמוגרפיה לשירותי הצבא והביטחון.

ביות אינפרא אדום.

ראש בות אינפרא אדום - ראש בות הפועל על העיקרון של לכידת גלי אינפרא אדום הנפלטים מהמטרה הנלכדת. זהו מכשיר אופטי-אלקטרוני שנועד לזהות מטרה על רקע הסביבה ולהנפיק אות לכידה למכשיר הראייה האוטומטי (APU), וכן למדוד ולהנפיק אות של מהירות הזווית של קו הראייה ל- טייס אוטומטי.

דוד אינפרא אדום.

מכשיר חימום המפיץ חום לסביבה באמצעות קרינת אינפרא אדום. בחיי היומיום, לפעמים זה נקרא באופן לא מדויק משקף. אנרגיית הקרינה נספגת על ידי המשטחים שמסביב, הופכת לאנרגיה תרמית, מחממת אותם, אשר בתורה מפיצה חום לאוויר. זה נותן השפעה כלכלית משמעותית בהשוואה לחימום הסעה, שבו החום מושקע באופן משמעותי על חימום חלל התת-תקרה שאינו בשימוש. בנוסף, בעזרת תנורי IR, ניתן לחמם באופן מקומי רק את אותם אזורים בחדר בהם יש צורך מבלי לחמם את כל נפח החדר; ההשפעה התרמית של תנורי אינפרא אדום מורגשת מיד לאחר ההפעלה, מה שמונע חימום מוקדם של החדר. גורמים אלה מפחיתים את עלויות האנרגיה.

אסטרונומיה אינפרא אדום.

ענף של אסטרונומיה ואסטרופיזיקה החוקר עצמים בחלל הנראים בקרינה אינפרא אדומה. במקרה זה, קרינת אינפרא אדום פירושה גלים אלקטרומגנטיים באורך גל של 0.74 עד 2000 מיקרון. קרינת אינפרא אדום נמצאת בטווח שבין קרינה נראית, שאורך הגל שלה נע בין 380 ל-750 ננומטר, לבין קרינה תת-מילימטרית.

אסטרונומיה אינפרא אדום החלה להתפתח בשנות ה-30 של המאה ה-19, כמה עשורים לאחר גילוי קרינת אינפרא אדום על ידי ויליאם הרשל. בתחילה חלה התקדמות מועטה ועד תחילת המאה ה-20 לא היו גילויים של עצמים אסטרונומיים באינפרא אדום מלבד השמש והירח, אך לאחר סדרה של תגליות שהתגלו באסטרונומיה רדיו בשנות ה-50 וה-60, האסטרונומים הבינו את נוכחותם של כמות גדולה של מידע שהייתה מחוץ לטווח הנראה. מאז נוצרה אסטרונומיה אינפרא אדום מודרנית.

ספקטרוסקופיה אינפרא אדומה.

ספקטרוסקופיה אינפרא אדום - ענף של ספקטרוסקופיה המכסה את אזור אורך הגל הארוך של הספקטרום (> 730 ננומטר מעבר לגבול האדום של האור הנראה). ספקטרום אינפרא אדום נוצר כתוצאה מתנועת רטט (חלקית סיבובית) של מולקולות, כלומר, כתוצאה ממעברים בין רמות רטט של המצב האלקטרוני הקרקעי של מולקולות. קרינת IR נספגת על ידי גזים רבים, למעט כגון O2, N2, H2, Cl2 וגזים מונוטומיים. הספיגה מתרחשת באורך גל אופייני לכל גז ספציפי, עבור CO, למשל, זהו אורך הגל של 4.7 מיקרון.

באמצעות ספקטרום ספיגת אינפרא אדום ניתן לקבוע מבנה של מולקולות של חומרים אורגניים (ואנאורגניים) שונים עם מולקולות קצרות יחסית: אנטיביוטיקה, אנזימים, אלקלואידים, פולימרים, תרכובות מורכבות ועוד. ספקטרום רטט של מולקולות של חומרים אורגניים (ואנאורגניים) שונים עם מולקולות ארוכות יחסית (חלבונים, שומנים, פחמימות, DNA, RNA וכו') נמצאים בטווח הטרה-הרץ, כך שניתן לבסס את המבנה של מולקולות אלו באמצעות ספקטרומטרים של תדר רדיו בתחום ה-terahertz. לפי מספר ומיקומם של הפסגות בספקטרום הספיגה של IR, ניתן לשפוט את אופי החומר (ניתוח איכותי), ולפי עוצמת פסי הספיגה, כמות החומר (ניתוח כמותי). המכשירים העיקריים הם סוגים שונים של ספקטרומטרים אינפרא אדום.

ערוץ אינפרא אדום.

ערוץ אינפרא אדום הוא ערוץ העברת נתונים שאינו דורש חיבורים קוויים לצורך פעולתו. בטכנולוגיית המחשוב משתמשים בו לרוב לחיבור מחשבים עם מכשירים היקפיים (ממשק IrDA), בניגוד לערוץ הרדיו, ערוץ האינפרא אדום אינו רגיש להפרעות אלקטרומגנטיות, וזה מאפשר שימוש בתנאים תעשייתיים. החסרונות של ערוץ האינפרא אדום כוללים את העלות הגבוהה של מקלטים ומשדרים, המצריכים המרת אות חשמלי לאינפרא אדום ולהיפך, וכן קצבי שידור נמוכים (בדרך כלל אינם עולים על 5-10 Mbps, אך בעת שימוש בלייזרי אינפרא אדום. , אפשריות מהירויות גבוהות משמעותית). בנוסף, סודיות המידע המועבר אינו מובטח. בתנאי קו ראייה, ערוץ אינפרא אדום יכול לספק תקשורת למרחקים של מספר קילומטרים, אך הוא נוח ביותר לחיבור מחשבים הממוקמים באותו חדר, כאשר השתקפויות מקירות החדר מספקות חיבור יציב ואמין. הטופולוגיה הטבעית ביותר כאן היא ה"אוטובוס" (כלומר, האות המשודר מתקבל בו זמנית על ידי כל המנויים). ברור שעם כל כך הרבה חסרונות, לא ניתן היה לעשות שימוש נרחב בערוץ האינפרא אדום.

הרפואה

קרני אינפרא אדום משמשות בפיזיותרפיה.

שלט רחוק

דיודות אינפרא אדום ופוטודיודות נמצאות בשימוש נרחב בשלטים רחוקים, מערכות אוטומציה, מערכות אבטחה, כמה טלפונים ניידים (יציאת אינפרא אדום) וכו'. קרני אינפרא אדום אינן מסיטות את תשומת ליבו של אדם בשל אי נראותן.

מעניין שקרינת האינפרה האדומה של שלט רחוק ביתי נקלטת בקלות באמצעות מצלמה דיגיטלית.

בעת ציור

פולטי אינפרא אדום משמשים בתעשייה לייבוש משטחי צבע. לשיטת הייבוש באינפרא אדום יתרונות משמעותיים על פני שיטת ההסעה המסורתית. קודם כל, מדובר כמובן באפקט כלכלי. המהירות והאנרגיה המושקעים בייבוש אינפרא אדום פחותים מאלה שבשיטות מסורתיות.

עיקור מזון

בעזרת קרינת אינפרא אדומה מעקרים מוצרי מזון לצורך חיטוי.

חומר נגד קורוזיה

קרני אינפרא אדום משמשות למניעת קורוזיה של משטחים מצופים בלכה.

תעשיית המזון

תכונה של השימוש בקרינה אינפרא אדומה בתעשיית המזון היא האפשרות של חדירת גל אלקטרומגנטי למוצרים נקבוביים נימיים כגון דגנים, דגנים, קמח וכו' לעומק של עד 7 מ"מ. ערך זה תלוי באופי המשטח, במבנה, בתכונות החומר ובתגובת התדר של הקרינה. לגל אלקטרומגנטי בטווח תדרים מסוים יש לא רק השפעה תרמית, אלא גם ביולוגית על המוצר, הוא עוזר להאיץ טרנספורמציות ביוכימיות בפולימרים ביולוגיים (עמילן, חלבון, שומנים). ניתן להשתמש בהצלחה במסועים לייבוש מסועים בהנחת תבואה באסנים ובתעשיית טחינת הקמח.

בנוסף, קרינה אינפרא אדום נמצאת בשימוש נרחב עבורחימום חללו רְחוֹברווחים. תנורי אינפרא אדום משמשים לארגון חימום נוסף או ראשי בחצרים (בתים, דירות, משרדים וכו'), כמו גם לחימום מקומי של שטח חיצוני (בתי קפה ברחוב, גזיבו, מרפסות).

החיסרון הוא חוסר אחידות גדול יותר באופן משמעותי של חימום, אשר לחלוטין לא מקובל במספר תהליכים טכנולוגיים.

בודק כסף לאותנטיות

פולט האינפרא אדום משמש במכשירים לבדיקת כסף. מיושם על השטר כאחד ממרכיבי האבטחה, דיו מטאמרי מיוחד ניתן לראות רק בטווח האינפרא אדום. גלאי מטבעות אינפרא אדום הם המכשירים נטולי השגיאות ביותר לבדיקת אותנטיות של כסף. הנחת תגי אינפרא אדום על שטרות, בניגוד לאלו האולטרה סגולים, היא יקרה לזייפנים ולכן אינה משתלמת מבחינה כלכלית. לכן, גלאי שטרות עם פולט IR מובנה, כיום, הם ההגנה האמינה ביותר מפני זיוף.

מפגע בריאותי!!!

קרינת אינפרא אדום חזקה מאוד במקומות של חום גבוה עלולה לייבש את הקרום הרירי של העיניים. זה מסוכן ביותר כאשר הקרינה אינה מלווה באור נראה. במצבים כאלה, יש צורך להרכיב משקפי מגן מיוחדים לעיניים.

כדור הארץ כפולט אינפרא אדום

פני השטח והעננים של כדור הארץ סופגים קרינה נראית ובלתי נראית מהשמש ומקרינים מחדש את רוב האנרגיה בצורה של קרינה אינפרא אדומה בחזרה לאטמוספירה. חומרים מסוימים באטמוספירה, בעיקר טיפות מים ואדי מים, אך גם פחמן דו חמצני, מתאן, חנקן, גופרית הקספלואוריד וכלורופלואורי פחמנים, סופגים את קרינת האינפרה האדומה הזו ומקרינים אותה מחדש לכל הכיוונים, כולל חזרה לכדור הארץ. כך, אפקט החממה שומר על חום האוויר והמשטח יותר מאשר אם לא היו בולמי אינפרא אדום באטמוספירה.

קרינת רנטגן

קרינת רנטגן - גלים אלקטרומגנטיים, שאנרגיית הפוטונים שלהם נמצאת על סולם הגלים האלקטרומגנטיים בין קרינה אולטרה סגולה לקרינת גמא, התואמת אורכי גל מ-10-2 עד 102 Å (מ-10-12 עד 10-8 מ')

מקורות מעבדה

צינורות רנטגן

קרני רנטגן מיוצרות על ידי האצה חזקה של חלקיקים טעונים (bremsstrahlung), או על ידי מעברי אנרגיה גבוהה בקליפות האלקטרונים של אטומים או מולקולות. שתי ההשפעות משמשות בצינורות רנטגן. האלמנטים המבניים העיקריים של צינורות כאלה הם קתודה מתכת ואנודה (שנקראה בעבר גם אנטי-קתודה). בצינורות רנטגן, האלקטרונים הנפלטים מהקתודה מואצים על ידי ההבדל בפוטנציאל החשמלי בין האנודה לקתודה (לא נפלטים קרני רנטגן כי התאוצה נמוכה מדי) ופוגעים באנודה, שם הם מואטים בפתאומיות. במקרה זה, קרינת רנטגן נוצרת עקב bremsstrahlung, ואלקטרונים נדפקים בו זמנית מקליפות האלקטרונים הפנימיות של אטומי האנודה. חללים ריקים בקליפות תפוסים על ידי אלקטרונים אחרים של האטום. במקרה זה, קרינת רנטגן נפלטת עם ספקטרום אנרגיה המאפיין את חומר האנודה (קרינה אופיינית, התדרים נקבעים לפי חוק מוסלי: כאשר Z הוא המספר האטומי של יסוד האנודה, A ו-B הם קבועים לערך מסוים של המספר הקוונטי העיקרי n של מעטפת האלקטרונים). כיום האנודות עשויות בעיקר מקרמיקה, והחלק בו פוגעים האלקטרונים עשוי מוליבדן או נחושת.

צינור קרוקס

בתהליך האצה-האטה רק כ-1% מהאנרגיה הקינטית של אלקטרון עוברת לקרני רנטגן, 99% מהאנרגיה מומרת לחום.

מאיצי חלקיקים

ניתן לקבל קרני רנטגן גם במאיצי חלקיקים. קרינת סינכרוטרון כביכול מתרחשת כאשר מוסטת קרן של חלקיקים בשדה מגנטי, וכתוצאה מכך הם חווים תאוצה בכיוון המאונך לתנועתם. לקרינת סינכרוטרון יש ספקטרום רציף עם גבול עליון. עם פרמטרים שנבחרו כהלכה (גודל השדה המגנטי ואנרגיה של החלקיקים), ניתן לקבל קרני רנטגן גם בספקטרום של קרינת סינכרוטרון.

השפעה ביולוגית

קרני רנטגן מייננות. זה משפיע על רקמות של אורגניזמים חיים ויכול לגרום למחלת קרינה, כוויות קרינה וגידולים ממאירים. מסיבה זו, יש לנקוט באמצעי הגנה בעת עבודה עם קרני רנטגן. מאמינים כי הנזק עומד ביחס ישר למינון הקרינה הנקלט. קרינת רנטגן היא גורם מוטגני.

הַרשָׁמָה

אפקט זוהר. קרני רנטגן עלולות לגרום לחומרים מסוימים להאיר (פלואורסצנטי). אפקט זה משמש באבחון רפואי במהלך פלואורוסקופיה (צפייה בתמונה על מסך פלורסנט) וצילום רנטגן (רדיוגרפיה). סרטי צילום רפואיים משמשים בדרך כלל בשילוב עם מסכים מתעצמים, הכוללים זרחנים של קרני רנטגן, הזוהרים בפעולת קרני רנטגן ומאירים את אמולסיית הצילום הרגישה לאור. השיטה לקבלת תמונה בגודל טבעי נקראת רדיוגרפיה. עם פלואורוגרפיה, התמונה מתקבלת בקנה מידה מופחת. ניתן לחבר את החומר הזוהר (סינטילטור) אופטית לגלאי אור אלקטרוני (שפופרת פוטו-מכפיל, פוטודיודה וכו'), המכשיר המתקבל נקרא גלאי נצנוץ. הוא מאפשר לרשום פוטונים בודדים ולמדוד את האנרגיה שלהם, שכן האנרגיה של הבזק נצנוץ פרופורציונלית לאנרגיה של פוטון שנקלט.

אפקט צילומי. קרני רנטגן, כמו גם אור רגיל, מסוגלים להאיר ישירות את התחליב הצילום. עם זאת, ללא שכבת הפלורסנט, זה דורש פי 30-100 מהחשיפה (כלומר מינון). לשיטה זו (המכונה רדיוגרפיה ללא מסך) יש יתרון של תמונות חדות יותר.

בגלאי מוליכים למחצה, קרני רנטגן מייצרות זוגות אלקטרונים-חורים בצומת p-n של דיודה המחוברת בכיוון החסימה. במקרה זה, זורם זרם קטן, אשר משרעתו פרופורציונלית לאנרגיה ולעוצמת קרינת הרנטגן המתרחשת. במצב הדופק, ניתן לרשום פוטוני רנטגן בודדים ולמדוד את האנרגיה שלהם.

ניתן לרשום פוטוני רנטגן בודדים גם באמצעות גלאים מלאי גז של קרינה מייננת (מונה גייגר, תא פרופורציונלי וכו').

יישום

בעזרת צילומי רנטגן ניתן "להאיר" את גוף האדם, וכתוצאה מכך ניתן לקבל תמונה של העצמות, ובמכשירים מודרניים, של האיברים הפנימיים (ראה גםרדיוגרפיהו פלואורוסקופיה). זה משתמש בעובדה שליסוד סידן (Z=20) הכלול בעיקר בעצמות יש מספר אטומי גדול בהרבה מהמספרים האטומיים של היסודות המרכיבים רקמות רכות, כלומר מימן (Z=1), פחמן (Z=6 ), חנקן (Z=7), חמצן (Z=8). בנוסף למכשירים קונבנציונליים שנותנים הקרנה דו מימדית של האובייקט הנבדק, ישנם טומוגרפים מחושבים המאפשרים לקבל תמונה תלת מימדית של האיברים הפנימיים.

זיהוי פגמים במוצרים (מסילות, ריתוכים וכו') באמצעות קרני רנטגן נקראזיהוי פגמים בקרני רנטגן.

במדעי החומרים, קריסטלוגרפיה, כימיה וביוכימיה, קרני רנטגן משמשות להבהרת מבנה החומרים ברמה האטומית באמצעות פיזור עקיפה של קרני רנטגן (ניתוח עקיפה של קרני רנטגן). דוגמה מפורסמת היא קביעת מבנה ה-DNA.

ניתן להשתמש בקרני רנטגן כדי לקבוע את ההרכב הכימי של חומר. במיקרו-גשושית קרן אלקטרונים (או במיקרוסקופ אלקטרונים), החומר המנותח מוקרן באלקטרונים, בעוד האטומים מיוננים ופולטים קרינת רנטגן אופיינית. ניתן להשתמש בקרני רנטגן במקום אלקטרונים. שיטה אנליטית זו נקראתניתוח קרני רנטגן.

שדות תעופה משתמשים באופן פעילאינטרוסקופים לטלוויזיה רנטגן, המאפשר לך לצפות בתכולת כבודת היד והמטען על מנת לזהות חזותית חפצים מסוכנים על מסך הצג.

טיפול רנטגן- קטע של הקרנות המכסה את התיאוריה והפרקטיקה של שימוש טיפולי בקרני רנטגן שנוצרו במתח על צינור רנטגן של 20-60 קילו וולט ומרחק מוקד עור של 3-7 ס"מ (רדיותרפיה לטווח קצר) או במתח של 180-400 קילו וולט ובמרחק מוקד עור של 30 -150 ס"מ (רדיותרפיה מרחוק). טיפול רנטגן מתבצע בעיקר עם גידולים הממוקמים באופן שטחי ועם כמה מחלות אחרות, כולל מחלות עור (צילומי רנטגן אולטרה-soft of Bucca).

צילומי רנטגן טבעיים

על פני כדור הארץ נוצרת קרינה אלקטרומגנטית בתחום קרני הרנטגן כתוצאה מיינון אטומים על ידי קרינה המתרחשת בזמן התפרקות רדיואקטיבית, כתוצאה מהשפעת קומפטון של קרינת גמא המתרחשת במהלך תגובות גרעיניות, וגם על ידי קרינה קוסמית. . ריקבון רדיואקטיבי מוביל גם לפליטה ישירה של קוונטות קרני רנטגן אם היא גורמת לסידור מחדש של מעטפת האלקטרונים של האטום המתכלה (לדוגמה, במהלך לכידת אלקטרונים). קרינת רנטגן המופיעה על גרמי שמיים אחרים אינה מגיעה אל פני כדור הארץ, שכן היא נספגת לחלוטין באטמוספירה. הוא נחקר באמצעות טלסקופי רנטגן לווייניים כמו צ'נדרה ו-XMM-Newton.

אחת השיטות העיקריות לבדיקה לא הרסנית היא שיטת השליטה הרדיוגרפית (RK) -זיהוי פגמים בקרני רנטגן. בקרה מסוג זה נמצא בשימוש נרחב לבדיקת איכות צינורות טכנולוגיים, מבני מתכת, ציוד טכנולוגי, חומרים מרוכבים בתעשיות השונות ובמתחם הבנייה. בקרת קרני רנטגן משמשת היום באופן פעיל לאיתור פגמים שונים בריתוכים ומפרקים. שיטת הרדיוגרפיה לבדיקת מפרקים מרותכים (או זיהוי פגמים בקרני רנטגן) מתבצעת בהתאם לדרישות GOST 7512-86.

השיטה מבוססת על קליטה שונה של קרני רנטגן על ידי חומרים, ומידת הספיגה תלויה ישירות במספר האטומי של היסודות ובצפיפות המדיום של חומר מסוים. נוכחותם של פגמים כמו סדקים, תכלילים של חומרים זרים, סיגים ונקבוביות מובילה לכך שקרני הרנטגן מוחלשות במידה זו או אחרת. על ידי רישום עוצמתם באמצעות בקרת קרני רנטגן, ניתן לקבוע את נוכחותם, כמו גם את המיקום של אי-הומוגניות חומרים שונים.

תכונות עיקריות של בקרת רנטגן:

היכולת לזהות פגמים כאלה שאינם ניתנים לגילוי בכל שיטה אחרת - למשל, לא הלחמות, קונכיות ואחרות;

אפשרות של לוקליזציה מדויקת של הפגמים שזוהו, המאפשרת לתקן במהירות;

האפשרות להעריך את גודל הקמור והקיעור של חרוזי חיזוק הריתוך.

קרינת UV

קרינה אולטרא - סגולה (קרני אולטרה סגול, קרינת UV) - קרינה אלקטרומגנטית התופסת את הטווח הספקטרלי שבין קרינה נראית לקרינת רנטגן. אורכי גל של קרינת UV נעים בטווח שבין 10 ל-400 ננומטר (7.5 1014-3 1016 הרץ). המונח מגיע מ-lat. אולטרה - מעל, מעבר וסגול. בדיבור בדיבור, ניתן להשתמש גם בשם "אולטרה סגול".

השפעה על בריאות האדם .

ההשפעות הביולוגיות של קרינה אולטרה סגולה בשלושת האזורים הספקטרליים שונים באופן משמעותי, ולכן ביולוגים מבחינים לפעמים בטווחים הבאים כחשובים ביותר בעבודתם:

קרני UV-A בקרבת אולטרה סגול (UVA, 315-400 ננומטר)

קרני UV-B (UVB, 280-315 ננומטר)

אולטרה סגול רחוק, קרני UV-C (UVC, 100-280nm)

כמעט כל ה-UVC וכ-90% UVB נספגים באוזון, כמו גם באדי מים, חמצן ופחמן דו חמצני כאשר אור השמש עובר באטמוספירה של כדור הארץ. קרינה מטווח UVA נספגת בצורה חלשה למדי באטמוספירה. לכן, הקרינה המגיעה לפני כדור הארץ מכילה חלק גדול מה-UVA הקרוב לאולטרה סגול וחלק קטן - UVB.

מעט מאוחר יותר, בעבודות (O. G. Gazenko, Yu. E. Nefedov, E. A. Shepelev, S. N. Zalogueev, N. E. Panferova, I. V. Anisimova), ההשפעה הספציפית של קרינה אושרה ברפואת החלל. קרינת UV מניעתית הוכנסה לתרגול של טיסות לחלל יחד עם ההנחיות (MU) 1989 "הקרנה אולטרה סגולה מניעתית של אנשים (באמצעות מקורות מלאכותיים של קרינת UV)". שני המסמכים מהווים בסיס אמין לשיפור נוסף של מניעת UV.

פעולה על העור

חשיפה של העור לקרינה אולטרה סגולה החורגת מיכולת ההגנה הטבעית של העור להשתזף גורמת לכוויות.

קרינה אולטרה סגולה יכולה להוביל להיווצרות מוטציות (מוטגנזה אולטרה סגולה). היווצרות מוטציות, בתורה, עלולה לגרום לסרטן העור, מלנומה של העור והזדקנות מוקדמת.

פעולה על העיניים

קרינה אולטרה סגולה בטווח הגלים הבינוני (280-315 ננומטר) כמעט ואינה מורגשת לעין האנושית ונספגת בעיקר באפיתל הקרנית, שעם הקרנה עזה גורמת לנזקי קרינה - כוויות בקרנית (אלקטרופטלמיה). זה מתבטא על ידי דמעות מוגברת, פוטופוביה, בצקת של אפיתל הקרנית, blepharospasm. כתוצאה מתגובה בולטת של רקמות העין לאולטרה סגול, השכבות העמוקות (סטרומה הקרנית) אינן מושפעות, מכיוון שגוף האדם מבטל באופן רפלקסיבי את השפעות האולטרה סגול על איברי הראייה, רק האפיתל מושפע. לאחר התחדשות האפיתל, הראייה, ברוב המקרים, משוחזרת לחלוטין. אולטרה סגול רך גל ארוך (315-400 ננומטר) נתפס על ידי הרשתית כאור סגול חלש או אפרפר-כחול, אך נשמר כמעט לחלוטין על ידי העדשה, במיוחד אצל אנשים בגיל העמידה וקשישים. חולים שהושתלו בעדשות מלאכותיות מוקדמות החלו לראות אור אולטרה סגול; דגימות מודרניות של עדשות מלאכותיות אינן מאפשרות אולטרה סגול לעבור. אולטרה סגול גלי קצר (100-280 ננומטר) יכול לחדור לרשתית. מכיוון שקרינה אולטרה סגולה קצרה מלווה בדרך כלל בקרינה אולטרה סגולה מטווחים אחרים, עם חשיפה עזה לעיניים, תתרחש הרבה מוקדם יותר כוויה בקרנית (אלקטרופטלמיה), שתשלול את השפעת הקרינה האולטרה סגולה על הרשתית מהסיבות הנ"ל. בתרגול עיניים קליני, הסוג העיקרי של נזק לעיניים הנגרם מקרינה אולטרה סגולה הוא צריבה בקרנית (אלקטרופתלמיה).

הגנה על העיניים

כדי להגן על העיניים מההשפעות המזיקות של קרינה אולטרה סגולה, נעשה שימוש במשקפי מגן מיוחדים החוסמים עד 100% מהקרינה האולטרה סגולה ושקופות בספקטרום הנראה. ככלל, העדשות של משקפיים כאלה עשויות מפלסטיק מיוחד או פוליקרבונט.

סוגים רבים של עדשות מגע מציעות גם הגנה של 100% UV (הסתכל על תווית האריזה).

מסננים לקרניים אולטרה סגולות הם מוצקים, נוזליים וגזים. לדוגמה, זכוכית רגילה אטומה ב-λ< 320 нм; в более коротковолновой области прозрачны лишь специальные сорта стекол (до 300-230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит - до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику - вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

מקורות UV

מעיינות טבעיים

המקור העיקרי לקרינה אולטרה סגולה בכדור הארץ הוא השמש. היחס בין עוצמת קרינת UV-A ל-UV-B, הכמות הכוללת של קרניים אולטרה סגולות המגיעות לפני השטח של כדור הארץ, תלוי בגורמים הבאים:

על ריכוז האוזון האטמוספרי מעל פני כדור הארץ (ראה חורי אוזון)

מגובה השמש מעל האופק

מגובה מעל פני הים

מפיזור אטמוספרי

מכיסוי עננים

על מידת ההחזרה של קרני UV מפני השטח (מים, אדמה)

שתי מנורות פלורסנט אולטרה סגול, שתי המנורות פולטות "אורך גל ארוך" (UV-A) אורכי גל הנעים בין 350 ל-370 ננומטר

מנורת DRL ללא נורה היא מקור רב עוצמה לקרינה אולטרה סגולה. מסוכן לעיניים ולעור במהלך הפעולה.

מקורות מלאכותיים

הודות ליצירה ושיפור של מקורות מלאכותיים לקרינת UV, שהלכו במקביל לפיתוח מקורות חשמליים לאור נראה, מוענקים כיום מומחים העוסקים בקרינת UV ברפואה, מוסדות מניעה, סניטריים והיגייניים, חקלאות וכו'. עם הזדמנויות גדולות משמעותית מאשר בשימוש בקרינת UV טבעית. הפיתוח והייצור של מנורות UV עבור מתקנים פוטו-ביולוגיים (UFBD) מתבצע כיום על ידי מספר מחברות מנורות החשמל הגדולות ואחרות. בניגוד למקורות תאורה, למקורות קרינת UV, ככלל, יש ספקטרום סלקטיבי, שנועד להשיג את האפקט המרבי האפשרי עבור תהליך FB מסוים. סיווג של UV IS מלאכותי לפי תחומי יישום, שנקבע באמצעות ספקטרום הפעולה של תהליכי FB המתאימים עם טווחי ספקטרלי UV מסוימים:

מנורות אריתמה פותחו בשנות ה-60 כדי לפצות על "מחסור UV" של קרינה טבעית, ובמיוחד להעצים את תהליך הסינתזה הפוטוכימית של ויטמין D3 בעור האדם ("אפקט אנטי-רכיטיס").

בשנות ה-70 וה-80, LLs אריתמיות, מלבד מוסדות רפואיים, שימשו ב"פוטריה" מיוחדות (למשל לכורים ולעובדי מכרות), במבני ציבור ותעשיה נפרדים באזורי הצפון, וגם להקרנת חיות משק צעירות. .

ספקטרום LE30 שונה בתכלית מהספקטרום הסולארי; אזור B אחראי על רוב הקרינה באזור ה-UV, קרינה בעלת אורך גל λ< 300нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305-315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на коньюктиву (слизистую оболочку глаза). Отметим, что в номенклатуре УФ ИИ фирмы Philips присутствуют ЛЛ типа TL12 с предельно близкими к ЛЭ30 спектральными характеристиками, которые наряду с более «жесткой» УФ ЛЛ типа TL01 используются в медицине для лечения фотодерматозов. Диапазон существующих УФ ИИ, которые используются в фототерапевтических установках, достаточно велик; наряду с указанными выше УФ ЛЛ, это лампы типа ДРТ или специальные МГЛ зарубежного производства, но с обязательной фильтрацией УФС излучения и ограничением доли УФВ либо путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

במדינות מרכז וצפון אירופה, כמו גם ברוסיה, נעשה שימוש נרחב במערכת UV מסוג "סולריום מלאכותי", המשתמשות ב-UV LL, הגורמים להיווצרות מהירה למדי של שיזוף. בספקטרום ה"שיזוף" UV LL שולטת קרינה "רכה" באזור ה-UVA. חלקו של UVB מוסדר בקפדנות, תלוי בסוג המתקנים וסוג העור (באירופה ישנם 4 סוגי עור אנושי מ" Celtic" ל"ים תיכוני") והוא 1-5% מסך קרינת ה-UV. LLs לשיזוף זמינים בגרסאות סטנדרטיות וקומפקטיות עם הספק מ-15 עד 160 W ואורך מ-30 עד 180 ס"מ.

הפסיכיאטר האמריקני אלפרד לוי תיאר ב-1980 את השפעתו של "דיכאון חורף", שמסווג כיום כמחלה וקיצור של SAD (Seasonal Affective Disorder - Seasonal Affective Disorder) המחלה קשורה בחוסר השדמה, כלומר, אור טבעי. לפי מומחים, ~ 10-12% מאוכלוסיית העולם סובלים מתסמונת SAD, ובעיקר תושבי מדינות חצי הכדור הצפוני. ידועים נתונים לארה"ב: בניו יורק - 17%, באלסקה - 28%, אפילו בפלורידה - 4%. עבור המדינות הנורדיות, הנתונים נעים בין 10 ל-40%.

בשל העובדה ש-SAD הוא ללא ספק אחד הביטויים של "כשל סולארי", החזרה של עניין למנורות המכונה "ספקטרום מלא" היא בלתי נמנעת, אשר משחזרת במדויק את ספקטרום האור הטבעי לא רק בגלוי, אלא גם באזור UV. מספר חברות זרות כללו LLs ספקטרום מלא במגוון המוצרים שלהם, לדוגמה, חברות Osram ו- Radium מייצרות מכשירי UV IR דומים בהספקים של 18, 36 ו-58 W תחת השמות, בהתאמה, "Biolux" ו-"Biosun ", שהמאפיינים הספקטרליים שלהם כמעט חופפים. מנורות אלו, כמובן, אינן בעלות "אפקט אנטי-רכיטי", אך הן מסייעות להעלים מספר תסמונות שליליות אצל אנשים הקשורים לבריאות לקויה בתקופת הסתיו-חורף ויכולות לשמש גם למטרות מניעה במוסדות חינוך. , בתי ספר, גני ילדים, מפעלים ומוסדות כדי לפצות" רעב קל. יחד עם זאת, יש לזכור כי ל-LLs של "ספקטרום מלא" בהשוואה ל-LLs בעלי צבעוניות ל-LBs יש יעילות אור פחותה בכ-30%, מה שיוביל בהכרח לעלייה בעלויות האנרגיה וההון במתקן התאורה וההקרנה. מתקנים כאלה חייבים להיות מתוכננים ומופעלים בהתאם לדרישות CTES 009/E:2002 "בטיחות פוטוביולוגית של מנורות ומערכות מנורות".

נמצא שימוש רציונלי מאוד ל-UFLL, שספקטרום הפליטה שלו עולה בקנה אחד עם ספקטרום הפעולה של הפוטוטקסיס של כמה סוגים של מזיקים מעופפים (זבובים, יתושים, עש וכו'), שיכולים להיות נשאים של מחלות וזיהומים, להוביל לקלקול. של מוצרים ומוצרים.

UV LLs אלו משמשים כמנורות מושכות במלכודות אור מיוחדות המותקנות בבתי קפה, מסעדות, מפעלי תעשיית המזון, חוות משק ועופות, מחסני בגדים וכו'.

מנורת כספית-קוורץ

מנורות פלורסנט "אור יום" (יש להן רכיב UV קטן מספקטרום הכספית)

אקסלמפ

דיודה פולטת אור

תהליך יינון בקשת חשמלית (במיוחד תהליך ריתוך מתכות)

מקורות לייזר

ישנם מספר לייזרים הפועלים באזור האולטרה סגול. הלייזר מאפשר לקבל קרינה קוהרנטית בעוצמה גבוהה. עם זאת, אזור האולטרה סגול קשה ליצירת לייזר, ולכן אין כאן מקורות חזקים כמו בטווחים הנראים והאינפרא אדום. לייזרים אולטרה סגולים מוצאים את היישום שלהם בספקטרומטריית מסה, מיקרודיסקציה בלייזר, ביוטכנולוגיה ומחקר מדעי אחר, במיקרוכירורגיה של העיניים (LASIK), לאבלציה בלייזר.

כמדיום פעיל בלייזרים אולטרה סגולים, ניתן להשתמש בגזים (לדוגמה, לייזר ארגון, לייזר חנקן, לייזר אקצימר וכו'), גזים אינרטיים מעובים, גבישים מיוחדים, מבצבצים אורגניים או אלקטרונים חופשיים המתפשטים בגלגול. .

ישנם גם לייזרים אולטרה סגולים המשתמשים באפקטים של אופטיקה לא ליניארית כדי ליצור את ההרמונית השנייה או השלישית בתחום האולטרה סגול.

בשנת 2010 הודגם לראשונה לייזר אלקטרוני חופשי, המייצר פוטונים קוהרנטיים באנרגיה של 10 eV (אורך הגל המתאים הוא 124 ננומטר), כלומר בתחום האולטרה-סגול בוואקום.

פירוק פולימרים וצבעים

פולימרים רבים המשמשים במוצרי צריכה מתכלים כאשר הם נחשפים לאור UV. כדי למנוע פירוק, מוסיפים לפולימרים כאלה חומרים מיוחדים המסוגלים לספוג UV, מה שחשוב במיוחד כאשר המוצר חשוף לאור שמש ישיר. הבעיה מתבטאת בהעלמת הצבע, הכתמה של פני השטח, סדקים ולעיתים בהרס מוחלט של המוצר עצמו. קצב ההרס גדל עם זמן החשיפה ועוצמת אור השמש.

האפקט המתואר ידוע בשם יישון UV והוא אחד מזני ההזדקנות הפולימריים. פולימרים רגישים כוללים תרמופלסטיים כגון פוליפרופילן, פוליאתילן, פולימתיל מתאקרילט (זכוכית אורגנית) וכן סיבים מיוחדים כגון סיבי ארמיד. ספיגת UV מובילה להרס של שרשרת הפולימר ואובדן חוזק במספר נקודות במבנה. פעולת ה-UV על פולימרים משמשת בננו-טכנולוגיות, השתלה, ליתוגרפיה של קרני רנטגן ותחומים אחרים כדי לשנות את המאפיינים (חספוס, הידרופוביות) של פני השטח של פולימרים. לדוגמה, השפעת ההחלקה של ואקום אולטרה סגול (VUV) על פני השטח של פולימתיל מתאקרילט ידועה.

היקף היישום

אור שחור

יונה דואה מופיעה בכרטיסי אשראי של VISA תחת אור UV

מנורת אור שחור היא מנורה הפולטת בעיקר באזור האולטרה סגול באורך הגל הארוך של הספקטרום (טווח UVA) ומפיקה מעט מאוד אור נראה.

כדי להגן על מסמכים מפני זיוף, הם מסופקים לעתים קרובות עם תוויות UV הנראות רק בתנאי אור UV. רוב הדרכונים, כמו גם שטרות כסף של מדינות שונות, מכילים אלמנטים ביטחוניים בצורת צבע או חוטים שזוהרים באור אולטרה סגול.

הקרינה האולטרה סגולה הניתנת על ידי מנורות אור שחור היא מתונה למדי ויש לה השפעה שלילית פחות חמורה על בריאות האדם. עם זאת, בעת שימוש במנורות אלו בחדר חשוך, קיימת סכנה מסוימת הקשורה דווקא לקרינה לא משמעותית בספקטרום הנראה. זאת בשל העובדה שבחושך האישון מתרחב וחלק גדול יחסית מהקרינה חודר בחופשיות לרשתית.

עיקור על ידי קרינה אולטרה סגולה

חיטוי אוויר ומשטחים

מנורת קוורץ המשמשת לעיקור במעבדה

מנורות אולטרה סגול משמשות לעיקור (חיטוי) של מים, אוויר ומשטחים שונים בכל תחומי הפעילות האנושית. במנורות הלחץ הנמוך הנפוצות ביותר, כמעט כל ספקטרום הפליטה נופל באורך גל של 253.7 ננומטר, מה שמתאים לשיא של עקומת היעילות החיידקית (כלומר, יעילות ספיגת ה-UV על ידי מולקולות DNA). שיא זה הוא בסביבות אורך הגל של 253.7 ננומטר, אשר לו ההשפעה הגדולה ביותר על ה-DNA, אך חומרים טבעיים (למשל מים) מעכבים את חדירת ה-UV.

קרינת UV קוטל חיידקים באורכי גל אלו גורמת לדימריזציה של תימין במולקולות DNA. הצטברות של שינויים כאלה ב-DNA של מיקרואורגניזמים מובילה להאטה בהתרבותם והכחדתם. מנורות אולטרה סגול קוטלי חיידקים משמשות בעיקר במכשירים כגון מקרינים קוטלי חיידקים ומחזירי חיידקים.

לטיפול אולטרה סגול במים, אוויר ומשטחים אין השפעה ממושכת. היתרון של תכונה זו הוא שהשפעות מזיקות על בני אדם ובעלי חיים אינן נכללות. במקרה של טיפול בשפכים ב-UV, צמחיית מקווי המים אינה מושפעת מהזרמות, כמו למשל בהזרמת מים שטופלו בכלור, אשר ממשיכים להרוס חיים זמן רב לאחר השימוש במכון הטיהור.

מנורות אולטרה סגולות עם אפקט קוטל חיידקים בחיי היומיום מכונה לעתים קרובות פשוט מנורות קוטל חיידקים. גם למנורות קוורץ יש אפקט קוטל חיידקים, אך שמם אינו נובע מהשפעת הפעולה, כמו במנורות קוטלי חיידקים, אלא קשור לחומר של נורת המנורה - זכוכית קוורץ.

חיטוי מי שתייה

חיטוי מים מתבצע בשיטת הכלור בשילוב, ככלל, עם אוזון או חיטוי בקרינה אולטרה סגולה (UV). חיטוי אולטרה סגול (UV) הוא שיטת חיטוי בטוחה, חסכונית ויעילה. לא לאוזון ולא לקרינה אולטרה סגולה יש אפקט קוטל חיידקים, ולכן אסור להשתמש בהם כאמצעי עצמאי לחיטוי מים בהכנת מים לאספקת מי שתייה, לבריכות שחייה. אוזון וחיטוי אולטרה סגול משמשים כשיטות חיטוי נוספות, יחד עם הכלרה, מגבירים את יעילות ההכלה ומפחיתים את כמות הריאגנטים הנוספים המכילים כלור.

עקרון הפעולה של קרינת UV. חיטוי UV מתבצע על ידי הקרנת מיקרואורגניזמים במים עם קרינת UV בעוצמה מסוימת (אורך גל מספיק להשמדה מוחלטת של מיקרואורגניזמים הוא 260.5 ננומטר) למשך פרק זמן מסוים. כתוצאה מהקרנה כזו, מיקרואורגניזמים מתים "באופן מיקרוביולוגי", מכיוון שהם מאבדים את יכולתם להתרבות. קרינת UV בטווח אורכי גל של כ-254 ננומטר חודרת היטב דרך המים ודופן התא של מיקרואורגניזם הנישא במים ונספגת ב-DNA של מיקרואורגניזמים, וגורמת לנזק למבנה שלו. כתוצאה מכך, תהליך ההתרבות של מיקרואורגניזמים מפסיק. יש לציין שמנגנון זה משתרע על תאים חיים של כל אורגניזם בכללותו, וזה בדיוק מה שגורם לסכנה של קרינה אולטרה סגולה קשה.

למרות שטיפול UV נחות פי כמה מהאוזון מבחינת יעילות חיטוי המים, כיום השימוש בקרינת UV היא אחת השיטות היעילות והבטוחות ביותר לחיטוי מים במקרים בהם נפח המים המטופלים קטן.

נכון להיום, במדינות מתפתחות, באזורים שחווים מחסור במי שתייה נקיים, מופעלת שיטת חיטוי המים באמצעות אור השמש (SODIS), שבה המרכיב האולטרה סגול של קרינת השמש משחק את התפקיד העיקרי בטיהור המים ממיקרואורגניזמים.

ניתוח כימי

ספקטרומטריית UV

ספקטרופוטומטריית UV מבוססת על הקרנת חומר בקרינת UV מונוכרומטית, שאורך הגל שלה משתנה עם הזמן. החומר סופג קרינת UV עם אורכי גל שונים בדרגות שונות. הגרף, שעל ציר ה-y שלו משורטטת כמות הקרינה המשודרת או המוחזרת, ועל האבססיס - אורך הגל, יוצר ספקטרום. הספקטרום ייחודי לכל חומר, זה הבסיס לזיהוי של חומרים בודדים בתערובת, כמו גם למדידה כמותית שלהם.

ניתוח מינרלים

מינרלים רבים מכילים חומרים שכאשר הם מוארים בקרינה אולטרה סגולה, מתחילים לפלוט אור נראה. כל טומאה זוהרת בדרכה, מה שמאפשר לקבוע את הרכבו של מינרל נתון לפי אופי הזוהר. א.א. מלאכוב בספרו "מעניין על גיאולוגיה" (M., "Molodaya Gvardiya", 1969. 240 שניות) מדבר על כך באופן הבא: "הזוהר הבלתי רגיל של מינרלים נגרם על ידי קתודה, אולטרה סגול וקרני רנטגן. בעולם האבן המתה, מינרלים אלה נדלקים ומאירים בצורה הבהירה ביותר, אשר, לאחר שנפלו לאזור האור האולטרה סגול, מספרים על הזיהומים הקטנים ביותר של אורניום או מנגן הכלולים בהרכב הסלע. מינרלים רבים אחרים שאינם מכילים זיהומים כלשהם מהבהבים גם הם בצבע מוזר "לא ארצי". ביליתי את כל היום במעבדה, שם התבוננתי בזוהר הזוהר של מינרלים. קלציט חסר צבע רגיל שצבעו באורח פלא בהשפעת מקורות אור שונים. קרני קתודה הפכו את הגביש לאדום אודם, באולטרה סגול הוא האיר גווני אדום ארגמן. שני מינרלים - פלואוריט וזירקון - לא נבדלו בקרני רנטגן. שניהם היו ירוקים. אבל ברגע שאור הקתודה הודלק, הפלואור הפך לסגול, והזירקון הפך לצהוב לימון". (עמ' 11).

ניתוח כרומטוגרפי איכותי

כרומטוגרמות המתקבלות על ידי TLC נראות לעתים קרובות באור אולטרה סגול, מה שמאפשר לזהות מספר חומרים אורגניים לפי צבע הזוהר ואינדקס ההחזקה.

תפיסת חרקים

קרינה אולטרה סגולה משמשת לעתים קרובות כאשר תופסים חרקים באור (לעתים קרובות בשילוב עם מנורות הפולטות בחלק הנראה של הספקטרום). זאת בשל העובדה שברוב החרקים הטווח הנראה מוסט, בהשוואה לראיית האדם, לחלק הקצר באורך הגל של הספקטרום: חרקים אינם רואים את מה שאדם תופס כאדום, אך הם רואים אור אולטרה סגול רך. אולי בגלל זה כשמרתכים בארגון (עם קשת פתוחה), זבובים מטוגנים (הם עפים אל האור ושם הטמפרטורה היא 7000 מעלות)!

אוֹרזהו אוסף של גלים אלקטרומגנטיים באורכים שונים. טווח אורכי הגל של האור הנראה הוא בין 0.4 ל-0.75 מיקרון. אזורים של אור בלתי נראה צמודים אליו - אוּלְטרָה סָגוֹלאוֹ קרינת UV(מ-0.4 עד 0.1 מיקרומטר) ו אינפרא אדוםאוֹ קרינת IR(מ-0.75 עד 750 מיקרומטר).

האור הנראה מביא לנו את רוב המידע מהעולם החיצון. בנוסף לתפיסה החזותית, ניתן לזהות את האור לפי השפעתו התרמית, לפי פעולתו החשמלית או לפי התגובה הכימית שהוא גורם. תפיסת האור על ידי רשתית העין היא דוגמה אחת לפעולתו הפוטוכימית. בתפיסה חזותית, אורך גל מסוים של אור מלווה בצבע מסוים. אז קרינה עם אורך גל של 0.48-0.5 מיקרון תהיה כחולה; 0.56-0.59 - צהוב; 0.62-0.75 אדום. אור לבן טבעי הוא אוסף של גלים באורכים שונים המתפשטים בו זמנית. זה יכול להיות להתפרק לרכיביםולסנן אותם באמצעות מכשירים ספקטרליים ( מנסרות,סורגים,מסננים).

כמו כל גל, אור נושא עמו אנרגיה, שתלויה באורך הגל (או התדר) של הקרינה.

קרינה אולטרה סגולה, בהיותה אורך גל קצר יותר, מאופיינת באנרגיה גבוהה יותר ובאינטראקציה חזקה יותר עם החומר, מה שמסביר את השימוש הנרחב בה בפועל. לדוגמה, קרינה אולטרה סגולה יכולה ליזום או לשפר תגובות כימיות רבות. השפעתה של קרינה אולטרה סגולה על עצמים ביולוגיים היא משמעותית, למשל, פעולתה הקוטלת חיידקית.

יש לזכור שקרינה אולטרה סגולה נספגת חזק מאוד ברוב החומרים, מה שלא מאפשר שימוש באופטיקה זכוכית קונבנציונלית בעבודה איתה. עד 0.18 מיקרון, קוורץ, ליתיום פלואוריד משמשים, עד 0.12 מיקרון - פלואוריט; עבור אורכי גל קצרים עוד יותר, יש להשתמש באופטיקה רפלקטיבית.

עוד יותר בשימוש נרחב בטכנולוגיה הוא החלק הארוך של הספקטרום - קרינת אינפרא אדום. שימו לב כאן למכשירי ראיית לילה, ספקטרוסקופיה אינפרא אדום, טיפול בחום בחומרים, טכנולוגיית לייזר, מדידת טמפרטורת עצמים מרחוק.

קרינה תרמית- קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת מחומר ונוצרת עקב האנרגיה הפנימית שלו. לקרינה תרמית יש ספקטרום רציף, מיקומו של המקסימום תלוי בטמפרטורה של החומר. עם עלייתו, האנרגיה הכוללת של הקרינה התרמית הנפלטת עולה, והמקסימום נע לאזור של אורכי גל קטנים.

יישום: מערכות הדמיה תרמית. הדמיה תרמית היא השגת תמונה גלויה של גופים על ידי הקרינה התרמית (אינפרא אדום) שלהם, מהותית או מוחזרת; משמש לקביעת הצורה והמיקום של עצמים בחושך או במדיה אטומה אופטית. מערכות אלו משמשות לאבחון ברפואה, ניווט, חקר גיאולוגי, זיהוי פגמים וכו'. מקלטי קרינה אופטיים הם מכשירים בהם קרינת אינפרא אדום מעצם מומרת לקרינה נראית לעין, כגון תאי פוטו, מכפילי צילום, נגדי פוטו וכו'.

אורז. 12.2. מכפיל צילום:

1 - קתודה צילום; 2 - מסך; 3-10 - קתודות; A - אנודה;

תכונה מעניינת של קרני IR התגלתה לאחרונה על ידי מדענים פולנים: הקרנה ישירה של מוצרי פלדה עם אור מנורות אינפרא אדום מעכבת תהליכי קורוזיה לא רק בתנאי אחסון רגילים, אלא גם עם עלייה בלחות ובתכולת הגופרית הדו-חמצנית.

קיימת גם שיטה לקביעת חשיפה של נגדי פוטו על סמך דיאקומפונדים ואזידים במהלך פוטוליטוגרפיה. על מנת לשפר את יכולת השחזור ולהגדיל את התפוקה של מכשירים מתאימים, חומר אפיטקסיאלי מוליך למחצה שעליו מופקד פוטו-רזיסט מוקרן באור אולטרה-סגול או נראה, והחשיפה נקבעת לפי זמן ההיעלמות של פס הספיגה של סרט הפוטו-רזיסט ב-. אזור של 2000-2500 ס"מ למינוס המעלה הראשונה. כאן הם מוקרנים באור באורך גל קצר, והשינוי בתכונות נרשם בבליעה באזור האינפרא אדום - 2000 ס"מ למינוס המעלה הראשונה תואמים לאורך גל של 3.07 מיקרומטר.

קרינת האור יכולה להעביר את האנרגיה שלו לגוף לא רק על ידי חימום או ריגוש האטומים שלו, אלא גם בצורה של לחץ מכני. לחץ קלזה מתבטא בעובדה שכוח מבוזר פועל על פני השטח המוארים של הגוף בכיוון התפשטות האור, שהוא פרופורציונלי לצפיפות אנרגיית האור ותלוי בתכונות האופטיות של המשטח. הלחץ הקל על משטח מראה משקף מלא הוא פי שניים מזה הסופג במלואו, שאר הדברים שווים.

תופעה זו ניתנת להסבר הן מנקודת המבט הגל והן מנקודת המבט הגופית על אופי האור. במקרה הראשון, זוהי תוצאה של האינטראקציה של הזרם החשמלי המושרה בגוף על ידי השדה החשמלי של גל האור עם השדה המגנטי שלו לפי חוק אמפר. במקרה השני, היא תוצאה של העברת תנע של פוטון לקיר בולט או מחזיר.

הלחץ הקל קטן. אז, אור שמש בהיר לוחץ על 1 מ"ר. משטח שחור עם חוזק של 0.4 מ"ג בלבד. עם זאת, קלות השליטה בשטף האור, ה"אוקסנטקט" של החשיפה ו"הסלקטיביות" של לחץ האור ביחס לגופים בעלי תכונות ספיגה והחזרה שונות מאפשרים להשתמש בהצלחה בתופעה זו בהמצאה (לדוגמה, פוטון רָקֵטָה).

לחץ קל משמש גם במיקרוסקופים כדי לפצות על שינויים קטנים במסה או בכוח. מכשיר המדידה הפוטואלקטרי קובע איזה ערך של שטף האור, וכתוצאה מכך, לחץ האור, נדרש כדי לפצות על השינוי במסה של המדגם ולהחזיר את שיווי המשקל של המערכת.

הפעלת לחץ קל:

שיטה לשאיבת גזים או אדים מכלי לכלי על ידי יצירת ירידת לחץ על מחיצה בעלת חור המפריד בין שני הכלים, על מנת להגביר את יעילות השאיבה, מתמקדת קרן אור הנפלטת, למשל, מלייזר. החור במחיצה;

השיטה לפי תביעה 1, המאופיינת בכך שכדי לבצע שאיבה סלקטיבית של גזים או אדים ובפרט להפריד בין תערובות איזוטופיות של גזים או אדים, רוחב ספקטרום הפליטה נבחר פחות מהפרדת התדר של מרכזים של קווי הקליטה של ​​רכיבים שכנים, בעוד שתדירות הפולט מוגדרת למרכז קו הקליטה של ​​הרכיב הנשאב.