اشعه فرابنفش یا ultraviolet

تابش الکترومغناطیسی در قالب موج یا ذره با فرکانس ها و طول موج های مختلف انتقال می یابد. این دامنه وسیع از طول موج با عنوان طیف الکترومغناطیسی (EM) شناخته می شود. این طیف بر حسب کاهش طول موج و افزایش انرژی و فرکانس به هفت قسمت تقسیم می شود. از عناوین متداول می توان به امواج رادیویی، ریز موج ها، مادون قرمز، نور مرئی، فرابنفش، پرتوهای ایکس و پرتوهای گاما اشاره کرد.

سرعت انواع اشعة  الکترومغناطیس بر خلاف اشعه ذره‌‌ای ثابت بوده و حدود 300000 ‏کیلومتر در ثانیه است و گرچه بصورت موج حرکت می کند اما مانند این است که بصورت مقادیر مشخص از انرژی ‌موسوم به کوانتا(Quanta) یا فوتون‌ها از منابع تابش تولید شده وطی طریق می نمایند. انرژی این فوتون‌ها بستگی به فرکانس تابش دارد و با رابطه زیر نشان داده می شود:

E= hf

E = انرژی یک کوانتوم

f = فرکانس یا تعداد نوسان در ثانیه

h = ثابت پلانک (‌^27-10× 6/62)

اشعه فرابنفش بین طول موجهای 0.0144 میکرومتر و 0.39 میکرومتر است. فرابنفش یا به اختصار UV، موجی است در گستره امواج الکترومغناطیسی با طول موجی کوتاه‌تر از نور مرئی، ولی بلندتر از پرتو ایکس. به بیانی دیگر انرژی آن کمتراز پرتو ایکس، ولی بیشتراز نور مرئی است.

منبع نامگذاری

اصطلاح فوق برداشتی از نام انگليسی آن يعنی ultraviolet به مفهوم Ultra در زبان لاتين “ماورا يا فرا” و Violet به مفهوم “بنفش” که در طيف نور مرئی کوتاهترين طول موج را دارا می باشند.

اشعه فرابنفش را به سه منطقه تقسیم می‌کنند:

1- ماورا بنفش با طول موج بلند یا ماورا بنفش  A: این اشعه بین طول موجهای0.39و 0.315  میکرومتر قرار دارد. نسبت این اشعه در نور آفتاب، قوس الکتریکی زغال و چراغهای الکتریکی معمولی زیاد است.

2- ماورا بنفش با طول موج متوسط یا ماورا بنفش  B: این اشعه بین طول موجهای0.135 و 0.28 میکرومتر است. این اشعه در نور چراغ بخار جیوه و قوسهای الکتریکی با الکترودهای فلزی وجود دارد، تاثیر آنها در پوست شدید است.

3- ماورا بنفش با طول موج کوتاه یا ماورا بنفش  C : این اشعه شامل طول موجهای کوتاهتر از 0. 28 میکرومتر است و فقط در قوس الکتریکی جیوه وجود دارد.

منابع اشعه UV

منبع طبیعی:

خورشید ساطع کننده اشعه فرابنفش در هر سه باند UVA,UVBو UVC به مقدار فراوان است ولکن به علت ويژگی جذب UV در لایه اوزون آتمسفر، 99% تابش فرا بنفشی که به زمين ميرسد از نوع باند (کمتر مضر) UVA  است. شيشه پنجره معمولی نسبت به دامنه ظاهرا کم نفوذ (UVA(300-400nm شفاف بوده ومقاومت چندانی درمقابل آن نشان نميدهد اما نسبت به عبور طول موج های پائينتر از 350nm حساس است به اندازه ای که 90% تابش های UV کوتاه تر از 300nm را از خود عبور نمی دهد .

منابع مصنوعی:

در حال حاضر غالب منابع مصنوعی برای تولید (UV) را می توان به  گروه های زیر تقسیم بندی نمود :

‏ا – منابع تابشی براثر حرارت مانند لامپ های هالوژن تنگستن. 2 ‏- منابع تخلیه در گاز مانند لامپ های جیوه (بافشارکم، متوسط و بالا)، لامپ های جیوه و هالیدهای فلزی، لامپ های گزنون، لامپ های هیدوروژن و دوتریم و تیوب‌های جرقه ای . 3 ‏- منابع تخلیه الکتریکی مانند قوس های کربن و قوس‌های جوش کاری. 4- لامپ های فلووسنت مانند تیوب های روشنایی  لامپ های آفتابی (تابش کننده UV-B ‏) و تیوب‌های UV-A  ‏ – لیزرها مانند لیزرهای تابش کننده چندین طول موج ، لیزرهای نیتروژن لیزرهای قابل تنظیم ‏و لیزرهای هلیوم –کادمیوم.

در عمل بهترین روش تولید پرتو انجام تخلیه الکتریکی در بخار جیوه تحت فشارکم درون تیوب های مخصوصی است که از یک گاز بی اثر نظیر آرگون و مقدار بسیار کمی جیوه پرشاده است. مکانیزم عمل کلیه این لامپ‌ها جریان یافتن الکترون در بخار یونیزه شده جیوه مابین دو الکترود است. به عبارت دیگر با ایجاد قوس الکتریکی جیوه برانگیخته شده و تخلیه انرژی حاصله موجب تابش می‌گردد. قوسی که در لامپ فلورسنت بوجود می آید نیز به همین ترتیب تابش مشابه ایجاد می کند تنها تفاوتی که وجود دارد این است که حباب لامپ های فلووسنت را با ترکیبی از فسفر پوشا‌نده اند تا V ‏U را به نور مرئی تبدیل نماید. بعلاوه شیشه بکار رفته در ساخت لامپ های میکروبکش معمولی نیست و اشعه UV و مرئی را منتقل می نماید. حدود 95درصد از UV تابش شده دارای طول موج 2537‏ لانگستروم می باشد.

از شیشه معمولی فقط اشعه فرابنفش A عبور می‌کند. در صنعت شیشه‌هایی با ترکیبات مخصوص می‌سازند که طول موج 0.26 یعنی ماورا بنفش B و A و قسمتی از C را نیز عبور دهد.

شفافیت کوارتز خیلی بیشتر از شیشه است و فقط طول موجهای کوتاهتر از 0.18 میکرومتر در آن جذب می‌شود. به همین سبب حبابهای چراغهای مولد اشعه فرابنفش را از کوارتز تهیه می‌کنند.

آب خالص برای اشعه فرابنفش ، شفاف‌ترین مایعات است و طبقات نازک آن امواج بلندتر از 0.2 میکرومتر را از خود عبور می‌دهند.

گازها معمولا برای اشعه فرابنفش ، شفاف هستند و طول موجهای بلندتر از 0.18 میکرومتر از لایه‌های نازک هوا بخوبی عبور می‌کنند.

خطوط تابش از یک لامپ بخار جیوه با فشار کم شامل طول موج های 185- 245 – 313-365-405-436-546 نانومترمی باشد. حباب لامپ های مپکروب کش بخشی از نور با طول موج1849 آنگستروم را نیز منتقل می نماید.