紫外光源的辐射效应和测量方法

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1、紫外光源的辐射效应和测量方法一、概述辐射是一种基本的物理现象，是以电磁波或光子的形式发射或传播的一种特殊形态的能量。辐射作用于物质或生物，就会产生各种物理的、化学的或生物的效应，在科学及应用上有巨大的价值。紫外辐射就是波长范围约10～400nm的光辐射。在这个波长范围内不同波长的紫外辐射有不同的效应，在研究和应用中，常把紫外辐射划分为：A波段（400～320nm）；B波段（320～280nm）；C波段（280～200nm）；真空紫外波段(200～10nm)。波长小于200nm的紫外辐射由于大气的吸

2、收，所以在空气中不能传播。太阳的紫外辐射是人类接受的紫外辐射的主体，但是由于紫外线在大气传播中的衰减过程，真正照射到地球表面的紫外辐射量只占总辐射量比例的4%。因此在实际应用中，人造紫外光源就显得尤为重要。人造紫外辐射源解决了自然光源（太阳）在时间、空间上的不足。紫外线光源的开发和应用目前正处在一个高速发展时期，紫外光源的不断研制开发逐渐地填补各紫外线波段的光源品种空白，如光固化用的超高压紫外汞灯、254nm紫外杀菌灯、A波段紫外日光浴保健灯、B波段理疗灯等等。近几年，紫外线的应用发展更快，例如感

3、光油漆、油墨等光敏材料的固化、照相制版、光刻、复印、皮肤病、内外科疾病治疗、杀菌消毒、保健、荧光分析等领域的应用都有了快速的发展。所以人类在防护紫外线伤害的同时又在开发和利用紫外线。紫外线光源的发展，使我们加深了对电光源的认识，除照明光源外，非照明用的功能性光源也有非常广阔的应用前景。对照明光源的评价，主要考虑与人眼的视觉特性相关的光度学和色度学参数。如光源的发光颜色[色品坐标x、y，色温Tc，色纯度Pe，显色特性（显色指数Ra,R1～R15），光通量Φ，发光效率η等参数]，而对于非照明光源的光辐

4、射参数的评价，则需根据具体的应用对象，考虑其生物辐射效应或材料的辐射效应。如紫外汞灯，从杀菌效果来评价，主要考虑其254nm的紫外辐射强度，越高越好。若从光固化角度来评价，则主要考虑365nm的紫外强度。若从对人体皮肤及眼睛的危害角度来评价，则需控制其在紫外波段的有效辐射量，尤其是254nm的紫外辐射强度。二、紫外线的生物效应紫外线的一个显著特点是它具有生物效应，是指当紫外线照射人体或生物体后，使唤人体或生物体发生生理上的变化。例如紫外线照射人体后，使皮肤产生色素沉着，皮肤变黑。又如细菌体经短波紫

5、外线照射后很快死亡。又如人体经一定波长的紫外线照射后抗病能力加强，皮肤再生力加强，毛发生长速度加快等。所有这些都是紫外线物效应的一些实例。61)杀菌效应短波紫外线对微生物的破坏力很强，当波长在200nm～300nm的紫外线照射到细菌体后，细胞的核蛋白和核糖核酸(DNA)强烈的吸收该波段的能量，从而把它们之间的链被打开，因此细菌死亡。紫外线杀菌效果最强的波长为250nm～280nm，杀菌作用的阈曝辐射量平均值为0.35J•m-2～465J•m-2。最大灵敏度波长265nm。表1是紫外线不同照射剂量时

6、的灭菌率。从表中清楚地看出，对于不同的细菌要达至同一灭菌率，所需的紫外线剂量相差甚大。例如酵母菌要达到90～100%的灭菌率时，则需要紫外线剂量为14,700mw·s/cm2。而大肠杆菌则只需1,550mw·s/cm2，二者相差十倍。表1紫外线不同照射剂量时的灭菌率菌种紫外线照射剂量（mw·s/cm2）紫外线波长（nm）灭菌率（％）大肠杆菌310150050035002542542702701～1099～1002080金黄色葡萄球菌44036702652651～1090～100绿浓杆菌294440

7、02652651～1090～100酵母菌2570147002652651～1099～100巨大杆菌39029002542542080霍乱菌4502651～102)紫外红斑效应在紫外线辐照下皮肤所发生的急性发红的症状。对神经、内分泌及循环系统等都可以起到良发的作用。该阈曝辐射量平均值为300J•m-2～500J•m-2。最大灵敏度波长297nm。一定剂量的保健紫外线照射到人的皮肤后，经一定的潜伏期，皮肤会出现红斑反应，即出现有明显界线的红色斑痕，这是由于紫外线照射使皮肤表层细胞分解产生组织胺等物质所

8、引起的毛细管扩张造成的，它同内分泌系统，神经系统和体液等均有关系。紫外线的红斑反应有两个最敏感的波长区，即波长为297nm和254nm6的紫外线对人的皮肤最易造成红斑，所以当紫外线的剂量一定时，红斑反应与紫外线的波长有密切关系。3）直接色素沉着效应波长在320nm～400nm紫外线的生物作用较弱，但它对人体照射后使皮肤发黑，皮肤有明显的色素沉着作用，这就叫紫外线的黑斑效应。该波段的紫外线强烈地刺激皮肤，使皮肤新陈代谢加快、皮肤生长力强和使皮肤加厚。因此该波段紫外线是治疗许多皮肤病的