الانعكاسية فوق البنفسجية للمواد – القيم وطرق القياس والمصادر

الانعكاسية فوق البنفسجية هي النسبة من الأشعة فوق البنفسجية الساقطة التي يعكسها السطح. وهي تعتمد على الطول الموجي والمادة وحالة السطح وهندسة القياس – وغالباً ما تختلف في النطاق فوق البنفسجي اختلافاً جوهرياً عمّا تدركه العين في النطاق المرئي.

والمدى واسع: فالدهانات المستحلبة والزيتية البيضاء تعكس في بعض الحالات أقل من 10 % عند 254 nm [1][7]، ومادة PTFE الدقيقة المسام تبلغ في المتوسط 97.4 % على النطاق من 250 إلى 500 nm [6]، ويصل الألومنيوم العاكس المُحسَّن للأشعة فوق البنفسجية إلى 90 % على الأقل عند 254 nm [10]. وعند تصميم أنظمة التطهير وحجرات التشعيع ومنظومات القياس الضوئية، فإن ما يهم هو الانعكاسية عند الطول الموجي المستخدم فعلياً، لا اسم المادة.

تجمع هذه الصفحة أكثر من 70 قياساً منشوراً، مع ذكر الطول الموجي وطريقة القياس والمصدر لكل منها.

ما هي الانعكاسية في الأشعة فوق البنفسجية؟

الانعكاسية ρ هي نسبة التدفّق الإشعاعي المنعكس إلى التدفّق الإشعاعي الساقط، وتُعطى كقيمة بين 0 و1 أو كنسبة مئوية. وعند كل طول موجي يسري التوازن ρ + α + τ = 1، حيث ρ الانعكاسية وα الامتصاصية وτ النفاذية: فكل ما لا يُنعكس ولا يُنفَذ يُمتَص. وتُشرح هذه الكميات في مسرد الكميات البصرية وتحت الكميات الراديومترية.

• الانعكاس المرآوي (المنتظم): زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط – وهو نموذجي للمعادن المصقولة والمرايا.
• الانعكاس المنتشر: يتبدّد الإشعاع في جميع الاتجاهات – وهو نموذجي لـ PTFE والجبس والدهانات المطفية والمساحيق.
• الانعكاس الكلي: المكوّنان المرآوي والمنتشر معاً. ومعظم القيم الجدولية تشير إلى هذه الكمية، لكن ليس جميعها – راجعوا "لماذا تختلف القيم المنشورة".

الطول الموجي هو العامل الحاسم

تتبع النطاقات UV-A وUV-B وUV-C المواصفة DIN 5031-7؛ أما «Far-UVC» فليس حدًّا مُوحَّدًا معياريًا، والشائع هو من 200 إلى 230 nm. التفاصيل ضمن النطاقات الطيفية والمعايير. فالمادة التي تعكس الإشعاع جيدًا عند 365 nm قد تمتصّه بقوة أكبر بكثير عند 254 nm أو 222 nm – ولا يمكن نقل القيم من طول موجي إلى آخر.

الانعكاسية فوق البنفسجية في لمحة

تُعطي الجداول لكل قيمة الطول الموجي، وفي العمود الأخير المصدر؛ أما طرق القياس فهي موضَّحة أدناه. وتعني «من 200 إلى 400 nm» متوسطاً على مدى النطاق فوق البنفسجي بأكمله، وليس قيمة عند طول موجي واحد.

الألمنيوم

إن كلمة «ألمنيوم» وحدها لا تقول الكثير عن الانعكاسية فوق البنفسجية: فبين الألمنيوم المرآوي للأشعة فوق البنفسجية والصفيحة المؤكسدة أنودياً باللون الأسود فارق يزيد على عشرة أضعاف. فالسبيكة والخشونة وطبقة الأكسيد والطبقة الأنودية هي التي تحدّد القيمة.

الفولاذ المقاوم للصدأ، الفولاذ، الكروم، النحاس، النحاس الأصفر، التيتانيوم

المعادن التي تبدو لامعة وبرّاقة في النطاق المرئي تعكس عادةً من 20 إلى 40 % فقط من الأشعة فوق البنفسجية UV-C – أي أقل بكثير من الألومنيوم المُحسَّن.

PTFE وعواكس نشرية أخرى

ليست كل أنواع PTFE تعكس الإشعاع بالقدر نفسه: فبنية المسام والسماكة هما العاملان الحاسمان. إذ ينفذ شريط PTFE الرقيق جزءاً كبيراً من الإشعاع ولا يبلغ سوى 27.6 % عند 222 nm. وتحت نحو 240 nm يزداد الامتصاص حتى في PTFE [6].

كبريتات الباريوم عاكس للنطاق UV-A والنطاق المرئي، وليست عاكساً للنطاق UV-C. فبين 300 و400 nm تبلغ أقل من 90 % بقليل، وفي المجال المرئي نحو 93 %؛ أما دون ذلك فتنخفض – إلى نحو 80 % عند 250 nm و72 % عند 222 nm [4]. وللقياسات عند 254 nm و222 nm، يُعدّ PTFE هو الطلاء المناسب، انظر الكرات المُكامِلة.

الدهانات والطلاءات

مواد البناء والأسطح الداخلية

الخشب واللدائن وأسطح العمل

المنسوجات والورق

الأسطح الخارجية: البياض (الألبيدو) للأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس

في الهواء الطلق، تُسمّى الانعكاسية بالبياض (الألبيدو). وتنطبق القيم على الأشعة فوق البنفسجية الشمسية عريضة النطاق (بصورة رئيسية UV-B، وعادةً موزونة حسب الحُمامى) ولا يمكن نقلها إلى UV-C [12].

يعكس الثلج الطازج كامل الأشعة فوق البنفسجية تقريباً – ولهذا السبب يكون التعرّض للأشعة فوق البنفسجية مرتفعاً جداً أثناء التزلّج، حتى مع انخفاض الشمس في السماء.

لماذا يعكس الألومنيوم الأشعة فوق البنفسجية بهذه الكفاءة؟

تعكس المعادن الإشعاع عبر إلكتروناتها الحرة: فدون تردد البلازما تتبع هذه الإلكترونات المجال الكهربائي للإشعاع وتعيد إرساله. وبالنسبة إلى الألومنيوم يقع هذا الحد عميقاً في نطاق الأشعة فوق البنفسجية الفراغية، عند نحو 80 nm؛ في حين يقع أقوى امتصاص لديه الناتج عن الانتقالات بين النطاقات في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة حول 800 nm. ولذلك يظل الألومنيوم النقي المبخَّر حديثاً عاكساً بنسبة نحو 90 % على امتداد كامل نطاق الأشعة فوق البنفسجية.

وتفتقر معادن أخرى إلى هذه الميزة. فالفضة، وهي أفضل مرآة في النطاق المرئي، تنهار دون نحو 320 nm؛ أما الذهب والنحاس فيمتصّان في النطاق الأزرق وفوق البنفسجي عبر الانتقالات بين النطاقات. ويمتص الحديد والكروم والفولاذ المقاوم للصدأ عبر الانتقالات بين النطاقات على امتداد نطاق الأشعة فوق البنفسجية بأكمله، ولا تعكس سوى من 20 إلى 40 % في نطاق UV-C.

وفي التطبيق العملي، يحدد السطح مقدار ما يتبقى من ذلك. فطبقة الأكسيد الطبيعية لا يتجاوز سمكها بضعة نانومترات وهي شفافة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية. أما الطبقات الأنودية والأصباغ في الأنودة الملوّنة والتلوّث والخشونة فتخفض القيمة بدرجة كبيرة – إذ لا يعكس الألومنيوم المؤنود باللون الأسود سوى من 4 إلى 8 % عند 222 nm [3]. ولذلك يحمل ألومنيوم مرايا الأشعة فوق البنفسجية طبقات عاكسة وواقية مصممة خصيصاً لنطاق الأشعة فوق البنفسجية.

لماذا يعكس الطلاء الأبيض الأشعة فوق البنفسجية بهذا الضعف؟

الأبيض هو انطباع في النطاق المرئي بين نحو 380 و780 nm، وهو لا يقول شيئاً عن الأشعة فوق البنفسجية.

تحتوي معظم الطلاءات البيضاء على ثاني أكسيد التيتانيوم كصِبغة. ولثاني أكسيد التيتانيوم TiO₂ فجوة نطاق تبلغ من 3.0 إلى 3.2 eV تقريباً، ولذلك يمتص الإشعاع الأقل من نحو 390 إلى 410 nm امتصاصاً شبه كامل – وهو السبب نفسه لاستخدامه في واقيات الشمس. ويسلك أكسيد الزنك سلوكاً مشابهاً. إضافةً إلى ذلك، تمتص المواد الرابطة العضوية في نطاق UV-C.

لذلك تبقى الطلاءات الجدارية والمستحلَبة والزيتية البيضاء في الغالب دون 10 % عند 254 nm و222 nm. وتُستثنى من ذلك الطلاءات القائمة على الجير أو كبريتات الباريوم أو كربونات الكالسيوم؛ ففي اختبار مخبري ياباني بلغ الجِص المحتوي على 90 % من كبريتات الباريوم نسبة 77 % [2].

لماذا تختلف القيم المنشورة

تستخدم المصادر المذكورة في هذه الصفحة أربع طرائق قياس مختلفة، والقيم الناتجة عن طرائق مختلفة ليست قابلة للمقارنة المباشرة:

إضافةً إلى ذلك توجد تجميعات لا تذكر طريقة القياس (الجدول في [1])، وبيانات من الشركات المصنّعة دون بيان ما إذا كان المقصود الانعكاسية المرآوية أم الكلية ([8]، [9]، [10]). كما أن المرجع القياسي المعتمد له أهميته: فعند القياس مقابل Spectralon بدلاً من القياس المطلق، تأتي القيم في المجال فوق البنفسجي أعلى قليلاً مما ينبغي، لأن Spectralon نفسه لا يبلغ سوى نحو 95 % عند 250 nm [7].

أي مادة لأي غرض؟

• انعكاسية مُشتّتة عالية في نطاق UV-C (254 nm، 222 nm): PTFE المسامي الدقيق، e-PTFE، PTFE الصلب. أما Spectralon فمُحدَّد المواصفات بدءاً من 250 nm فقط.
• انعكاسية مُشتّتة عالية في نطاق UV-A: إضافةً إلى ذلك كبريتات الباريوم وأكسيد المغنيسيوم وكربونات الكالسيوم.
• انعكاسية مرآوية عالية: ألومنيوم المرايا للأشعة فوق البنفسجية (مثل MIRO UV C وAnolux UVC) وكذلك الألومنيوم المُبخَّر أو المُرسَّب بالرشّ.
• انعكاسية منخفضة، مثلاً لأغراض الحجب: الطلاء الأسود (5 %)، الألومنيوم المُؤنَّق الأسود (من 4 إلى 8 %)، الخشب (من 5 إلى 9 %)، طلاءات ثاني أكسيد التيتانيوم أو أكسيد الزنك (أقل من 10 %).

في الغرف المزوَّدة بالتطهير بالأشعة فوق البنفسجية، يزيد المحيط العاكس من الفعالية، لكنه يزيد أيضاً من الإشعاع الذي يصل إلى الأشخاص. لذلك يجب أن يأخذ تقييم السلامة انعكاسية أسطح الغرفة في الحسبان، انظر سلامة التطهير بالأشعة فوق البنفسجية. وفي حجرات التشعيع تحدّد مواد الجدران مدى تجانس تشعيع العيّنة؛ ويمكنكم تجربة ذلك في حاسبة شدة الإشعاع الساقط في حجرة الأشعة فوق البنفسجية.

تقادم المواد العاكسة

تُغيّر الأشعة فوق البنفسجية UV-C خصائص اللدائن والطلاءات والروابط العضوية: فتكون النتيجة اصفراراً وتقصّفاً وتغيّراً في التشتت وانخفاضاً في معامل الانعكاس. وحتى مادة Spectralon تفقد جزءاً كبيراً من انعكاسيتها عند 250 nm بعد تعرّض طويل للأشعة فوق البنفسجية [11]. ويُعدّ كل من PTFE والألومنيوم مستقرّاً نسبياً. ومن يحتاج إلى ظروف ثابتة على مدى سنوات فعليه إعادة قياس معامل الانعكاس والتحقق بانتظام من شدة الإشعاع الساقط للأشعة فوق البنفسجية، انظر مقياس UVC.

ما المادة التي تعكس الأشعة فوق البنفسجية بأقوى صورة؟
الانعكاس المنتشر: PTFE الدقيق المسام بمتوسط 97.4 % في المدى من 250 إلى 500 nm [6]. الانعكاس المرآوي: ألومنيوم المرايا فوق البنفسجية بنسبة 90 % على الأقل عند 254 nm [10].

ما انعكاسية الألومنيوم للأشعة فوق البنفسجية؟
يعتمد ذلك على السطح. عند 254 nm تُذكر نسبة من 40 إلى 60 % للألومنيوم غير المعالَج، ومن 60 إلى 89 % للألومنيوم المعالَج سطحياً، و90 % على الأقل لألومنيوم المرايا فوق البنفسجية [1][10]. وقد سجّلت صفيحة الألومنيوم 32 % في إحدى الدراسات [2]؛ أما الألومنيوم المؤكسد أنودياً باللون الأسود فلا يعكس سوى من 4 إلى 8 % عند 222 nm [3].

ما انعكاسية الفولاذ المقاوم للصدأ في نطاق UV-C؟
عادةً من 20 إلى 36 %: من 25 إلى 30 % عند 254 nm [1]، ومن 22 إلى 36 % عند 222 nm تبعاً للدرجة والسطح [3]. ولم يتجاوز الفولاذ المقاوم للصدأ المصقول بالفرشاة ‎#4‎ نسبة 12 % في قياس بزاوية 45° [5].

هل يعكس الطلاء الأبيض الأشعة فوق البنفسجية؟
بالكاد. فالطلاءات الجدارية البيضاء والمستحلبة والزيتية الشائعة تبقى في معظمها دون 10 % عند 254 nm و222 nm [1][2][3][7]، لأن صبغة الأبيض ثاني أكسيد التيتانيوم تمتص الأشعة فوق البنفسجية. وبعض الطلاءات المائية والجيرية فقط تصل إلى ما بين 10 و35 %.

ما انعكاسية PTFE للأشعة فوق البنفسجية؟
يبلغ PTFE الدقيق المسام متوسطاً قدره 97.4 % في المدى من 250 إلى 500 nm، بينما يبلغ PTFE الصلب من 85 إلى 95 % [6]. وقد سجّلت صفيحة PTFE بسُمك 1.5 mm نحو 88 % عند 222 nm، في حين لم يتجاوز شريط PTFE الرقيق 28 % [4].

هل يصلح كبريتات الباريوم كعاكس في نطاق UV-C؟
بصورة محدودة فقط. فكبريتات الباريوم تعكس أقل قليلاً من 90 % بين 300 و400 nm، لكنها لا تعكس سوى 72 % عند 222 nm [4]. وبالنسبة إلى الكرات المُكامِلة والحجرات في نطاق UV-C يكون PTFE هو الخيار الأفضل.

ما الطلاء الذي تحتاجه الكرة المُكامِلة لقياسات الأشعة فوق البنفسجية؟
‏PTFE، بمجرد إجراء القياسات دون 300 nm. أما كبريتات الباريوم فتناسب نطاق UV-A والمجال المرئي، والذهب يناسب الأشعة تحت الحمراء، انظر الكرات المُكامِلة.

هل يعكس الثلج الأشعة فوق البنفسجية؟
نعم، وبقوة كبيرة: يعكس الثلج الطازج الجاف من 85 إلى 94 % من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية [12]، والرمل من 15 إلى 18 %، والماء من 3 إلى 5 % فقط.

هل يجب أن تكون الانعكاسية معلومة عند الطول الموجي الفعلي؟
نعم. فالقيم عند 222 nm أو 254 nm أو 365 nm أو المتوسطات في المدى من 200 إلى 400 nm ليست قابلة للتبادل. وما يهمّ عند التصميم هو الانعكاسية ضمن طيف المصدر المستخدَم، مقيسةً في هندسة قياس قابلة للمقارنة.

المصادر

1. Signify/Philips (2020): UV Purification Application Information، الجدول 3 "Reflectance of various materials to UV-254 nm radiation" – تجميع دون ذكر طريقة القياس – مصدر مفتوح
2. Endo et al. ‏(2021)، Scientific Reports – 254 nm، مطياف ضوئي مزوّد بالكرة المُكامِلة – مصدر مفتوح
3. Ushio America (2022): انعكاسية المواد عند 222 nm – مصباح KrCl، d:d، عدم يقين نحو 7 % – مصدر مفتوح
4. Claus ‏(Ushio) & Cooksey ‏(NIST)، CORM 2022 – 222 nm، NIST 8°:d و Ushio d:d – مصدر مفتوح
5. Ma et al. ‏(2023)، Science of the Total Environment – 222 و 254 nm، 45°/45° – مصدر مفتوح
6. Quill et al.، Porex: Ultraviolet Reflectance of Microporous PTFE – الانعكاسية الكلية من 250 إلى 500 nm – مصدر مفتوح
7. تقرير BAuA رقم F2422 (المعهد الاتحادي الألماني للسلامة والصحة المهنية) – متوسط غير مرجّح من 200 إلى 400 nm؛ قياسات ميدانية اعتباراً من 230 nm – مصدر مفتوح
8. CIS UVC (2024): AN011 Reflective Materials – مصدر مفتوح
9. Alanod: UV Applications Brochure – مصدر مفتوح
10. Anomet: Reflective Aluminum – Anolux MIRO UVC و UVS، 254 nm – مصدر مفتوح
11. Labsphere: Technical Guide – Reflectance Coatings and Materials – مصدر مفتوح
12. Turner & Parisi ‏(2018): Ultraviolet Radiation Albedo and Reflectance in Review، Int. J. Environ. Res. Public Health – الأشعة فوق البنفسجية الشمسية – مصدر مفتوح
13. Petersen et al. ‏(2025)، Microbiology Spectrum – 222 nm، 45°/45° – مصدر مفتوح
14. Wengraitis & Reed ‏(2012)، Photochemistry and Photobiology – 37 بلاطة سقف، قياس طيفي باستخدام الكرة المُكامِلة – مصدر مفتوح

جميع القيم هي بيانات صادرة عن المؤلفين والمصنّعين المعنيين، وقد جرى التحقق منها مقابل المصادر الأصلية بتاريخ 28 سبتمبر 2026. تؤدي السبيكة ومعالجة السطح وسُمك الطبقة والتقادم وهندسة القياس إلى نتائج مختلفة؛ أما التصاميم المتعلقة بالسلامة فتتطلب إجراء قياسات على المواد المستخدمة فعلياً.

د. مهندس مارك بارافيا هو المدير الإداري لشركة Opsytec Dr. Gröbel GmbH في إتلينغن، ويرأس مختبر المعايرة المعتمَد. عقب أبحاثه حول تفريغات إكسايمر الزينون النبضية في معهد تقنية الإضاءة بجامعة KIT، ينصبّ تركيزه اليوم على قياس الإشعاع الضوئي. وهو نائب رئيس لجنة المعايير الألمانية DIN FNL 7 «الإشعاع الضوئي»، وعضو في فريق مشروع DVGW المعني بالتطهير بالأشعة فوق البنفسجية.