Czym jest promieniowanie UV?

Promieniowanie UV jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długościach fali poniżej światła widzialnego. Zgodnie z Międzynarodowym słownikiem terminologii oświetleniowej (CIE S 017/E:2020) dzieli się ono na UV-A od 315 do 400 nm, UV-B od 280 do 315 nm oraz UV-C od 100 do 280 nm. Jest niewidoczne dla oka i można je rejestrować wyłącznie za pomocą radiometrów lub spektroradiometrów.

Skrót „UV" oznacza promieniowanie ultrafioletowe. Często określa się je jako światło UV, ponieważ „światło" brzmi zazwyczaj mniej niebezpiecznie niż promieniowanie. Z definicji promieniowaniem widzialnym dla ludzkiego oka nazywamy światło. Ściśle rzecz biorąc, światło UV w rzeczywistości nie istnieje. Jest to istotny fakt dla użytkownika, ponieważ nie jest on w stanie dostrzec rzeczywistego zagrożenia. Ewentualnie widoczne światło jest jedynie luminescencją wywołaną przez promieniowanie UV. Ta luminescencja jest często dużo słabsza i mniej niebezpieczna niż wywołujące ją promieniowanie UV. Z tego powodu pomiar promieniowania ultrafioletowego ma duże znaczenie. W tym celu można wykorzystać nasze precyzyjne radiometry UV.

Zakresy widmowe UV-A, UV-B i UV-C

Promieniowanie UV dzieli się na trzy zakresy widmowe. UVA obejmuje zakres widmowy od 315 nm do 400 nm. W źródłach amerykańskich zakres widmowy od 320 do 400 nm jest również określany jako UVA. Zakres widmowy UVA jest technicznie często wykorzystywany do klejenia UV oraz utwardzania lakierów. Ponadto badania luminescencji i fluorescencji są często przeprowadzane przy użyciu UVA (tutaj określanego pojęciem światła czarnego).

* Granice promieniowania widzialnego nie są ściśle określone, ponieważ czułość oka zanika stopniowo na obu końcach zakresu. Zgodnie z CIE S 017/E:2020 granicę dolną przyjmuje się zwykle między 360 nm a 400 nm, a granicę górną między 760 nm a 830 nm. W praktyce najczęściej stosuje się zakres od 380 nm do 780 nm.

Zakres od 380 do 400 nm należy zatem jednocześnie do UV-A i do promieniowania widzialnego. Nie jest to błąd, lecz wynik dwóch różnych wielkości odniesienia: zakres UV definiowany jest przez długość fali, natomiast promieniowanie widzialne przez czułość oka – a ta nie zanika nagle.

Następnie, w zakresie krótszych fal, znajduje się zakres widmowy UVB. Promieniowanie UVB jest bogatsze w energię niż promieniowanie UVA i przy dłuższym czasie ekspozycji może prowadzić do uszkodzeń skóry. Pod względem technicznym promieniowanie UVB jest wykorzystywane rzadziej niż promieniowanie UVA lub UVC, jednak odgrywa ważną rolę w fotostabilności, tj. w starzeniu UV lub warunkach atmosferycznych, ponieważ naturalne światło słoneczne zawiera promieniowanie UVB w niewielkim stopniu.

Promieniowanie UVC to promieniowanie o długości fali od 100 nm do 280 nm. Ponieważ powietrze pochłania promieniowanie UVC poniżej ok. 200 nm, ta wartość jest często uznawana za dolną granicę długości fali. Promieniowanie UVC może być skutecznie generowane przez rtęciowe lampy niskoprężne. Wydajność promieniowania UV wynosi do ok. 40%, przy mocy elektrycznej rzędu kilkuset watów. Dominująca emisja przypada na ok. 254 nm. Ważnymi zastosowaniami są dezynfekcja powierzchni, a także opakowań żywności oraz dezynfekcja wody pitnej. Do polimeryzacji UV powszechnie stosuje się rtęciowe lampy średnioprężne o mocy elektrycznej od ok. 400 W do 24 kW. Wysoka moc pozwala tutaj na duże prędkości i czasy procesu liczone w ułamkach sekundy.

Poniższy eksplorator umieszcza dowolną długość fali od 150 do 800 nm w wymienionych powyżej zakresach i podaje częstotliwość, energię fotonu oraz liczbę falową — wraz z typowym źródłem i odpowiednim wyposażeniem pomiarowym.

Poniższy rysunek przedstawia różne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego i ich właściwości:

1. Promieniowanie ultrafioletowe (UV)
   • Dzieli się na próżniowy UV (VUV) i daleki UV (FUV) – razem UV-C –, średni UV (UV-B) i bliski UV (UV-A)
   • Zakres długości fali: od 100 nm do 400 nm
   • Energia fotonu: od 12,4 eV do 3,1 eV
   • Typowe detektory: CsI, Cs₂Te, SiC
2. Promieniowanie widzialne (VIS)
   • Zakres długości fali: od 380 nm do 780 nm
   • Energia fotonu: od 3,3 eV do 1,6 eV
   • Typowe detektory: fotopowielacz multialkaliczny (PMT), Si
3. Promieniowanie podczerwone (IR)
   • Dzieli się na bliską podczerwień (IR-A, IR-B), średnią podczerwień i daleką podczerwień (razem IR-C)
   • Zakres długości fali: od 780 nm do 1 mm (10⁶ nm)
   • Energia fotonu: od 1,6 eV do 0,001 eV
   • Typowe detektory: Si, Ge, InGaAs, InAs, PbSnTe, PbSnSe

Próżniowe UV zawdzięcza swoją nazwę temu, że powietrze silnie absorbuje promieniowanie poniżej około 200 nm: tlen jest rozkładany i powstaje ozon. Pomiary w tym zakresie wymagają więc przepłukiwania azotem lub próżni. Wykorzystywana w praktyce część tego zakresu to linia rtęci przy 185 nm – podstawa generowania ozonu UV do czyszczenia powierzchni i AOP.