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什么是紫外辐射?

紫外辐射是波长短于可见光的电磁辐射。根据国际照明词汇(CIE S 017/E:2020),紫外辐射分为UV-A(315~400 nm)、UV-B(280~315 nm)和UV-C(100~280 nm)。它是肉眼不可见的,只能通过辐射计或光谱辐射计进行测量。

缩写"UV"代表紫外辐射(ultraviolet radiation)。它常被称为紫外光,因为"光"这个词听起来通常比"辐射"危险性更低。按照定义,只有人眼可见的辐射才被称为光。因此严格来说,紫外光并不真正存在。 这对使用者而言是一个重要的事实,因为使用者无法感知其真正的危险。可能看到的光其实只是由紫外辐射引发的发光现象。这种发光通常比引发它的紫外辐射弱得多,危险性也低得多。因此,测量紫外辐射非常重要。为此,您可以使用我们的 精密紫外辐射计。

光谱范围 UV-A、UV-B 和 UV-C

紫外辐射分为三个光谱范围。UVA涵盖315 nm至400 nm的光谱范围。在美国的一些资料中,320~400 nm的光谱范围也被称为UVA。UVA光谱范围在技术上常用于紫外粘接和涂料固化。此外,发光和荧光测试通常也使用UVA进行(此处以"黑光"这一术语来定义)。

Name 根据ILV(CIE S 017/E:2020)划分的光谱范围
UV-A 315~400 nm
UV-B 280~315 nm
UV-C 100~280 nm(实际应用中为200~280 nm)
真空紫外 100~200 nm
可见光 下限:360~400 nm之间*
  上限:760~830 nm之间*
IR-A 780~1400 nm
IR-B 1400~3000 nm
IR-C 3000 nm~1 mm

* 可见光的界限并没有明确的定义,因为人眼的敏感度在两端都是逐渐减弱的。根据 CIE S 017/E:2020,下限通常介于 360 nm 至 400 nm 之间,上限介于 760 nm 至 830 nm 之间。实际应用中通常采用 380 nm 至 780 nm。

380~400 nm范围因此同时属于 UV-A 和可见光。这并非错误,而是两种不同参照量所导致的结果:紫外范围以波长来定义,而可见光则以人眼的敏感度来定义——而这种敏感度并不是骤然终止的。

接下来,在短波范围内,是UVB光谱范围。UVB辐射比UVA辐射能量更高,在较长的照射时间下可能导致皮肤损伤。从技术上讲,UVB辐射的使用频率低于UVA或UVC辐射,但它在光稳定性中起着重要作用,即在紫外老化或风化过程中,因为自然阳光中含有少量的UVB辐射。

UVC辐射是波长在100 nm至280 nm之间的辐射。由于空气会吸收约200 nm以下的UVC辐射,因此该波长通常被视为下限波长。UVC辐射可以通过低压汞灯高效产生。紫外辐射产率最高可达约40%,电功率范围为数百瓦。主要发射波长约为254 nm。重要的应用包括表面消毒、食品包装消毒以及饮用水消毒。对于紫外聚合,电功率介于约400 W至24 kW之间的中压汞灯应用广泛。在这里,高功率可实现高速度,并在极短时间内完成工艺过程。

交互式设定波长

下方的探索工具可将150~800 nm之间的任意波长归入上述范围,并给出频率、光子能量和波数——同时提供典型光源及相匹配的测量设备。

下图展示了不同类型电磁辐射及其特性:

  1. 紫外辐射(UV)
    • 细分为真空紫外(VUV)和远紫外(FUV)——合称UV-C——、中紫外(UV-B)和近紫外(UV-A)
    • 波长范围:100 nm~400 nm
    • 光子能量:12.4 eV~3.1 eV
    • 典型探测器:CsI、Cs2Te、SiC
  2. 可见光辐射(VIS)
    • 波长范围:380 nm~780 nm
    • 光子能量:3.3 eV~1.6 eV
    • 典型探测器:多碱光电倍增管(PMT)、Si
  3. 红外辐射(IR)
    • 细分为近红外(IR-A、IR-B)、中红外和远红外(合称IR-C)
    • 波长范围:780 nm~1 mm(106 nm)
    • 光子能量:1.6 eV~0.001 eV
    • 典型探测器:Si、Ge、InGaAs、InAs、PbSnTe、PbSnSe

真空紫外之所以得名,是因为空气对约200 nm以下的辐射具有强烈的吸收作用:氧气会被分解并生成臭氧。因此,在此波段范围内进行测量时需要通入氮气吹扫或使用真空环境。实际应用中常用的是185 nm汞谱线——这正是用于表面清洁和高级氧化工艺(AOP)的紫外臭氧生成技术的基础。

主题专家

作者:Dr. Mark Paravia

Mark Paravia博士是位于Ettlingen的Opsytec Dr. Gröbel GmbH的总经理,并负责管理该公司获认可的校准实验室。在KIT照明技术研究所完成脈冲氙气激子放电方面的研究后,他目前专注于光学辐射测量技术。他担任DIN标准委员会FNL 7「光学辐射」的副主席,并且是DVGW紫外线消毒项目组的成员。