منابع مصنوعی نور فرا بنفش
منابع مصنوعی نور فرا بنفش
همان‌طوری‌که در شکل نشان داده شده است ، از دو لامپ فلورسنت سیاه استفاده می‌شود . لامپ بالایی ، یک لامپ 18 اینچی F15T8/BLB ، 15 واتی به‌همراه لوازم و دو شاخه‌ی استاندارد جهت نصب لامپ‌های فلورسنت می‌باشد. لامپ پایینی ، یک لامپ سیاه 12 اینچی F8T5/BLB ، 8 واتی قابل حمل است که به‌عنوان آشکارساز ادرار حیوانات فروخته می‌شود .
لامپ سیاه پرتوی UVA با طول موج بلند تولید می‌کند . برخی از فیلترها با استفاده از شیشه‌ی با نقطه‌ی ذوب پایین ، نور مرئی پخش می‌کنند. از لامپ‌های فلورسنت سیاه برای تولید آمیزه‌ای از اشعه‌ی UVA فسفری استفاده می‌شود و همانند لامپ‌های معمولی فلورسنت ساخته می‌شوند. در لامپ‌های مدل BLB یک فیلتر شیشهای وجود دارد که نور ارغوانی تیره مایل به آبی ، یعنی تقریباً تمامی نورهای مرئی بالای 400 نانومتر را ، فیلتر می‌کند. در صنایع نوری ، رنگ چنین لامپ‌هایی آبی تیره یا BLB است تا از لامپ‌های UV که در حشره‌کش‌های برقی استفاده می‌شوند و پوششی برای فیلتر کردن نور ندارند ، متمایز گردند. این لامپ‌ها را به‌عنوان لامپ‌های مولد " نور سیاه یا تابش فرابنفش" ، BL ، برگزیده‌اند . نوعاً فسفری که برای حداکثر تشعشع در حوالی 368 تا 371 نانومتر استفاده می‌شود ، فلورو بورات استرانسیوم اوروپیوم (SrB4O7F:Eu+2) یا بورات استرانسیوم اوروپیوم (SrB4O7:Eu+2) است ، در حالیکه فسفر استفاده شده برای حداکثر تولید در حوالی 350 تا 353 نانومتر ، سیلیکات باریوم سرب (BaSi2O5:Pb+) می‌باشد . پیک لامپ‌های " فرابنفش آبی‌رنگ " 365 نانومتر است .
همچنین می‌توان از شیشه‌ی با نقطه‌ی ذوب پایین استفاده نمود تا اشعه‌ی فرابنفش بسیار کمی تولید شود. به‌جای استفاده از شیشه‌ی شفاف در حباب لامپ رشته‌ای معمولی ، می‌توان از شیشهای با جنس اکسید نیکل ، به‌رنگ ارغوانی مایل به‌آبی تیره که تمامی پرتوها به‌علاوه‌ی اشعه‌ی UV را فیلتر می‌کند ، استفاده نمود. از این روش برای تولید منابع بسیار اولیه‌ی نور فرابنفش استفاده می‌شده است . به‌هرحال در روش‌های ارزان‌تر از لامپ‌های فلورسنت UV ، فقط 1٪ از توان ورودی به پرتوی قابل استفاده تبدیل شده است ، مانند تشعشعات نور سفید ناشی از یک جسم سیاه با تابش کم UV . لامپ‌های رشته‌ای استفاده شده جهت تولید زیاد اشعه‌ی UV ، به‌علت بازدهی کم آنها ، به‌طور خطرناکی داغ می‌شوند. لامپ‌های قوی فرابنفش حاوی بخار جیوه که در آنها از فسفر برای تابش اشعه‌ی UV استفاده می‌شود و دارای غلافی از جنس شیشه‌ی با نقطه‌ی ذوب پایین هستند ، تا حدود 1 kW ، بیشتر برای تماشاخانه‌ها و کنسرت‌ها استفاده می‌شوند .
برخی از لامپ‌های UV که به‌طور ویژه‌ای برای جذب حشرات طراحی شده‌اند ، مانند لامپ‌های ماورای بنفش معمولی ، برای انتشار پرتوی فرابنفش نزدیک (NUV) ، از فسفر استفاده می‌کنند، اما در آنها به‌جای شیشه‌های گرانی که دارای نقطه‌ی ذوب پایین هستند از شیشه‌های ساده‌تری استفاده شده است . طیف مرئی ناشی از جیوه توسط این شیشه‌های ساده ، کمتر فیلتر می‌شوند ، بنابراین با چشم غیر مسلح می‌توان آنها را به‌رنگ آبی مشاهده نمود . در بیشتر کاتالوگ‌های مربوط به ادوات روشنایی ، این لامپ‌ها را " نور سیاه – فرابنفش" یا "BL" می‌نامند.
لامپ‌های فرابنفش با موج کوتاه
درجه‌حرارت عملیاتی بهینه برای حباب‌های استاندارد در حدود 40 درجه سلسیوس می باشد. استفاده از آلیاژ جیوه این امکان را فراهم می‌سازد که دمای عملیاتی تا 100 درجه‌ی سلسیوس ، و انتشار پرتوی UVC به دو یا سه برابر به ازای هر واحد طول موج افزایش یابد. بازدهی معمولی این لامپ‌های فشار پایین تقریباً 30 تا 40٪ است ، یعنی این لامپ‌ها به‌ازای هر 100 وات انرژی الکتریکی مصرف شده ، کلاً 30 تا 40 وات ، UV تولید می‌کنند. لامپ‌های UVA/UVB برای مقاصد خاص دیگری نیز مانند حفاظت از خزندگان فروخته می‌شوند.
لامپ‌های تخلیه گازی
لامپ‌های ویژه‌ی تخلیه‌ی گازی ، که حاوی گازهای مختلف گوناگونی هستند ، جهت تولید پرتوی UV در خطوط طیفی خاص برای مقاصد علمی فروخته می‌شوند. لامپ‌های آرگون و دوتریوم اغلب به‌عنوان منابع پایدار ، بدون روزنه یا با روزنه‌های گوناگون ، همانند فلورید منیزیم مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این لامپ‌ها در تجهیزات اسپکتروسکوپی جهت انجام آنالیز شیمیایی استفاده می‌شود.
LEDهای فرابنفش
دیودهای منتشرکننده‌ی نور (LEDs) ساخته شده‌اند تا پرتوی فرابنفش تولید کنند، اگرچه پرتوهای قابل استفاده‌ی LED بسیار محدود بوده و طول موج آنها کمتر از 365 nm می‌باشد. بازدهی LED در طول موج 365 nm در حدود 5 تا 8 درصد است ، در حالیکه بازدهی در 395 nm نزدیک به 20٪ است ، و همچنین توان‌های خروجی در پرتوهای UV با طول موج‌های بلندتر بهتر می‌شود. استفاده از این آرایه‌های LED جهت کاربردهای حفاظتی با اشعه‌ی UV در حال آغاز می‌باشد ، قبلاً نیز از آنها به‌خوبی در چاپ دیجیتالی و حفاظت با UV در محیط‌های خنثی استفاده شده است. اکنون می‌توان به تراکم نیرو نزدیک به W/cm2 3 رسید و این امر موجب پیشرفت‌های جدید مخترعین صنایع نوری و ارائه‌کنندگان فرمول رزین شده است و شاید باعث گسترش LED در زمینه‌ی حفاظت از مواد با استفاده از UV شود.
لیزرهای فرابنفش
لیزرهای گازی UV ، دیودهای لیزری و لیزرهای جامد UV ساخته شده‌اند تا پرتوی فرابنفش منتشر سازند. لیزر گاز نیتروژن از تحریک الکترونی مولکول‌های نیتروژن استفاده می‌کند تا پرتویی که دارای UV زیاد است تولید نماید. قوی‌ترین خطوط دارای طول موج 337.1 nm در محدوده‌ی اشعه‌ی فرابنفش هستند. طول موج سایر خطوط 357.6 nm گزارش شده است که آنها نیز پرتوی فرابنفش محسوب می‌شوند. (این لیزر خطوط ضعیف‌تری در نواحی آبی ، قرمز و مادون قرمز نیز ایجاد می‌نماید)
دیودهای لیزری ساطع‌کننده‌ی مستقیم UV با طول موج 375 nm موجود می‌باشند. لیزرهای دیودی UV با استفاده از کریستال‌های Ce:LiSAF ( سریوم در ترکیب با لیتیوم استرنسیوم آلومینیوم فلوراید) نشان داده شده‌اند ، فرآیندی که در سال 1990 در آزمایشگاه ملی Lawrence Livemore تکمیل گردید. طول موج‌های کوتاه‌تر از 325 nm توسط مدول‌های دیودی جامد به‌صورت تجاری تولید شده‌اند که از فن‌آوری دو برابر یا سه برابر کردن فرکانس دیودهای جامد پمپ‌شده (DPSS) استفاده می‌کند. طول موج‌های موجود عبارتند از : 262 ، 266 ، 349 ، 351 ، 355 و 375 نانومتر. لیزرهای فرابنفش در صنعت ( حکاکی با لیزر ) ، داروسازی ( پوست شناسی و برداشتن بخشی از قرنیه ) ، ارتباطات ایمن ، و انجام محاسبات ( ذخیره‌سازی نوری ) به‌کار برده می‌شوند.
برچسپ:
لامپ سیاه پرتوی UVA با طول موج بلند تولید می‌کند . برخی از فیلترها با استفاده از شیشه‌ی با نقطه‌ی ذوب پایین ، نور مرئی پخش می‌کنند. از لامپ‌های فلورسنت سیاه برای تولید آمیزه‌ای از اشعه‌ی UVA فسفری استفاده می‌شود و همانند لامپ‌های معمولی فلورسنت ساخته می‌شوند. در لامپ‌های مدل BLB یک فیلتر شیشهای وجود دارد که نور ارغوانی تیره مایل به آبی ، یعنی تقریباً تمامی نورهای مرئی بالای 400 نانومتر را ، فیلتر می‌کند. در صنایع نوری ، رنگ چنین لامپ‌هایی آبی تیره یا BLB است تا از لامپ‌های UV که در حشره‌کش‌های برقی استفاده می‌شوند و پوششی برای فیلتر کردن نور ندارند ، متمایز گردند. این لامپ‌ها را به‌عنوان لامپ‌های مولد " نور سیاه یا تابش فرابنفش" ، BL ، برگزیده‌اند . نوعاً فسفری که برای حداکثر تشعشع در حوالی 368 تا 371 نانومتر استفاده می‌شود ، فلورو بورات استرانسیوم اوروپیوم (SrB4O7F:Eu+2) یا بورات استرانسیوم اوروپیوم (SrB4O7:Eu+2) است ، در حالیکه فسفر استفاده شده برای حداکثر تولید در حوالی 350 تا 353 نانومتر ، سیلیکات باریوم سرب (BaSi2O5:Pb+) می‌باشد . پیک لامپ‌های " فرابنفش آبی‌رنگ " 365 نانومتر است .
همچنین می‌توان از شیشه‌ی با نقطه‌ی ذوب پایین استفاده نمود تا اشعه‌ی فرابنفش بسیار کمی تولید شود. به‌جای استفاده از شیشه‌ی شفاف در حباب لامپ رشته‌ای معمولی ، می‌توان از شیشهای با جنس اکسید نیکل ، به‌رنگ ارغوانی مایل به‌آبی تیره که تمامی پرتوها به‌علاوه‌ی اشعه‌ی UV را فیلتر می‌کند ، استفاده نمود. از این روش برای تولید منابع بسیار اولیه‌ی نور فرابنفش استفاده می‌شده است . به‌هرحال در روش‌های ارزان‌تر از لامپ‌های فلورسنت UV ، فقط 1٪ از توان ورودی به پرتوی قابل استفاده تبدیل شده است ، مانند تشعشعات نور سفید ناشی از یک جسم سیاه با تابش کم UV . لامپ‌های رشته‌ای استفاده شده جهت تولید زیاد اشعه‌ی UV ، به‌علت بازدهی کم آنها ، به‌طور خطرناکی داغ می‌شوند. لامپ‌های قوی فرابنفش حاوی بخار جیوه که در آنها از فسفر برای تابش اشعه‌ی UV استفاده می‌شود و دارای غلافی از جنس شیشه‌ی با نقطه‌ی ذوب پایین هستند ، تا حدود 1 kW ، بیشتر برای تماشاخانه‌ها و کنسرت‌ها استفاده می‌شوند .
برخی از لامپ‌های UV که به‌طور ویژه‌ای برای جذب حشرات طراحی شده‌اند ، مانند لامپ‌های ماورای بنفش معمولی ، برای انتشار پرتوی فرابنفش نزدیک (NUV) ، از فسفر استفاده می‌کنند، اما در آنها به‌جای شیشه‌های گرانی که دارای نقطه‌ی ذوب پایین هستند از شیشه‌های ساده‌تری استفاده شده است . طیف مرئی ناشی از جیوه توسط این شیشه‌های ساده ، کمتر فیلتر می‌شوند ، بنابراین با چشم غیر مسلح می‌توان آنها را به‌رنگ آبی مشاهده نمود . در بیشتر کاتالوگ‌های مربوط به ادوات روشنایی ، این لامپ‌ها را " نور سیاه – فرابنفش" یا "BL" می‌نامند.
لامپ‌های فرابنفش با موج کوتاه
لامپ UV میکروب‌کش 9 واتی ، فلورسنت با ضریب شکل فشرده (CF)
لامپ میکروب‌کش تجاری در فروشگاه قصابی
هم‌اکنون لامپ‌هایی تولید می شوند که اشعه‌ی UV با طول موج کوتاه منتشر می‌سازند. لامپ‌های فلورسنت بدون پوشش داخلی فسفری جهت تبدیل اشعه‌ی UV به نور مرئی ، به‌دلیل پرتودهی زیاد جیوه در داخل چنین لامپ‌هایی ، پرتوی فرابنفش را دو پیک در پهنه‌ی UV-C با طول موج 253.7 nm و 185 nm منتشر می‌کنند. 85 تا 90 درصد از اشعه‌ی UV تولید شده توسط این لامپ‌ها ، دارای طول موج 253.7nm می‌باشند ، درصورتی‌که فقط 5 تا 10 درصد دارای طول موج 185 nm هستند. لامپ کوارتز معمولی دارای ناخالصی‌هایی است ، آن‌چنان‌که مانع از عبور اشعه‌ی با طول موج 185 nm می‌شود . این لامپ‌های میکروب‌کش به‌طور گسترده‌ای برای ضدعفونی سطوح در آزمایشگاه‌ها و کارخانه‌های صنایع غذایی و نیز برای ضدعفونی کردن آب استفاده می‌شوند.
درجه‌حرارت عملیاتی بهینه برای حباب‌های استاندارد در حدود 40 درجه سلسیوس می باشد. استفاده از آلیاژ جیوه این امکان را فراهم می‌سازد که دمای عملیاتی تا 100 درجه‌ی سلسیوس ، و انتشار پرتوی UVC به دو یا سه برابر به ازای هر واحد طول موج افزایش یابد. بازدهی معمولی این لامپ‌های فشار پایین تقریباً 30 تا 40٪ است ، یعنی این لامپ‌ها به‌ازای هر 100 وات انرژی الکتریکی مصرف شده ، کلاً 30 تا 40 وات ، UV تولید می‌کنند. لامپ‌های UVA/UVB برای مقاصد خاص دیگری نیز مانند حفاظت از خزندگان فروخته می‌شوند.
لامپ‌های تخلیه گازی
لامپ‌های ویژه‌ی تخلیه‌ی گازی ، که حاوی گازهای مختلف گوناگونی هستند ، جهت تولید پرتوی UV در خطوط طیفی خاص برای مقاصد علمی فروخته می‌شوند. لامپ‌های آرگون و دوتریوم اغلب به‌عنوان منابع پایدار ، بدون روزنه یا با روزنه‌های گوناگون ، همانند فلورید منیزیم مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این لامپ‌ها در تجهیزات اسپکتروسکوپی جهت انجام آنالیز شیمیایی استفاده می‌شود.
LEDهای فرابنفش
دیودهای منتشرکننده‌ی نور (LEDs) ساخته شده‌اند تا پرتوی فرابنفش تولید کنند، اگرچه پرتوهای قابل استفاده‌ی LED بسیار محدود بوده و طول موج آنها کمتر از 365 nm می‌باشد. بازدهی LED در طول موج 365 nm در حدود 5 تا 8 درصد است ، در حالیکه بازدهی در 395 nm نزدیک به 20٪ است ، و همچنین توان‌های خروجی در پرتوهای UV با طول موج‌های بلندتر بهتر می‌شود. استفاده از این آرایه‌های LED جهت کاربردهای حفاظتی با اشعه‌ی UV در حال آغاز می‌باشد ، قبلاً نیز از آنها به‌خوبی در چاپ دیجیتالی و حفاظت با UV در محیط‌های خنثی استفاده شده است. اکنون می‌توان به تراکم نیرو نزدیک به W/cm2 3 رسید و این امر موجب پیشرفت‌های جدید مخترعین صنایع نوری و ارائه‌کنندگان فرمول رزین شده است و شاید باعث گسترش LED در زمینه‌ی حفاظت از مواد با استفاده از UV شود.
لیزرهای فرابنفش
لیزرهای گازی UV ، دیودهای لیزری و لیزرهای جامد UV ساخته شده‌اند تا پرتوی فرابنفش منتشر سازند. لیزر گاز نیتروژن از تحریک الکترونی مولکول‌های نیتروژن استفاده می‌کند تا پرتویی که دارای UV زیاد است تولید نماید. قوی‌ترین خطوط دارای طول موج 337.1 nm در محدوده‌ی اشعه‌ی فرابنفش هستند. طول موج سایر خطوط 357.6 nm گزارش شده است که آنها نیز پرتوی فرابنفش محسوب می‌شوند. (این لیزر خطوط ضعیف‌تری در نواحی آبی ، قرمز و مادون قرمز نیز ایجاد می‌نماید)
یک UV LED با طول موج 380 نانومتر که به فلورسنت معمولی خانگی متصل شده است.
دیودهای لیزری ساطع‌کننده‌ی مستقیم UV با طول موج 375 nm موجود می‌باشند. لیزرهای دیودی UV با استفاده از کریستال‌های Ce:LiSAF ( سریوم در ترکیب با لیتیوم استرنسیوم آلومینیوم فلوراید) نشان داده شده‌اند ، فرآیندی که در سال 1990 در آزمایشگاه ملی Lawrence Livemore تکمیل گردید. طول موج‌های کوتاه‌تر از 325 nm توسط مدول‌های دیودی جامد به‌صورت تجاری تولید شده‌اند که از فن‌آوری دو برابر یا سه برابر کردن فرکانس دیودهای جامد پمپ‌شده (DPSS) استفاده می‌کند. طول موج‌های موجود عبارتند از : 262 ، 266 ، 349 ، 351 ، 355 و 375 نانومتر. لیزرهای فرابنفش در صنعت ( حکاکی با لیزر ) ، داروسازی ( پوست شناسی و برداشتن بخشی از قرنیه ) ، ارتباطات ایمن ، و انجام محاسبات ( ذخیره‌سازی نوری ) به‌کار برده می‌شوند.
برچسپ: