อัลตราไวโอเลต
รังสีอัลตราไวโอเลต ( UV ; บางครั้งเรียกว่าแสงอัลตราไวโอเลต ) คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 100–400 นาโนเมตรสั้นกว่าแสงที่มองเห็นได้แต่ยาวกว่ารังสีเอ็กซ์ความยาวคลื่นระหว่าง 10 ถึง 100 นาโนเมตร เรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลตแบบเข้มข้นและมีคุณสมบัติบางอย่างร่วมกับรังสีเอ็กซ์แบบอ่อน รังสี UV มีอยู่ในแสงแดดและคิดเป็นประมาณ 10% ของ รังสี แม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งหมด ที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ยังเกิดจากประกายไฟจากไฟฟ้ารังสีเชเรนคอฟและแสงชนิดพิเศษ เช่นหลอดไอปรอท หลอดไฟสำหรับ อาบแดด และ หลอดไฟ แบล็กไลท์
โฟตอนของรังสีอัลตราไวโอเลตมีพลังงานมากกว่าโฟตอนของแสงที่มองเห็นได้ โดยมีค่าประมาณ 3.1 ถึง 12 อิเล็กตรอนโวลต์ซึ่งเป็นพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการ ทำให้ อะตอมแตกตัวเป็นไอออน [ 1 ] : 25–26แม้ว่า รังสี อัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นยาวจะไม่ถือว่าเป็นรังสีที่ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออน[ 2 ]เนื่องจากโฟตอน ของมัน มีพลังงานไม่เพียงพอ แต่มันสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีและทำให้สารหลายชนิดเรืองแสงหรือเปล่งแสงได้การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติหลายอย่าง รวมถึงผลกระทบทางเคมีและชีวภาพ มาจากวิธีที่รังสี UV สามารถโต้ตอบกับโมเลกุลอินทรีย์ได้ ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นอิเล็กตรอนในวงโคจรไปสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้นในโมเลกุล ซึ่งอาจทำให้พันธะเคมี แตก ในทางตรงกันข้าม ผลกระทบหลักของรังสีที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าคือการกระตุ้นสถานะการสั่นหรือการหมุนของโมเลกุลเหล่านี้ ทำให้อุณหภูมิของโมเลกุลเพิ่มขึ้น[ 1 ] : 28แสงอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นสั้นเป็นรังสีที่ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออน[ 2 ]ดังนั้น รังสี UV ที่มีความยาวคลื่นสั้นจึงทำลายDNAและฆ่าเชื้อพื้นผิวที่สัมผัส
สำหรับมนุษย์การถูกแดดเผาและการถูกแดดเผาเป็นผลกระทบที่คุ้นเคยจากการสัมผัสรังสี UV ของผิวหนัง พร้อมกับความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคมะเร็งผิวหนังปริมาณรังสี UV ที่ผลิตโดยดวงอาทิตย์หมายความว่าโลกจะไม่สามารถดำรงชีวิตบนพื้นดินได้หากแสงส่วนใหญ่ไม่ถูกกรองออกโดยชั้นบรรยากาศ[ 3 ]แสง UV จากดวงอาทิตย์ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าประมาณ 300 นาโนเมตรจะถูกดูดซับในชั้นบรรยากาศ โดยส่วนใหญ่โดยโอโซนและออกซิเจนโมเลกุล ก่อนที่จะถึงพื้นดิน[ 4 ]อย่างไรก็ตาม รังสี UV (โดยเฉพาะ UVB) ยังเป็นสาเหตุในการสร้างวิตามินดีในสัตว์มีกระดูกสันหลัง บนบกส่วนใหญ่ รวมถึงมนุษย์ด้วย[ 5 ]ดังนั้น สเปกตรัม UV จึงมีทั้งผลดีและผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต
โดยทั่วไปแล้ว ขีดจำกัดความยาวคลื่นต่ำสุดของสเปกตรัมที่มองเห็นได้จะอยู่ที่ 400 นาโนเมตร แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วรังสีอัลตราไวโอเลตจะไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าของมนุษย์ แต่ 400 นาโนเมตรก็ไม่ใช่จุดตัดที่ชัดเจน โดยความยาวคลื่นที่สั้นลงเรื่อยๆ จะมองเห็นได้ยากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงนี้[ 6 ]แมลง นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดสามารถมองเห็นรังสีอัลตราไวโอเลตใกล้ (NUV) ได้ เนื่องจากพวกมันสามารถมองเห็นความยาวคลื่นที่สั้นกว่าที่มนุษย์มองเห็นได้[ 7 ]
การมองเห็น
โดยทั่วไปมนุษย์ไม่สามารถใช้รังสีอัลตราไวโอเลตในการมองเห็นได้เลนส์ตาของมนุษย์และเลนส์ที่ปลูกถ่ายด้วยการผ่าตัดที่ผลิตตั้งแต่ปี 1986 สามารถบล็อกรังสีส่วนใหญ่ในช่วงความยาวคลื่นใกล้ UV ที่ 300–400 นาโนเมตรได้ ส่วนความยาวคลื่นที่สั้นกว่านั้นจะถูกบล็อกโดยกระจกตา[ 8 ] นอกจากนี้มนุษย์ยังขาด การปรับตัว ของตัวรับสีสำหรับรังสีอัลตราไวโอเลตตัวรับแสงของเรตินามีความไวต่อรังสีใกล้ UV แต่เลนส์ไม่สามารถโฟกัสแสงนี้ได้อย่างเหมาะสม ทำให้หลอดไฟ UV ดูพร่ามัว[ 9 ] [ 10 ] ผู้ที่ไม่มีเลนส์ตา (ภาวะที่เรียกว่าaphakia ) จะรับรู้รังสีใกล้ UV เป็นสีขาวอมฟ้าหรือสีขาวอมม่วง[ 6 ]รังสีใกล้ UV สามารถมองเห็นได้โดยแมลง สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด และนก บางชนิด นกมีตัวรับสีที่สี่สำหรับรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งเมื่อรวมกับโครงสร้างตาที่ส่งผ่าน UV ได้มากขึ้น ทำให้นกขนาดเล็กสามารถมองเห็น UV ได้ "อย่างแท้จริง" [ 11 ] [ 12 ]
ประวัติศาสตร์และการค้นพบ
"อัลตราไวโอเลต" หมายถึง "เหนือกว่าสีม่วง" (มาจากภาษาละตินultraซึ่งแปลว่า "เหนือกว่า") โดยสีม่วงเป็นสีที่มีความถี่สูงสุดของแสงที่มองเห็นได้อัลตราไวโอเลตมีความถี่สูงกว่า (ดังนั้นจึงมีความยาวคลื่นสั้นกว่า) แสงสีม่วง
รังสี UV ถูกค้นพบในเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 1801 เมื่อนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันโยฮันน์ วิลเฮล์ม ริตเตอร์สังเกตเห็นว่ารังสีที่มองไม่เห็นซึ่งอยู่เลยปลายสีม่วงของสเปกตรัมที่มองเห็นได้นั้น ทำให้ กระดาษที่แช่ด้วย ซิลเวอร์คลอไรด์ มืดลง เร็วกว่าแสงสีม่วงเสียอีก เขาประกาศการค้นพบนี้ในจดหมายสั้นๆ ถึงAnnalen der Physik [ 13 ] [ 14 ]และต่อมาเรียกมันว่า "รังสี (ดี-)ออกซิไดซ์" ( ภาษาเยอรมัน: de-oxidierende Strahlen ) เพื่อเน้นปฏิกิริยาทางเคมีและเพื่อแยกแยะออกจาก " รังสีความร้อน " ซึ่งถูกค้นพบในปีก่อนหน้าที่ปลายอีกด้านของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ คำว่า "รังสีเคมี" ที่ง่ายกว่าถูกนำมาใช้ในเวลาต่อมา และยังคงเป็นที่นิยมตลอดศตวรรษที่ 19 แม้ว่าบางคนจะกล่าวว่ารังสีนี้แตกต่างจากแสงโดยสิ้นเชิง (โดยเฉพาะจอห์น วิลเลียม เดรเปอร์ผู้ตั้งชื่อมันว่า "รังสีไทโทนิก" [ 15 ] [ 16 ] ) ในที่สุดคำว่า "รังสีเคมี" และ "รังสีความร้อน" ก็ถูกยกเลิกไปเพื่อใช้คำว่ารังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรด ตามลำดับ[ 17 ] [ 18 ]ในปี พ.ศ. 2421 ได้มีการค้นพบผลการฆ่าเชื้อของแสงความยาวคลื่นสั้นโดยการฆ่าแบคทีเรีย ในปี พ.ศ. 2446 พบว่าความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดอยู่ที่ประมาณ 250 นาโนเมตร ในปี พ.ศ. 2503 ได้มีการพิสูจน์ผลของรังสีอัลตราไวโอเลตต่อดีเอ็นเอ[ 19 ]
การค้นพบรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นต่ำกว่า 200 นาโนเมตร ซึ่งเรียกว่า "รังสีอัลตราไวโอเลตสุญญากาศ" เนื่องจากออกซิเจนในอากาศดูดซับรังสีนี้ได้อย่างมาก เกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2436 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันวิกเตอร์ ชูมันน์ [ 20 ] การแบ่งรังสี UV ออกเป็น UVA, UVB และ UVC ได้รับการตัดสินใจ "เป็นเอกฉันท์" โดยคณะกรรมการของการประชุมนานาชาติว่าด้วยแสงครั้งที่สอง เมื่อวันที่ 17 สิงหาคม พ.ศ. 2475 ณปราสาทคริสเตียนสบอร์กในโคเปนเฮเกน[ 21 ]
ชนิดย่อย
สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าของรังสีอัลตราไวโอเลต (UVR) ซึ่งกำหนดไว้กว้างที่สุดคือ 10–400 นาโนเมตร สามารถแบ่งย่อยออกเป็นช่วงต่างๆ ที่แนะนำโดยมาตรฐาน ISO 21348: [ 22 ]
| ชื่อ | พลังงานโฟตอน ( eV , aJ ) | หมายเหตุ/ชื่อเรียกอื่น | |
|---|---|---|---|
| คำย่อ | ความยาวคลื่น (นาโนเมตร) | ||
| รังสีอัลตราไวโอเลตเอ | 3.10–3.94 0.497–0.631 | รังสียูวีคลื่นยาวหรือแสงแบล็กไลท์ไม่ถูกดูดซับโดยชั้นโอโซน : รังสียูวี อ่อน | |
| ยูวีเอ | 315–400 | ||
| รังสีอัลตราไวโอเลต บี | 3.94–4.43 0.631–0.710 | รังสี UV คลื่นกลาง ซึ่งส่วนใหญ่ถูกดูดซับโดยชั้นโอโซน: รังสี UV ระดับกลาง; รังสีดอร์โน | |
| ยูวีบี | 280–315 | ||
| รังสีอัลตราไวโอเลตซี | 4.43–12.4 0.710–1.987 | รังสียูวีคลื่นสั้น รังสี ยูวีฆ่าเชื้อโรค รังสีไอออนไนซ์ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า ซึ่งถูกดูดซับโดยชั้นโอโซนและชั้นบรรยากาศอย่างสมบูรณ์: รังสียูวี แข็ง | |
| ยูวีซี | 100–280 | ||
| รังสีอัลตราไวโอเลตใกล้ | 3.10–4.13 0.497–0.662 | สามารถมองเห็นได้โดยนก แมลง และปลา | |
| นูยูวี | 300–400 | ||
| รังสีอัลตราไวโอเลตช่วงกลาง | 4.13–6.20 0.662–0.993 | ||
| เอ็มยูวี | 200–300 | ||
| รังสีอัลตราไวโอเลตระยะไกล | 6.20–10.16 0.993–1.628 | รังสีไอออนไนซ์ที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า | |
| เอฟยูวี | 122–200 | ||
| ไฮโดรเจนไลแมน-อัลฟา | 10.16–10.25 1.628–1.642 | เส้นสเปกตรัมที่ 121.6 นาโนเมตร, 10.20 อิเล็กตรอนโวลต์ | |
| เอ ช ไลแมน-α | 121–122 | ||
| รังสีอัลตราไวโอเลตแบบรุนแรง | 10.25–124 1.642–19.867 | ตามคำจำกัดความบางประการ รังสีชนิดนี้เป็นรังสีที่ก่อให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์และถูกดูดซับโดยชั้นบรรยากาศโดยสมบูรณ์ | |
| ยูอีวี | 10–121 | ||
| ฟาร์-ยูวีซี[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] | 5.28–6.20 0.846–0.993 | มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อโรค โดยการสัมผัสเพียงครั้งเดียวถือว่าปลอดภัย ทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA น้อยที่สุด มีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้ซ้ำ[ 27 ] | |
| 200–235 | |||
| รังสีอัลตราไวโอเลตในสุญญากาศ | 6.20–124 0.993–19.867 | ออกซิเจนในชั้นบรรยากาศจะดูดซับแสงอย่างมาก แต่ คลื่นแสงที่มีความยาวคลื่น 150–200 นาโนเมตรสามารถทะลุผ่านไนโตรเจนได้ | |
| วียูวี | 10–200 | ||
มีการสำรวจอุปกรณ์โซลิดสเตทและสุญญากาศหลายชนิดเพื่อใช้ในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัม UV แนวทางต่างๆ มากมายพยายามปรับอุปกรณ์ตรวจจับแสงที่มองเห็นได้ แต่สิ่งเหล่านี้อาจประสบปัญหาการตอบสนองที่ไม่พึงประสงค์ต่อแสงที่มองเห็นได้และความไม่เสถียรต่างๆ รังสีอัลตราไวโอเลตสามารถตรวจจับได้ด้วยโฟโตไดโอดและโฟโตแคโทด ที่เหมาะสม ซึ่งสามารถปรับแต่งให้มีความไวต่อส่วนต่างๆ ของสเปกตรัม UV ได้มีโฟโตมัลติพลายเออร์ UV ที่ไวต่อแสงให้เลือกใช้ มีการสร้าง สเปกโทรเมตรและเรดิโอมิเตอร์เพื่อวัดรังสี UV มีการใช้ตัวตรวจจับซิลิคอนตลอดช่วงสเปกตรัม[ 28 ]
รังสีอัลตราไวโอเลตในสุญญากาศ
คลื่นแสง UV ในสุญญากาศ หรือ VUV (ความยาวคลื่นสั้นกว่า 200 นาโนเมตร) จะถูกดูดซับอย่างมากโดยออกซิเจน โมเลกุล ในอากาศ แม้ว่าคลื่นแสงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าประมาณ 150–200 นาโนเมตรจะสามารถแพร่กระจายผ่านไนโตรเจนได้ ดังนั้น เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์จึงสามารถใช้ช่วงสเปกตรัมนี้ได้โดยทำงานในบรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจน (ไนโตรเจนบริสุทธิ์ หรืออาร์กอนสำหรับความยาวคลื่นที่สั้นกว่า) โดยไม่จำเป็นต้องใช้ห้องสุญญากาศที่มีราคาแพง ตัวอย่างที่สำคัญ ได้แก่ อุปกรณ์ โฟโตลิโทกรา ฟี 193 นาโนเมตร (สำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ) และสเปกโตรมิเตอร์ไดโครอิซึมแบบวงกลม[ 29 ]
เทคโนโลยีสำหรับอุปกรณ์ตรวจวัดรังสี VUV นั้นได้รับแรงผลักดันหลักมาจากดาราศาสตร์สุริยะมาเป็นเวลาหลายทศวรรษ แม้ว่าเลนส์จะสามารถกำจัดแสงที่มองเห็นได้ซึ่งปนเปื้อนรังสี VUV ออกไปได้ แต่โดยทั่วไปแล้ว ตัวตรวจจับอาจมีข้อจำกัดด้านการตอบสนองต่อรังสีที่ไม่ใช่ VUV และการพัฒนาอุปกรณ์ที่ไม่ไวต่อแสงอาทิตย์จึงเป็นหัวข้อการวิจัยที่สำคัญ อุปกรณ์โซลิดสเตทที่มีช่องว่างพลังงานกว้างหรืออุปกรณ์สุญญากาศที่มีโฟโตแคโทดที่มีจุดตัดสูงนั้นมีความน่าสนใจมากกว่าไดโอดซิลิคอน
รังสีอัลตราไวโอเลตแบบรุนแรง
รังสีอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว (EUV หรือบางครั้งเรียกว่า XUV) มีลักษณะเฉพาะคือการเปลี่ยนแปลงทางฟิสิกส์ของการปฏิสัมพันธ์กับสสาร[ 30 ] : 2ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าประมาณ 30 นาโนเมตรจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนวาเลนซ์ ชั้นนอก ของอะตอมเป็นหลัก ในขณะที่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่านั้นจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนชั้นในและนิวเคลียสเป็นหลัก ปลายด้านยาวของสเปกตรัม EUV ถูกกำหนดโดยเส้นสเปกตรัม He + ที่โดดเด่น ที่ 30.4 นาโนเมตร EUV ถูกดูดซับอย่างมากโดยวัสดุที่รู้จักส่วนใหญ่ แต่การสังเคราะห์เลนส์หลายชั้นที่สะท้อนรังสี EUV ได้มากถึงประมาณ 50% ที่มุมตกกระทบปกติเป็นไปได้ เทคโนโลยีนี้ได้รับการบุกเบิกโดย จรวดสำรวจ NIXTและMSSTAในช่วงทศวรรษ 1990 และถูกนำมาใช้ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์สำหรับการถ่ายภาพดวงอาทิตย์ ดูเพิ่มเติมที่ดาวเทียมExtreme Ultraviolet Explorer
รังสีอัลตราไวโอเลตชนิดแข็งและอ่อน
บางแหล่งข้อมูลใช้การแบ่งแยก "UV แข็ง" และ "UV อ่อน" ตัวอย่างเช่น ในกรณีของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ขอบเขตอาจอยู่ที่ขีดจำกัดไลแมน (ความยาวคลื่น 91.2 นาโนเมตร พลังงานที่จำเป็นในการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมไฮโดรเจนจากสถานะพื้นฐาน) โดย "UV แข็ง" จะมีพลังงานมากกว่า[ 31 ]คำศัพท์เดียวกันนี้อาจใช้ในสาขาอื่นๆ เช่นเครื่องสำอางออปโตอิเล็กทรอนิกส์เป็นต้น ค่าตัวเลขของขอบเขตระหว่าง UV แข็ง/อ่อน แม้แต่ในสาขาวิทยาศาสตร์ที่คล้ายคลึงกัน ก็ไม่จำเป็นต้องตรงกันเสมอไป ตัวอย่างเช่น สิ่งพิมพ์ด้านฟิสิกส์ประยุกต์ฉบับหนึ่งใช้ขอบเขต 190 นาโนเมตรระหว่างบริเวณ UV แข็งและอ่อน[ 32 ]
รังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์

วัตถุที่ร้อนจัดจะปล่อยรังสี UV ออกมา (ดูการแผ่รังสีของวัตถุดำ ) ดวงอาทิตย์ปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตออกมาทุกความยาวคลื่น รวมถึงรังสีอัลตราไวโอเลตสุดขั้วซึ่งตัดกับรังสีเอ็กซ์ที่ 10 นาโนเมตร ดาวฤกษ์ ที่ร้อนจัด(เช่น ดาวประเภท O และ B) ปล่อยรังสี UV ออกมามากกว่าดวงอาทิตย์ในสัดส่วนที่มากกว่า แสงแดดในอวกาศที่ระดับบนสุดของชั้นบรรยากาศโลก (ดูค่าคงที่ของดวงอาทิตย์ ) ประกอบด้วยแสงอินฟราเรดประมาณ 50% แสงที่มองเห็นได้ 40% และแสงอัลตราไวโอเลต 10% โดยมีความเข้มรวมประมาณ 1400 W/m² ในสุญญากาศ[ 33 ]
ชั้นบรรยากาศจะปิดกั้นรังสี UV จากดวงอาทิตย์ประมาณ 77% เมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูงที่สุดในท้องฟ้า (ที่จุดสูงสุด) โดยการดูดซับจะเพิ่มขึ้นที่ความยาวคลื่น UV ที่สั้นลง ที่ระดับพื้นดินเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุด แสงแดดประกอบด้วยแสงที่มองเห็นได้ 44% รังสีอัลตราไวโอเลต 3% และส่วนที่เหลือเป็นรังสีอินฟราเรด[ 34 ] [ 35 ]รังสีอัลตราไวโอเลตที่มาถึงพื้นผิวโลกมากกว่า 95% เป็นรังสี UVA ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่า ส่วนที่เหลือเล็กน้อยเป็นรังสี UVB แทบไม่มีรังสี UVC มาถึงพื้นผิวโลกเลย[ 36 ]สัดส่วนของรังสี UVA และ UVB ที่ยังคงอยู่ในรังสี UV หลังจากผ่านชั้นบรรยากาศนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณเมฆและสภาพบรรยากาศเป็นอย่างมาก ในวันที่ "มีเมฆบางส่วน" บริเวณท้องฟ้าสีฟ้าที่ปรากฏระหว่างเมฆก็เป็นแหล่งกำเนิดของรังสี UVA และ UVB (ที่กระเจิง) ซึ่งเกิดจากการกระเจิงของเรย์ลีในลักษณะเดียวกับแสงสีฟ้าที่มองเห็นได้จากส่วนต่างๆ ของท้องฟ้าเหล่านั้น UVB ยังมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของพืช เนื่องจากมีผลต่อฮอร์โมนพืชส่วนใหญ่[ 37 ]ในช่วงที่มีเมฆปกคลุมเต็มท้องฟ้า ปริมาณการดูดซับเนื่องจากเมฆจะขึ้นอยู่กับความหนาของเมฆและละติจูดเป็นอย่างมาก โดยไม่มีการวัดที่ชัดเจนที่เชื่อมโยงความหนาเฉพาะและการดูดซับของ UVA และ UVB [ 38 ]
รังสี UVC ในช่วงคลื่นสั้นกว่า รวมถึงรังสี UV ที่มีพลังงานสูงกว่าซึ่งเกิดจากดวงอาทิตย์ จะถูกดูดซับโดยออกซิเจนและสร้างโอโซนในชั้นโอโซนเมื่ออะตอมออกซิเจนเดี่ยวที่เกิดจาก การสลายตัวด้วย แสง UV ของออกซิเจนโมเลกุลหนึ่ง ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนโมเลกุลอื่น ชั้นโอโซนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันรังสี UVB ส่วนใหญ่ และรังสี UVC ส่วนที่เหลือซึ่งยังไม่ถูกป้องกันโดยออกซิเจนในอากาศ
ตัวกั้น ตัวดูดซับ และหน้าต่าง
สารดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นโมเลกุลที่ใช้ในวัสดุอินทรีย์ ( เช่นโพลิเมอร์สีฯลฯ) เพื่อดูดซับรังสี UV เพื่อลดการเสื่อมสภาพจากรังสีUV (ปฏิกิริยาออกซิเดชันจากแสง) ของวัสดุ สารดูดซับเหล่านี้อาจเสื่อมสภาพไปตามกาลเวลา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบระดับสารดูดซับในวัสดุที่ผ่านการผุกร่อนแล้ว
ในครีมกันแดดส่วนผสมที่ดูดซับรังสี UVA/UVB เช่นอะโวเบนโซนออกซีเบนโซน[ 39 ]และออกทิลเมทอกซีซินนาเมตเป็นสารดูดซับหรือ "ตัวบล็อก" ทางเคมีอินทรีย์ซึ่งแตกต่างจากสารดูดซับ/"ตัวบล็อก" รังสี UV ที่เป็นอนินทรีย์ เช่นไทเทเนียมไดออกไซด์และซิงค์ออกไซด์[ 40 ]
สำหรับเสื้อผ้าค่าปัจจัยการป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต (UPF) แสดงถึงอัตราส่วนของ รังสี UV ที่ทำให้เกิดอาการ ไหม้แดดทั้งแบบที่ไม่มีและมีการป้องกันจากเนื้อผ้า คล้ายกับ ค่า ปัจจัยการป้องกันแสงแดด (SPF) สำหรับครีมกันแดดผ้าสำหรับฤดูร้อนทั่วไปมีค่า UPF ประมาณ 6 ซึ่งหมายความว่ารังสี UV ประมาณ 20% จะผ่านเข้ามาได้[ 41 ]
อนุภาคนาโนที่แขวนลอยอยู่ในกระจกสีช่วยป้องกันรังสี UV จากการก่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่เปลี่ยนสีของภาพ[ 42 ]ชุดชิปอ้างอิงสีที่ทำจากกระจกสีมีแผนที่จะใช้ในการปรับเทียบกล้องสีสำหรับ ภารกิจยานสำรวจดาวอังคาร ของ ESA ในปี 2019 เนื่องจากชิปเหล่านี้จะไม่ซีดจางแม้จะมีรังสี UV ในปริมาณสูงที่พื้นผิวของดาวอังคาร[ 43 ]
กระจกโซดาไลม์ทั่วไปเช่น กระจกหน้าต่าง มีความโปร่งใส บางส่วน ต่อรังสี UVA แต่ทึบแสงต่อความยาวคลื่นที่สั้นกว่า โดยยอมให้แสงผ่านได้ประมาณ 90% ที่ความยาวคลื่นมากกว่า 350 นาโนเมตร แต่จะปิดกั้นแสงมากกว่า 90% ที่ความยาวคลื่นต่ำกว่า 300 นาโนเมตร[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]การศึกษาพบว่ากระจกรถยนต์ยอมให้รังสี UV จากสิ่งแวดล้อมผ่านได้ 3–4% โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากรังสี UV มีความยาวคลื่นมากกว่า 380 นาโนเมตร[ 47 ]กระจกรถยนต์ประเภทอื่นสามารถลดการส่งผ่านรังสี UV ที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 335 นาโนเมตร ได้ [ 47 ]ควอตซ์หลอมเหลวขึ้นอยู่กับคุณภาพ สามารถโปร่งใสได้แม้กระทั่งต่อความยาวคลื่นUV ในสุญญากาศควอตซ์ ผลึก และผลึกบางชนิด เช่น CaF และ MgF ส่งผ่านได้ดีจนถึงความยาวคลื่น 150 นาโนเมตร หรือ 160 นาโนเมตร[ 48 ]
กระจกวูดส์ (Wood's glass)เป็นกระจกซิลิเกตแบเรียมโซเดียมสีม่วงเข้มอมน้ำเงินที่มีส่วนผสมของนิกเกิล(II)ออกไซด์ ประมาณ 9% พัฒนาขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1เพื่อใช้ในการปิดกั้นแสงที่มองเห็นได้สำหรับการสื่อสารลับ กระจกชนิดนี้ยอมให้แสงอินฟราเรดในเวลากลางวันและแสงอัลตราไวโอเลตในเวลากลางคืนสามารถทะลุผ่านได้ เนื่องจากมีความโปร่งใสในช่วงความยาวคลื่น 320 ถึง 400 นาโนเมตร รวมถึงแสงอินฟราเรดและแสงฟาร์เรดที่มี ความยาวคลื่นยาวกว่า การส่งผ่านแสงอัลตราไวโอเลตสูงสุดอยู่ที่ 365 นาโนเมตร ซึ่งเป็นหนึ่งในความยาวคลื่นของ หลอด ไฟปรอท
แหล่งกำเนิดเทียม
"ไฟแบล็กไลท์"
หลอดไฟแบล็กไลท์ปล่อยรังสี UVA คลื่นยาวและแสงที่มองเห็นได้เพียงเล็กน้อย หลอดไฟแบล็กไลท์แบบฟลูออเรสเซนต์ทำงานคล้ายกับหลอดฟลูออเรส เซนต์อื่นๆ แต่ใช้ฟอสฟอร์ บนพื้นผิวด้านในของหลอดซึ่งปล่อยรังสี UVA แทนแสงที่มองเห็นได้ หลอดไฟบางชนิดใช้ตัวกรองแสง แก้ววูดส์สีม่วงอมน้ำเงินเข้ม ที่ ปิดกั้นแสงที่มองเห็นได้เกือบทั้งหมดที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 400 นาโนเมตร[ 49 ]แสงสีม่วงที่เปล่งออกมาจากหลอดเหล่านี้ไม่ใช่รังสีอัลตราไวโอเลต แต่เป็นแสงสีม่วงที่มองเห็นได้จาก เส้นสเปกตรัม 404 นาโนเมตรของปรอทซึ่งไม่ถูกกรองออกโดยสารเคลือบ หลอดไฟแบล็กไลท์อื่นๆ ใช้แก้วธรรมดาแทนแก้ววูดส์ที่มีราคาแพงกว่า ดังนั้นจึงปรากฏเป็นสีฟ้าอ่อนเมื่อใช้งาน
หลอดไฟแบล็กไลท์แบบไส้ก็ผลิตขึ้นเช่นกัน โดยใช้การเคลือบตัวกรองบนตัวหลอดไฟไส้ที่ดูดซับแสงที่มองเห็นได้ ( ดูส่วนด้านล่าง ) หลอดไฟเหล่านี้ราคาถูกกว่าแต่ประสิทธิภาพต่ำมาก ปล่อยรังสี UV ออกมาเพียงเศษเสี้ยวเปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมด หลอดไฟ แบล็กไลท์ แบบไอปรอทบางชนิด ใช้ตัวหลอดแก้ววูดส์ซึ่งดูดซับแสงที่มองเห็นได้อย่างมากในขณะที่ส่งผ่านรังสี UV-A [ 50 ]
หลอดไฟแบล็กไลท์ใช้ในงานที่ต้องการลดแสงที่มองเห็นได้จากภายนอกให้น้อยที่สุด โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อสังเกตการเรืองแสงซึ่งเป็นแสงสีที่สารหลายชนิดปล่อยออกมาเมื่อสัมผัสกับแสงยูวี หลอดไฟที่ปล่อยรังสี UVA/ UVBยังจำหน่ายเพื่อวัตถุประสงค์พิเศษอื่นๆ เช่นโคมไฟสำหรับอาบแดดและการเลี้ยงสัตว์เลื้อยคลาน
หลอดไฟไอปรอท
หลอดไอปรอทประกอบด้วย หลอด ควอตซ์หลอมเหลวที่บรรจุปรอทและอาร์กอนปล่อยแสงอัลตราไวโอเลตที่มีสองยอดในแถบ UVC ที่ 253.7 นาโนเมตรและ 185 นาโนเมตร รวมทั้งแสงที่มองเห็นได้บางส่วน 85% ถึง 90% ของ UV ที่ผลิตโดยหลอดเหล่านี้อยู่ที่ 253.7 นาโนเมตร ซึ่งมีประสิทธิภาพมากในการฆ่าเชื้อโรคหลอดเหล่านี้ยังผลิต UV ที่ 185 นาโนเมตร ซึ่งมีประสิทธิภาพในการผลิตโอโซนพร้อมผลในการฆ่าเชื้อโรคเพิ่มเติม[ 51 ]หลอดดังกล่าวมีกำลัง UVC มากกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไปสองหรือสามเท่า หลอดแรงดันต่ำเหล่านี้มีประสิทธิภาพโดยทั่วไปประมาณ 30–40% หมายความว่าสำหรับทุกๆ 100 วัตต์ของไฟฟ้าที่หลอดใช้ไป พวกมันจะผลิต UV รวมได้ประมาณ 30–40 วัตต์ นอกจากนี้ยังปล่อยแสงที่มองเห็นได้สีขาวอมฟ้าเนื่องจากเส้นสเปกตรัมอื่นๆ ของปรอท หลอดไฟ "ฆ่าเชื้อโรค" เหล่านี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการฆ่าเชื้อพื้นผิวในห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมแปรรูปอาหาร[ 52 ]
หลอดไฟไส้
หลอดไฟแบล็กไลท์ก็ทำมาจากหลอดไฟธรรมดาที่มีสารเคลือบกรองแสงซึ่งดูดซับแสงที่มองเห็นได้ส่วนใหญ่หลอดฮาโลเจนที่มี ปลอก ควอตซ์หลอมรวมถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงยูวีราคาประหยัดในช่วงยูวีใกล้ (400 ถึง 300 นาโนเมตร) ในเครื่องมือวิทยาศาสตร์บางชนิด เนื่องจากสเปกตรัมของวัตถุดำหลอดไฟไส้เป็นแหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีประสิทธิภาพต่ำมาก โดยปล่อยพลังงานออกมาเป็นรังสียูวีเพียงเศษเสี้ยวเปอร์เซ็นต์เท่านั้น ตามที่อธิบายโดยสเปกตรัมของวัตถุดำ
หลอดไฟปล่อยประจุแก๊ส
หลอดปล่อยก๊าซ UV พิเศษที่มีก๊าซต่าง ๆ ผลิตรังสี UV ที่เส้นสเปกตรัมเฉพาะเพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์หลอดอาร์กอาร์กอนและ ดิวเทอเรียม มักใช้เป็นแหล่งกำเนิดที่เสถียร ไม่ว่าจะเป็นแบบไม่มีหน้าต่างหรือมีหน้าต่างต่าง ๆ เช่นแมกนีเซียมฟลูออไรด์ [ 53 ] สิ่งเหล่านี้มักเป็นแหล่งกำเนิดในอุปกรณ์สเปกโทรสโกปี UV สำหรับการวิเคราะห์ทางเคมี
แหล่งกำเนิดรังสียูวีอื่นๆ ที่มีสเปกตรัมการปล่อยแสงต่อเนื่องมากกว่า ได้แก่หลอดไฟซีนอน (ซึ่งมักใช้เป็นเครื่องจำลองแสงแดด) หลอดไฟดิวเทอเรียมหลอดไฟปรอท-ซีนอนและหลอดไฟเมทัลฮาไลด์
ไฟ LED รังสีอัลตราไวโอเลต

ไดโอดเปล่งแสง (LED) สามารถผลิตขึ้นเพื่อเปล่งรังสีในช่วงอัลตราไวโอเลตได้ ในปี 2019 หลังจากความก้าวหน้าที่สำคัญในช่วงห้าปีที่ผ่านมา LED UVA ที่มี ความยาวคลื่น 365 นาโนเมตรขึ้นไปก็พร้อมใช้งาน โดยมีประสิทธิภาพ 50% ที่ กำลังไฟ 1.0 วัตต์ ปัจจุบัน LED UV ที่พบได้ทั่วไปมากที่สุดคือ LED ที่มีความยาวคลื่น 395 นาโนเมตรและ 365 นาโนเมตร ซึ่งทั้งสองความยาวคลื่นอยู่ในสเปกตรัม UVA ความยาวคลื่นที่กำหนดคือความยาวคลื่นสูงสุดที่ LED ปล่อยออกมา แต่ก็มีทั้งความยาวคลื่นที่สูงกว่าและต่ำกว่าด้วย[ 54 ]
หลอด LED UV 395 นาโนเมตรที่ราคาถูกกว่าและพบได้ทั่วไปนั้น อยู่ใกล้กับสเปกตรัมที่มองเห็นได้มากกว่า และให้แสงสีม่วง หลอด LED UV อื่นๆ ที่อยู่ลึกเข้าไปในสเปกตรัมจะไม่ปล่อยแสงที่มองเห็นได้มากนัก[ 55 ]หลอด LED ถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การอบแห้ง ด้วย UVการชาร์จวัตถุเรืองแสงในที่มืด เช่น ภาพวาดหรือของเล่น และไฟสำหรับตรวจจับเงินปลอมและของเหลวในร่างกาย หลอด LED UV ยังถูกใช้ในแอปพลิเคชันการพิมพ์ดิจิทัลและสภาพแวดล้อมการอบแห้งด้วย UV ที่ไม่ทำปฏิกิริยา เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เริ่มต้นในช่วงต้นทศวรรษ 2000 ได้ปรับปรุงผลผลิตและประสิทธิภาพของหลอด LED UV ทำให้หลอด LED UV กลายเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงมากขึ้นสำหรับหลอด UV แบบดั้งเดิมสำหรับการใช้งานในการอบแห้งด้วย UV และการพัฒนาระบบอบแห้งด้วย LED UV ใหม่สำหรับการใช้งานที่มีความเข้มสูงขึ้นเป็นหัวข้อหลักของการวิจัยในสาขาเทคโนโลยีการอบแห้งด้วย UV [ 56 ]
หลอด UVC LED กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่อาจต้องมีการทดสอบเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อ การอ้างอิงสำหรับการฆ่าเชื้อในพื้นที่ขนาดใหญ่เป็นแหล่งกำเนิด UV ที่ไม่ใช่ LED [ 57 ]ซึ่งรู้จักกันในชื่อหลอดฆ่าเชื้อโรค [ 58 ] นอกจากนี้ยังใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงแบบเส้นเพื่อทดแทนหลอดดิวเทอเรียมในเครื่องมือโครมาโทกราฟีของเหลว[ 59 ]
เลเซอร์อัลตราไวโอเลต
เลเซอร์เอ็กไซเมอร์ที่ปล่อยแสงในช่วงความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลตและสุญญากาศอัลตราไวโอเลตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ[ 60 ] : เลเซอร์เอ็กไซเมอร์ อาร์กอนฟลูออไร ด์ 3 ตัวที่ทำงานที่ 193 นาโนเมตรถูกนำมาใช้เป็นประจำใน การผลิต วงจรรวมโดยโฟโตลิโทกราฟีแหล่งกำเนิดแสงแบบโคherent มีให้เลือกใช้ได้ถึงขีดจำกัดความยาวคลื่นประมาณ 126 นาโนเมตร ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเลเซอร์เอ็กไซเมอร์ Ar * [ 60 ] : 41
เลเซอร์ไดโอดที่ปล่อยรังสี UV โดยตรงมีจำหน่ายที่ 375 นาโนเมตร[ 61 ]เลเซอร์โซลิดสเตทแบบปั๊มด้วยไดโอด UV ได้รับการสาธิตโดยใช้ผลึกลิ เธียมสตรอนเทียม อะลูมิเนียม ฟลูออไรด์ที่ เจือด้วยซีเรียม (Ce:LiSAF) ซึ่งเป็นกระบวนการที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1990 ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์ลิเวอร์มอร์ [ 62 ]ความยาวคลื่นที่สั้นกว่า 325 นาโนเมตรถูกสร้างขึ้นในเชิงพาณิชย์ในเลเซอร์โซลิดสเตทแบบปั๊มด้วยไดโอด เลเซอร์อัลตราไวโอเลตยังสามารถสร้างได้โดยการใช้การแปลงความถี่กับเลเซอร์ความถี่ต่ำ[ 63 ]
เลเซอร์อัลตราไวโอเลตมีการใช้งานในอุตสาหกรรม ( การแกะสลักด้วยเลเซอร์ ) การแพทย์ ( โรคผิวหนังและการผ่าตัดกระจกตา ) เคมี ( MALDI ) การสื่อสารด้วยแสงในพื้นที่ว่างการคำนวณ ( การจัดเก็บข้อมูลด้วยแสง ) และการผลิตวงจรรวม[ 64 ] [ 65 ]
รังสีอัลตราไวโอเลตสุญญากาศแบบปรับได้ (VUV)
แถบอัลตราไวโอเลตสุญญากาศ (V-UV) (100–200 นาโนเมตร) สามารถสร้างได้โดยการผสมคลื่น4 คลื่นแบบไม่เชิงเส้น ในก๊าซโดยการผสมความถี่ผลรวมหรือความแตกต่างของเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นยาว 2 ตัวขึ้นไป การสร้างโดยทั่วไปจะทำในก๊าซ (เช่น คริปตอน ไฮโดรเจน ซึ่งมีการสั่นพ้องแบบสองโฟตอนใกล้ 193 นาโนเมตร) [ 66 ]หรือไอโลหะ (เช่น แมกนีเซียม) โดยการทำให้เลเซอร์ตัวใดตัวหนึ่งสามารถปรับได้ V-UV ก็สามารถปรับได้เช่นกัน หากเลเซอร์ตัวใดตัวหนึ่งสั่นพ้องกับการเปลี่ยนผ่านในก๊าซหรือไอ การผลิต V-UV ก็จะเข้มข้นขึ้น อย่างไรก็ตาม การสั่นพ้องยังทำให้เกิดการกระจายความยาวคลื่น ดังนั้นการจับคู่เฟสจึงสามารถจำกัดช่วงการปรับของ การผสมคลื่น 4 คลื่นได้ การผสมความถี่ความแตกต่าง (เช่นf + f − f ) มีข้อได้เปรียบเหนือการผสมความถี่ผลรวมเนื่องจากการจับคู่เฟสสามารถให้การปรับที่มากขึ้น[ 66 ]
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การผสมความถี่ต่างของโฟตอนสองตัวของเลเซอร์เอ็กไซเมอร์Ar F (193 นาโนเมตร) กับ เลเซอร์ที่ปรับได้ในช่วงแสงที่มองเห็นได้หรือใกล้อินฟราเรดในไฮโดรเจนหรือคริปตอน ทำให้เกิดการเพิ่มประสิทธิภาพแบบเรโซแนนซ์ของ V-UV ที่ปรับได้ครอบคลุมตั้งแต่ 100 นาโนเมตรถึง 200 นาโนเมตร[ 66 ]ในทางปฏิบัติ การขาดวัสดุหน้าต่างเซลล์ก๊าซ/ไอที่เหมาะสมเหนือความยาวคลื่นตัดของลิเธียมฟลูออไร ด์จำกัดช่วงการปรับให้ยาวกว่าประมาณ 110 นาโนเมตร ความยาวคลื่น V-UV ที่ปรับได้ลงไปถึง 75 นาโนเมตรทำได้โดยใช้การกำหนดค่าแบบไม่มีหน้าต่าง[ 67 ]
แหล่งกำเนิดพลาสมาและซินโครตรอนของรังสีอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้ว
เลเซอร์ถูกใช้เพื่อสร้าง รังสี UV สุดขั้วที่ไม่สอดคล้องกัน (E-UV) ที่ 13.5 นาโนเมตรโดยอ้อมสำหรับการพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว E-UV ไม่ได้ถูกปล่อยออกมาจากเลเซอร์ แต่เกิดจากการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนในพลาสมาดีบุกหรือซีนอนที่ร้อนจัด ซึ่งถูกกระตุ้นโดยเลเซอร์เอ็กไซเมอร์[ 68 ]เทคนิคนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ซินโครตรอน แต่สามารถสร้างรังสี UV ที่ขอบของสเปกตรัมรังสีเอกซ์ได้แหล่งกำเนิดแสงซินโครตรอนยังสามารถสร้างรังสี UV ทุกความยาวคลื่น รวมถึงความยาวคลื่นที่ขอบเขตของสเปกตรัม UV และรังสีเอกซ์ที่ 10 นาโนเมตร
ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพของมนุษย์
ผลกระทบของรังสีอัลตราไวโอเลตต่อสุขภาพของมนุษย์มีผลต่อความเสี่ยงและประโยชน์ของการได้รับแสงแดด และยังเกี่ยวข้องกับประเด็นต่างๆ เช่นหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์และสุขภาพการได้รับแสงแดดมากเกินไปอาจเป็นอันตราย แต่หากได้รับในปริมาณที่พอเหมาะ การได้รับแสงแดดก็มีประโยชน์[ 69 ]
ผลดี
รังสี UV (โดยเฉพาะ UVB) ทำให้ร่างกายผลิตวิตามิน D [ 70 ]ซึ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิต มนุษย์ต้องการรังสี UV ในระดับหนึ่งเพื่อรักษาระดับวิตามิน D ให้เพียงพอ ตามที่องค์การอนามัยโลกระบุไว้: [ 71 ]
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าแสงแดดเล็กน้อยนั้นดีต่อสุขภาพ! แต่ การได้รับแสงแดดอ่อนๆ ประมาณ 5-15 นาที บริเวณมือ ใบหน้า และแขน สัปดาห์ละสองถึงสามครั้งในช่วงฤดูร้อน ก็เพียงพอที่จะรักษาระดับวิตามินดีในร่างกายให้สูงได้
วิตามินดีสามารถได้รับจากอาหารและอาหารเสริมได้เช่นกัน[ 72 ]อย่างไรก็ตาม การได้รับแสงแดดมากเกินไปจะก่อให้เกิดผลเสีย[ 71 ]
โรคผิวหนัง
รังสี UV ยังใช้รักษาโรคผิวหนังบางชนิดได้อีกด้วย การบำบัดด้วยแสงสมัยใหม่ถูกนำมาใช้รักษาโรคสะเก็ดเงิน กลาก ดีซ่านด่างขาวโรคภูมิแพ้ผิวหนังและโรคหนังแข็งเฉพาะที่ได้อย่างประสบ ผลสำเร็จ [ 73 ] [ 74 ]นอกจากนี้ รังสี UV โดยเฉพาะรังสี UVB ยังแสดงให้เห็นว่าสามารถเหนี่ยวนำให้เกิด การหยุด การแบ่งเซลล์ในเคราติโนไซต์ซึ่งเป็นเซลล์ผิวหนังชนิดที่พบมากที่สุด[ 75 ]ด้วยเหตุนี้ การบำบัดด้วยแสงแดดจึงอาจเป็นตัวเลือกหนึ่งสำหรับการรักษาโรคต่างๆ เช่น โรคสะเก็ดเงินและโรคริมฝีปากลอกซึ่งเป็นภาวะที่เซลล์ผิวหนังแบ่งตัวเร็วกว่าปกติหรือจำเป็น[ 76 ]
ผลกระทบที่เป็นอันตราย

ในมนุษย์ การได้รับรังสี UV มากเกินไปอาจส่งผลเสียต่อระบบไดออปทริกและ เรตินาของดวงตาทั้งแบบเฉียบพลันและเรื้อรังความเสี่ยงจะสูงขึ้นในพื้นที่ที่มีระดับความสูง มาก และผู้ที่อาศัยอยู่ใน พื้นที่ ละติจูด สูง ซึ่งมีหิมะปกคลุมพื้นดินไปจนถึงต้นฤดูร้อน และตำแหน่งของดวงอาทิตย์แม้จะอยู่ตรงจุดสูงสุด ก็ยัง ต่ำ ก็มีความเสี่ยงเป็นพิเศษ[ 77 ]ผิวหนัง ระบบ จังหวะชีวิตประจำวันและระบบภูมิคุ้มกันก็อาจได้รับผลกระทบเช่นกัน[ 78 ]
ผลกระทบที่แตกต่างกันของความยาวคลื่นแสงต่างๆ ต่อกระจกตาและผิวหนังของมนุษย์บางครั้งเรียกว่า "สเปกตรัมการกระทำของผื่นแดง" [ 79 ]สเปกตรัมการกระทำแสดงให้เห็นว่า UVA ไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาทันที แต่ UV เริ่มทำให้เกิดอาการกระจกตาอักเสบจากแสงและผิวหนังแดง (โดยผู้ที่มีผิวขาวกว่าจะไวต่อแสงมากกว่า) ที่ความยาวคลื่นที่เริ่มใกล้กับจุดเริ่มต้นของแถบ UVB ที่ 315 นาโนเมตร และเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็น 300 นาโนเมตร ผิวหนังและดวงตาไวต่อความเสียหายจาก UV มากที่สุดที่ 265–275 นาโนเมตร ซึ่งอยู่ในแถบ UVC ตอนล่าง ที่ความยาวคลื่น UV ที่สั้นกว่านั้น ความเสียหายยังคงเกิดขึ้น แต่ผลกระทบที่เห็นได้ชัดจะไม่มากนักเนื่องจากมีรังสีผ่านชั้นบรรยากาศน้อยมากดัชนีรังสีอัลตราไวโอเลตมาตรฐานของ WHOเป็นการวัดความแรงรวมของความยาวคลื่น UV ที่ทำให้เกิดอาการไหม้แดดบนผิวหนังของมนุษย์ที่เผยแพร่อย่างกว้างขวาง โดยการถ่วงน้ำหนักการสัมผัส UV สำหรับผลกระทบของสเปกตรัมการกระทำ ณ เวลาและสถานที่ที่กำหนด มาตรฐานนี้แสดงให้เห็นว่าอาการผิวไหม้แดดส่วนใหญ่เกิดจากรังสียูวีที่มีความยาวคลื่นใกล้กับขอบเขตของแถบยูวีเอและยูวีบี
ความเสียหายของผิวหนัง

การได้รับรังสี UVB มากเกินไปไม่เพียงแต่จะทำให้เกิดอาการไหม้แดดเท่านั้น แต่ยังอาจ ทำให้เกิด มะเร็งผิวหนัง บางชนิดได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ระดับของอาการแดงและอาการระคายเคืองตา (ซึ่งส่วนใหญ่ไม่ได้เกิดจาก UVA) ไม่สามารถทำนายผลกระทบระยะยาวของรังสี UV ได้ แม้ว่าจะสะท้อนถึงความเสียหายโดยตรงของ DNA จากรังสีอัลตราไวโอเลตก็ตาม[ 80 ]
รังสี UV ทุกช่วงคลื่นทำลาย เส้นใย คอลลาเจนและเร่งการแก่ของผิวหนัง ทั้ง UVA และ UVB ทำลายวิตามิน เอในผิวหนัง ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายเพิ่มเติม[ 81 ]
รังสี UVB สามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA โดยตรงได้[ 82 ]ความเชื่อมโยงกับมะเร็งนี้เป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับการลดลงของโอโซนและ รู โหว่โอโซน
มะเร็งผิวหนังชนิดร้ายแรงที่สุดเมลาโนมาส่วนใหญ่เกิดจากความเสียหายของ DNA ที่ไม่เกี่ยวข้องกับรังสี UVA สามารถเห็นได้จากการไม่มีการกลายพันธุ์ของลักษณะเฉพาะของ UV โดยตรงในเมลาโนมาถึง 92% [ 83 ]การได้รับแสงแดดมากเกินไปเป็นครั้งคราวและการถูกแดดเผาอาจเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อการเกิดเมลาโนมามากกว่าการได้รับแสงแดดในระดับปานกลางในระยะยาว[ 84 ] UVC เป็นรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีพลังงานสูงสุดและอันตรายที่สุด และก่อให้เกิดผลเสียต่างๆ ที่อาจก่อให้เกิดการกลายพันธุ์หรือมะเร็งได้[ 85 ]
ในอดีต รังสี UVA ถือว่าไม่เป็นอันตรายหรือเป็นอันตรายน้อยกว่ารังสี UVB แต่ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่ารังสี UVA มีส่วนทำให้เกิดมะเร็งผิวหนังโดยทางอ้อมผ่านความเสียหายของ DNA ( อนุมูลอิสระเช่น สารออกซิเจนที่ว่องไว) [ 86 ]รังสี UVA สามารถสร้างสารเคมีตัวกลางที่มีปฏิกิริยาสูง เช่น อนุมูล ไฮดรอกซิลและอนุมูลออกซิเจน ซึ่งสามารถทำลาย DNA ได้ ความเสียหายของ DNA ที่เกิดกับผิวหนังโดยทางอ้อมจากรังสี UVA ส่วนใหญ่ประกอบด้วยการแตกของสาย DNA เดี่ยว ในขณะที่ความเสียหายที่เกิดจากรังสี UVB รวมถึงการก่อตัวโดยตรงของไทมีนไดเมอร์หรือไซโตซีนไดเมอร์และการแตกของสาย DNA คู่[ 87 ]รังสี UVA มีฤทธิ์กดภูมิคุ้มกันต่อร่างกายทั้งหมด (คิดเป็นส่วนใหญ่ของผลกระทบการกดภูมิคุ้มกันจากการสัมผัสแสงแดด) และเป็นสารก่อกลายพันธุ์สำหรับเคราติโนไซต์ของเซลล์ฐานในผิวหนัง[ 88 ]
โฟตอน UVB สามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA โดยตรง รังสี UVB กระตุ้นโมเลกุล DNA ในเซลล์ผิวหนัง ทำให้เกิดพันธะโควาเลนต์ ที่ผิดปกติขึ้นระหว่าง เบสไพริมิดีน ที่อยู่ติดกัน ทำให้เกิด ไดเมอร์ ไดเมอร์ไพริมิดีนที่เกิดจาก UV ส่วนใหญ่ใน DNA จะถูกกำจัดออกไปโดยกระบวนการที่เรียกว่าการซ่อมแซมการตัดนิวคลีโอไทด์ซึ่งใช้โปรตีนที่แตกต่างกัน ประมาณ 30 ชนิด [ 82 ]ไดเมอร์ไพริมิดีนที่หลุดรอดจากกระบวนการซ่อมแซมนี้สามารถกระตุ้นให้เกิดการตายของเซลล์ตามโปรแกรม ( อะพอพโทซิส ) หรือทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการจำลอง DNA ซึ่งนำไปสู่การกลายพันธุ์[ 89 ]
รังสี UVB ทำลายmRNA [ 90 ]ซึ่งกระตุ้นเส้นทางที่รวดเร็วซึ่งนำไปสู่การอักเสบของผิวหนังและอาการไหม้แดด ความเสียหายของ mRNA ในขั้นต้นจะกระตุ้นการตอบสนองในไรโบโซมผ่านโปรตีนที่เรียกว่าZAK-alphaในการตอบสนองต่อความเครียดจากไรโบโซม การตอบสนองนี้ทำหน้าที่เป็นระบบเฝ้าระวังเซลล์ หลังจากตรวจพบความเสียหายของ RNA แล้ว จะนำไปสู่การส่งสัญญาณการอักเสบและการดึงดูดเซลล์ภูมิคุ้มกัน สิ่งนี้ ไม่ใช่ความเสียหายของ DNA (ซึ่งตรวจจับได้ช้ากว่า) ส่งผลให้เกิดการอักเสบของผิวหนังจากรังสี UVB และอาการไหม้แดดอย่างรุนแรง[ 91 ]
เพื่อป้องกันรังสียูวี ปริมาณเม็ดสีเมลานินในผิวหนังจะเพิ่มขึ้นเมื่อสัมผัสกับรังสียูวีในระดับปานกลาง (ขึ้นอยู่กับประเภทผิว ) ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าการอาบแดดหน้าที่ของเมลานินคือการดูดซับรังสียูวีและกระจายพลังงานออกไปเป็นความร้อนที่ไม่เป็นอันตราย ปกป้องผิวจากการทำลายดีเอ็นเอ ทั้ง ทางตรงและ ทางอ้อม จากรังสียูวี รังสียูวีเอทำให้ผิวแทนเร็วและอยู่ได้หลายวันโดยการออกซิไดซ์เมลานินที่มีอยู่แล้วและกระตุ้นการปล่อยเมลานินจากเซลล์ สร้างเม็ดสี ส่วนรังสียูวีบีทำให้ผิวแทนจะค่อยๆปรากฏขึ้นภายใน 2 วัน เนื่องจากกระตุ้นให้ร่างกายผลิตเมลานินมากขึ้น
การถกเถียงเรื่องความปลอดภัยของครีมกันแดด

องค์กรทางการแพทย์แนะนำให้ผู้ป่วยปกป้องตนเองจากรังสี UV โดยใช้ครีมกันแดดส่วนประกอบของครีมกันแดด 5 ชนิดได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถปกป้องหนูจากการเกิดเนื้องอกที่ผิวหนังได้ อย่างไรก็ตามสารเคมีบางชนิดในครีมกันแดดอาจก่อให้เกิดสารที่เป็นอันตรายได้หากสัมผัสกับเซลล์ที่มีชีวิตโดยได้รับแสง[ 92 ] [ 93 ]ปริมาณครีมกันแดดที่ซึมเข้าไปในชั้นผิวหนังด้านล่างอาจมีมากพอที่จะก่อให้เกิดความเสียหายได้[ 94 ]
ครีมกันแดดช่วยลดความเสียหายโดยตรงต่อ DNA ที่ทำให้เกิดอาการไหม้แดด โดยการปิดกั้นรังสี UVB และค่า SPF ทั่วไป จะบ่งบอกถึงประสิทธิภาพในการปิดกั้นรังสีนี้ SPF จึงเรียกอีกอย่างว่า UVB-PF ซึ่งย่อมาจาก "UVB protection factor" [ 95 ]อย่างไรก็ตาม ค่านี้ไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการป้องกันที่สำคัญต่อรังสี UVA [ 96 ]ซึ่งไม่ได้ทำให้เกิดอาการไหม้แดดโดยตรง แต่ก็ยังเป็นอันตราย เนื่องจากทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA ทางอ้อมและยังถือว่าเป็นสารก่อมะเร็งอีกด้วย การศึกษาหลายชิ้นชี้ให้เห็นว่าการไม่มีสารกรอง UVA อาจเป็นสาเหตุของการเกิดมะเร็งผิวหนังชนิดเมลาโนมาในผู้ใช้ครีมกันแดดมากกว่าผู้ที่ไม่ใช้[ 97 ] [ 98 ] [ 99 ] [ 100 ] [ 101 ] โลชั่นกันแดดบางชนิดมีส่วนประกอบของไทเทเนียมไดออกไซด์ซิงค์ออกไซด์และอะโวเบนโซนซึ่งช่วยป้องกันรังสี UVA
คุณสมบัติทางเคมีแสงของเมลานินทำให้มันเป็นสารปกป้องผิวจากแสงแดด ที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม สารเคมีในครีมกันแดดไม่สามารถกระจายพลังงานของสถานะกระตุ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับเมลานิน ดังนั้น หากส่วนผสมของครีมกันแดดแทรกซึมเข้าไปในชั้นผิวหนังด้านล่าง ปริมาณของอนุมูลอิสระอาจเพิ่มขึ้น[ 102 ] [ 92 ] [ 93 ] [ 103 ]ปริมาณของครีมกันแดดที่แทรกซึมผ่านชั้นเคราตินอาจมีมากหรือน้อยพอที่จะก่อให้เกิดความเสียหายก็ได้
ในการทดลองของ Hanson et al . ที่ตีพิมพ์ในปี 2549 ได้มีการวัดปริมาณของสารออกซิเจนที่เป็น อันตราย (ROS) ในผิวหนังที่ไม่ได้ทาครีมกันแดดและผิวหนังที่ทาครีมกันแดด ใน 20 นาทีแรก ฟิล์มครีมกันแดดมีผลในการป้องกันและจำนวนของสาร ROS มีขนาดเล็กกว่า อย่างไรก็ตาม หลังจาก 60 นาที ปริมาณครีมกันแดดที่ดูดซึมเข้าไปมีมากจนทำให้ปริมาณของสาร ROS ในผิวหนังที่ทาครีมกันแดดสูงกว่าในผิวหนังที่ไม่ได้ทาครีมกันแดด[ 102 ]การศึกษาชี้ให้เห็นว่าต้องทาครีมกันแดดซ้ำภายใน 2 ชั่วโมงเพื่อป้องกันไม่ให้รังสียูวีทะลุผ่านเซลล์ผิวหนังที่มีชีวิตซึ่งซึมผ่านครีมกันแดด[ 102 ]
อาการกำเริบของโรคผิวหนังบางชนิด
รังสีอัลตราไวโอเลตสามารถทำให้อาการและโรคผิวหนังหลายอย่างรุนแรงขึ้นได้ รวมถึง[ 104 ]โรคแพ้ภูมิตัวเองชนิดลูปัสโรคSjögren โรค Sinear Usher โรค rosacea โรคdermatomyositisโรคDarier โรคKindler–WearyและโรคPorokeratosis [ 105 ]
ความเสียหายต่อดวงตา

ดวงตาไวต่อความเสียหายจากรังสียูวีมากที่สุดในแถบ UVC ตอนล่างที่ 265–275 นาโนเมตร รังสีที่มีความยาวคลื่นนี้แทบจะไม่มีในแสงแดดที่พื้นผิวโลก แต่ถูกปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดเทียม เช่นประกายไฟจากการเชื่อมโลหะ ด้วยไฟฟ้า การสัมผัสกับแหล่งกำเนิดเหล่านี้โดยไม่ได้รับการป้องกันอาจทำให้เกิด "อาการตาพร่าจากการเชื่อม" หรือ "อาการตาอักเสบจากแสง" ( photokeratitis ) และอาจนำไปสู่ การเกิด ต้อกระจกต้อเนื้อและ การเกิด พังผืดที่กระจกตาในระดับที่น้อยกว่า รังสียูวีบีในแสงแดดตั้งแต่ 310 ถึง 280 นาโนเมตรก็ทำให้เกิดอาการตาอักเสบจาก แสง ("ตาบอดจากหิมะ") และอาจเกิดความเสียหายต่อกระจกตาเลนส์และจอประสาทตา ได้ [ 106 ]
แว่นตาป้องกันมีประโยชน์สำหรับผู้ที่สัมผัสกับรังสีอัลตราไวโอเลต เนื่องจากแสงสามารถเข้าสู่ดวงตาจากด้านข้างได้ การป้องกันดวงตาแบบเต็มรูปแบบจึงมักมีความจำเป็นหากมีความเสี่ยงต่อการสัมผัสเพิ่มขึ้น เช่น ในการปีนเขาในที่สูง นักปีนเขาจะสัมผัสกับรังสี UV ในระดับที่สูงกว่าปกติ ทั้งเนื่องจากการกรองของชั้นบรรยากาศน้อยลงและเนื่องจากการสะท้อนจากหิมะและน้ำแข็ง[ 107 ] [ 108 ]แว่นตา ธรรมดาที่ไม่ได้ผ่านการบำบัดจะให้การป้องกันได้บ้าง เลนส์พลาสติกส่วนใหญ่ให้การป้องกันมากกว่าเลนส์แก้ว เนื่องจากดังที่กล่าวไว้ข้างต้น แก้วโปร่งใสต่อ UVA และพลาสติกอะคริลิกทั่วไปที่ใช้ทำเลนส์นั้นโปร่งใสน้อยกว่า วัสดุเลนส์พลาสติกบางชนิด เช่นโพลีคาร์บอเนตสามารถบล็อก UV ส่วนใหญ่ได้โดยธรรมชาติ[ 109 ]
การเสื่อมสภาพของโพลิเมอร์ เม็ดสี และสีย้อม

การเสื่อมสภาพจากรังสียูวีเป็นรูปแบบหนึ่งของการเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์ที่ส่งผลกระทบต่อพลาสติกที่สัมผัสกับแสงแดดปัญหาดังกล่าวปรากฏในรูปของการเปลี่ยนสีหรือซีดจาง การแต cracking การสูญเสียความแข็งแรง หรือการแตกสลาย ผลกระทบจากการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาการสัมผัสและความเข้มของแสงแดด การเติมสารดูดซับรังสียูวีจะช่วยยับยั้งผลกระทบดังกล่าว

พอ ลิเมอร์ที่ไวต่อแสง ได้แก่เทอร์โมพลาสติกและเส้นใยพิเศษ เช่นอะรามิดการดูดซับรังสียูวีทำให้สายโซ่เสื่อมสภาพและสูญเสียความแข็งแรงในจุดที่ไวต่อแสงในโครงสร้างของสายโซ่ เชือกอะรามิดต้องหุ้มด้วยเทอร์โมพลาสติกหากต้องการคงความแข็งแรงไว้
เม็ดสีและสีย้อมหลายชนิดดูดซับรังสียูวีและเปลี่ยนสี ดังนั้นภาพวาดและสิ่งทออาจต้องการการปกป้องเพิ่มเติมทั้งจากแสงแดดและหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดรังสียูวีทั่วไปสองแหล่ง กระจกหน้าต่างดูดซับรังสียูวีที่เป็นอันตรายได้บางส่วน แต่โบราณวัตถุที่มีค่าจำเป็นต้องได้รับการปกป้องเป็นพิเศษ พิพิธภัณฑ์หลายแห่งจึงใช้ผ้าม่านสีดำคลุมภาพวาดสีน้ำและสิ่งทอโบราณ ตัวอย่างเช่น เนื่องจากสีน้ำอาจมีระดับเม็ดสีต่ำมาก จึงต้องการการปกป้องเพิ่มเติมจากรังสียูวีกระจกกรอบรูป หลายรูปแบบ รวมถึงอะคริลิก (เพล็กซิกลาส) ลามิเนต และสารเคลือบ ให้การปกป้องรังสียูวี (และแสงที่มองเห็นได้) ในระดับที่แตกต่างกัน[ 110 ]
แอปพลิเคชัน
เนื่องจากความสามารถในการทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีและกระตุ้นการเรืองแสงในวัสดุ รังสีอัลตราไวโอเลตจึงมีการใช้งานหลายอย่าง ตารางต่อไปนี้[ 111 ]แสดงการใช้งานบางส่วนของแถบความยาวคลื่นเฉพาะในสเปกตรัม UV
- 13.5 นาโนเมตร : การพิมพ์หินด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้ว
- 30–200 นาโนเมตร : การแตกตัวเป็นไอออนด้วยแสง , สเปกโทรสโกปีโฟโตอิเล็กตรอนอัลตราไวโอเลต , การผลิต วงจรรวม มาตรฐาน โดยใช้โฟโตลิโทกราฟี
- 230–365 นาโนเมตร : UV-ID, การติดตามฉลาก, บาร์โคด
- 230–400 นาโนเมตร : เซนเซอร์ เชิงแสง อุปกรณ์วัดต่างๆ
- 240–280 นาโนเมตร : การฆ่าเชื้อการกำจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวและน้ำ ( การดูดซับ DNAมีจุดสูงสุดที่ 260 นาโนเมตร) หลอดไฟฆ่าเชื้อโรค[ 58 ]
- 200–400 นาโนเมตร : การวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์การตรวจจับยาเสพติด
- 270–360 นาโนเมตร : การวิเคราะห์ โปรตีน , การจัดลำดับดีเอ็นเอ , การค้นพบยา
- 280–400 นาโนเมตร : การถ่าย ภาพเซลล์ทางการแพทย์
- 300–320 นาโนเมตร : การบำบัดด้วยแสงในทางการแพทย์
- 300–365 นาโนเมตร : การบ่มโพลิเมอร์และหมึกพิมพ์
- 350–370 นาโนเมตร : เครื่องดักแมลง (แมลงวันจะถูกดึงดูดด้วยแสงที่ 365 นาโนเมตรมากที่สุด) [ 112 ]
การถ่ายภาพ

ฟิล์มถ่ายภาพตอบสนองต่อรังสีอัลตราไวโอเลต แต่เลนส์แก้วของกล้องมักจะปิดกั้นรังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า 350 นาโนเมตร ฟิลเตอร์กันรังสียูวีสีเหลืองอ่อนมักใช้สำหรับการถ่ายภาพกลางแจ้งเพื่อป้องกันการเกิดสีฟ้าที่ไม่พึงประสงค์และการได้รับแสงมากเกินไปจากรังสี UV สำหรับการถ่ายภาพในย่านใกล้ยูวี อาจใช้ฟิลเตอร์พิเศษ การถ่ายภาพที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า 350 นาโนเมตรต้องใช้เลนส์ควอตซ์พิเศษที่ไม่ดูดซับรังสี เซ็นเซอร์ของกล้องดิจิทัลอาจมีฟิลเตอร์ภายในที่ปิดกั้นรังสี UV เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการแสดงสี บางครั้งฟิลเตอร์ภายในเหล่านี้สามารถถอดออกได้ หรืออาจไม่มีเลย และฟิลเตอร์แสงที่มองเห็นได้ภายนอกจะเตรียมกล้องสำหรับการถ่ายภาพในย่านใกล้ยูวี กล้องบางรุ่นได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานในย่าน UV [ 113 ]
การถ่ายภาพโดยใช้รังสีอัลตราไวโอเลตสะท้อนมีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบทางการแพทย์ วิทยาศาสตร์ และนิติวิทยาศาสตร์ ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การตรวจจับรอยฟกช้ำบนผิวหนัง การเปลี่ยนแปลงเอกสาร หรือการบูรณะภาพวาด การถ่ายภาพฟลูออเรสเซนซ์ที่เกิดจากการส่องสว่างด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตใช้ความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได้

ในดาราศาสตร์รังสีอัลตราไวโอเลตการวัดจะถูกนำมาใช้เพื่อแยกแยะองค์ประกอบทางเคมีของตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์ และอุณหภูมิและองค์ประกอบของดาวฤกษ์ เนื่องจากชั้นโอโซนปิดกั้นความถี่ UV หลายความถี่ไม่ให้ไปถึงกล้องโทรทรรศน์บนพื้นผิวโลก การสังเกตการณ์ UV ส่วนใหญ่จึงทำจากอวกาศ[ 114 ]
อุตสาหกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
การปล่อยประจุโคโรนาในอุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถตรวจจับได้จากการปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลต โคโรนาทำให้ฉนวนไฟฟ้าเสื่อมสภาพและปล่อยโอโซนและไนโตรเจนออกไซด์[ 115 ]
EPROM (หน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียวที่ลบและตั้งโปรแกรมใหม่ได้) จะถูกลบข้อมูลโดยการฉายรังสี UV โมดูลเหล่านี้มีหน้าต่างโปร่งใส ( ควอตซ์ ) อยู่ด้านบนของชิปซึ่งช่วยให้รังสี UV ผ่านเข้าไปได้
การใช้สีย้อมเรืองแสง
สารเรืองแสงไร้สี ที่ เปล่งแสงสีฟ้าเมื่อได้รับรังสียูวีถูกเติมลงในกระดาษและผ้าเพื่อเพิ่มความสว่าง แสงสีฟ้าที่เปล่งออกมาจากสารเหล่านี้จะช่วยลดโทนสีเหลืองที่อาจมีอยู่ ทำให้สีและสีขาวดูขาวขึ้นหรือสว่างขึ้น
สีย้อมเรืองแสงยูวีที่เรืองแสงเป็นสีหลักถูกนำมาใช้ในสีทา กระดาษ และสิ่งทอ เพื่อเพิ่มความสดใสของสีภายใต้แสงแดด หรือเพื่อสร้างเอฟเฟกต์พิเศษเมื่อส่องด้วยหลอดไฟยูวี สีแบล็กไลท์ที่มีสีย้อมที่เรืองแสงภายใต้รังสียูวีถูกนำมาใช้ในงานศิลปะและงานด้านสุนทรียศาสตร์หลายแขนง

เพื่อช่วยป้องกันการปลอมแปลงเงินตรา หรือการปลอมแปลงเอกสารสำคัญ เช่น ใบขับขี่และหนังสือเดินทางกระดาษอาจมีลายน้ำ ยูวี หรือเส้นใยเรืองแสงหลากสีที่มองเห็นได้ภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต แสตมป์ไปรษณีย์จะมี สาร ฟอสฟอร์ที่เรืองแสงภายใต้แสงยูวีเพื่อให้สามารถตรวจจับแสตมป์และด้านหน้าของจดหมายได้โดยอัตโนมัติ
สีย้อมเรืองแสงยูวีถูกนำไปใช้ในหลายด้าน (เช่นชีวเคมีและนิติวิทยาศาสตร์ ) สเปรย์พริกไทย บางยี่ห้อ จะทิ้งสารเคมีที่มองไม่เห็น (สีย้อมยูวี) ซึ่งล้างออกได้ยากจากผู้ที่ถูกฉีดสเปรย์พริกไทยใส่ ทำให้ตำรวจสามารถระบุตัวผู้โจมตีได้ในภายหลัง
ใน การทดสอบแบบไม่ทำลายบางประเภทรังสียูวีจะกระตุ้นสีย้อมเรืองแสงเพื่อเน้นให้เห็นข้อบกพร่องในวัสดุหลากหลายชนิด สีย้อมเหล่านี้อาจถูกพาเข้าไปในข้อบกพร่องที่พื้นผิวโดยแรงดึงดูดของเหลว ( การตรวจสอบด้วยสารแทรกซึม ) หรืออาจจับกับอนุภาคเฟอร์ไรต์ที่ติดอยู่ในสนามแม่เหล็กรั่วไหลในวัสดุเหล็ก ( การตรวจสอบด้วยอนุภาคแม่เหล็ก )
การวิเคราะห์ใช้ประโยชน์
นิติวิทยาศาสตร์
UV เป็นเครื่องมือสืบสวนในที่เกิดเหตุซึ่งมีประโยชน์ในการค้นหาและระบุของเหลวในร่างกาย เช่น น้ำอสุจิ เลือด และน้ำลาย[ 116 ]ตัวอย่างเช่น ของเหลวที่หลั่งออกมาหรือน้ำลายสามารถตรวจจับได้ด้วยแหล่งกำเนิด UV กำลังสูง โดยไม่คำนึงถึงโครงสร้างหรือสีของพื้นผิวที่ของเหลวนั้นตกอยู่[ 117 ]ไมโครสเปกโทรสโกปี UV–visยังใช้ในการวิเคราะห์หลักฐานร่องรอย เช่น เส้นใยสิ่งทอและเศษสี รวมถึงเอกสารที่ต้องสงสัยด้วย
การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การตรวจสอบความถูกต้องของของสะสมและงานศิลปะต่างๆ และการตรวจจับธนบัตรปลอม แม้แต่วัสดุที่ไม่ได้ทำเครื่องหมายด้วยสีย้อมไวต่อรังสียูวีเป็นพิเศษ ก็อาจเรืองแสงได้ในลักษณะเฉพาะเมื่อสัมผัสกับรังสียูวี หรืออาจเรืองแสงแตกต่างกันระหว่างรังสียูวีคลื่นสั้นและคลื่นยาว
เพิ่มความคมชัดของหมึก
การใช้การถ่ายภาพหลายสเปกตรัมทำให้สามารถอ่าน ข้อความบนกระดาษ ปาปิรัส ที่อ่านไม่ออกได้ เช่น ปาปิรัสที่ถูกเผาไหม้ของวิลลาแห่งปาปิรัสหรือของออกซีรินคัสหรือปาลิมป์เซสต์ของอาร์คิมีดีส เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการถ่ายภาพเอกสารที่อ่านไม่ออกโดยใช้ตัวกรองต่างๆ ในช่วงอินฟราเรดหรืออัลตราไวโอเลต ซึ่งปรับแต่งอย่างละเอียดเพื่อจับความยาวคลื่นแสงที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นจึงสามารถค้นหาส่วนสเปกตรัมที่เหมาะสมที่สุดเพื่อแยกแยะหมึกออกจากกระดาษบนพื้นผิวปาปิรัสได้
แหล่งกำเนิดแสง NUV แบบง่ายสามารถใช้เพื่อเน้นหมึก เหล็กที่ซีดจาง บนกระดาษไขได้[ 118 ]
การปฏิบัติตามสุขอนามัย

รังสีอัลตราไวโอเลตช่วยตรวจจับคราบสารอินทรีย์ที่ตกค้างอยู่บนพื้นผิวที่การทำความสะอาดและฆ่าเชื้อเป็นระยะอาจไม่สามารถกำจัดได้ มีการใช้ในอุตสาหกรรมโรงแรม การผลิต และอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ต้องการตรวจสอบ ระดับความสะอาดหรือการป น เปื้อน [ 119 ] [ 120 ] [ 121 ] [ 122 ]
รายการข่าวประจำของสถานีโทรทัศน์หลายแห่งมีเนื้อหาเกี่ยวกับนักข่าวสืบสวนสอบสวนที่ใช้อุปกรณ์ในลักษณะเดียวกันเพื่อเปิดเผยสภาพที่ไม่ถูกสุขอนามัยในโรงแรม ห้องน้ำสาธารณะ ราวบันได และอื่นๆ[ 123 ] [ 124 ]
เคมี
สเปกโทรสโกปี UV/Visเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวิชาเคมีเพื่อวิเคราะห์โครงสร้างทางเคมีโดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบคอนจูเกตรังสี UV มักใช้ในการกระตุ้นตัวอย่างที่กำหนด จากนั้นจึงวัดการปล่อยแสงฟลูออเรสเซนต์ด้วยสเปกโทรฟลูออโรมิเตอร์ในการวิจัยทางชีววิทยา รังสี UV ใช้สำหรับการหาปริมาณกรดนิวคลีอิกหรือโปรตีนในเคมีสิ่งแวดล้อม รังสี UV ยังสามารถใช้เพื่อตรวจจับสารปนเปื้อนที่กำลังเป็นที่สนใจในตัวอย่างน้ำ ได้อีกด้วย [ 125 ]
ในการใช้งานควบคุมมลพิษ เครื่องวิเคราะห์อัลตราไวโอเลตใช้ในการตรวจจับการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ สารประกอบซัลเฟอร์ ปรอท และแอมโมเนีย เช่น ในก๊าซไอเสียของโรงไฟฟ้าพลังงานฟอสซิล[ 126 ]รังสีอัลตราไวโอเลตสามารถตรวจจับคราบน้ำมันบางๆ ที่หกบนน้ำได้ ไม่ว่าจะโดยการสะท้อนแสงสูงของฟิล์มน้ำมันที่ความยาวคลื่น UV การเรืองแสงของสารประกอบในน้ำมัน หรือโดยการดูดซับ UV ที่เกิดจากการกระเจิงแบบรามานในน้ำ[ 127 ]การดูดซับ UV ยังสามารถใช้เพื่อหาปริมาณสารปนเปื้อนในน้ำเสียได้อีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว การดูดซับ UV ที่ 254 นาโนเมตรที่ใช้กันมากที่สุดจะใช้เป็นพารามิเตอร์ทดแทนในการหาปริมาณ NOM [ 125 ]การตรวจจับด้วยแสงอีกรูปแบบหนึ่งใช้เมทริกซ์การกระตุ้น-การปล่อย (EEM) เพื่อตรวจจับและระบุสารปนเปื้อนโดยอาศัยคุณสมบัติการเรืองแสงของสารเหล่านั้น[ 125 ] [ 128 ] EEM สามารถใช้เพื่อจำแนกกลุ่ม NOM ที่แตกต่างกันโดยอาศัยความแตกต่างในการปล่อยแสงและการกระตุ้นของฟลูออโรฟอร์ NOM ที่มีโครงสร้างโมเลกุลบางอย่างมีรายงานว่ามีคุณสมบัติเรืองแสงในช่วงความยาวคลื่นการกระตุ้น/การปล่อยที่กว้าง[ 129 ] [ 125 ]หลอดไฟอัลตราไวโอเลตยังใช้เป็นส่วนหนึ่งของการวิเคราะห์แร่ธาตุและอัญมณี บางชนิดด้วย
วิทยาศาสตร์วัสดุใช้
การตรวจจับไฟไหม้

โดยทั่วไป เครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลตจะใช้ชิ้นส่วนแบบโซลิดสเตท เช่น ชิ้นส่วนที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์หรืออะลูมิเนียมไนไตรด์หรือหลอดบรรจุก๊าซเป็นองค์ประกอบในการตรวจจับ เครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลตที่ไวต่อรังสีอัลตราไวโอเลตในทุกช่วงสเปกตรัมจะตอบสนองต่อการฉายรังสีจากแสงแดดและแสงประดิษฐ์ตัวอย่างเช่น เปลวไฟไฮโดรเจนที่กำลังลุกไหม้จะแผ่รังสีอย่างรุนแรงในช่วง 185 ถึง 260 นาโนเมตร และแผ่รังสีใน ย่าน อินฟราเรด เพียงเล็กน้อย ในขณะที่ไฟถ่านหินจะแผ่รังสีในย่านอัลตราไวโอเลตเพียงเล็กน้อย แต่แผ่รังสีในย่านอินฟราเรดอย่างรุนแรง ดังนั้น เครื่องตรวจจับไฟที่ทำงานโดยใช้ทั้งเครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดจึงมีความน่าเชื่อถือมากกว่าเครื่องตรวจจับที่มีเฉพาะเครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลตเพียงอย่างเดียว ไฟเกือบทั้งหมดจะปล่อยรังสี บางส่วน ในย่าน UVC ในขณะที่รังสีจากดวงอาทิตย์ ในย่านนี้ถูกดูดซับโดย ชั้นบรรยากาศของโลกผลก็คือ เครื่องตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเลตนั้น "ไม่ไวต่อแสงอาทิตย์" หมายความว่าจะไม่ทำให้เกิดสัญญาณเตือนเมื่อได้รับรังสีจากดวงอาทิตย์ ดังนั้นจึงสามารถใช้งานได้ง่ายทั้งในร่มและกลางแจ้ง
เครื่องตรวจจับรังสียูวีมีความไวต่อไฟเกือบทุกชนิด รวมถึงไฮโดรคาร์บอนโลหะกำมะถันไฮโดรเจนไฮดราซีนและแอมโมเนียการเชื่อมด้วยไฟฟ้า ประกายไฟจากไฟฟ้า ฟ้าผ่ารังสีเอ็กซ์ที่ ใช้ในอุปกรณ์ทดสอบโลหะแบบไม่ทำลาย (แม้ว่าโอกาสจะ เกิดขึ้นน้อยมาก) และวัสดุกัมมันตรังสี สามารถสร้างระดับที่กระตุ้นระบบตรวจจับรังสียูวีได้ ก๊าซและไอระเหยที่ดูดซับรังสียูวีจะลดทอนรังสีรังสียูวีจากไฟ ทำให้ความสามารถของเครื่องตรวจจับในการตรวจจับเปลวไฟลดลง ในทำนองเดียวกัน ละอองน้ำมันในอากาศหรือฟิล์มน้ำมันบนหน้าต่างเครื่องตรวจจับก็จะมีผลเช่นเดียวกัน
โฟโตลิโทกราฟี
รังสีอัลตราไวโอเลตถูกนำมาใช้สำหรับกระบวนการ โฟโตลิโทกราฟีที่มีความละเอียดสูงมากซึ่งเป็นกระบวนการที่สารเคมีที่เรียกว่าโฟโตเรซิสต์ถูกฉายรังสี UV ที่ผ่านหน้ากาก การฉายรังสีทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีในโฟโตเรซิสต์ หลังจากกำจัดโฟโตเรซิสต์ส่วนที่ไม่ต้องการออกไปแล้ว รูปแบบที่กำหนดโดยหน้ากากจะยังคงอยู่บนชิ้นงาน จากนั้นจึงสามารถดำเนินการ "กัด" ออก เติมสาร หรือปรับเปลี่ยนบริเวณของชิ้นงานที่ไม่มีโฟโตเรซิสต์เหลืออยู่ได้
โฟโตลิโทกราฟีใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ส่วนประกอบวงจรรวม[ 130 ]และแผงวงจรพิมพ์กระบวนการโฟโตลิโทกราฟีที่ใช้ในการผลิตวงจรรวมอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันใช้ UV 193 นาโนเมตร และกำลังทดลองใช้ UV 13.5 นาโนเมตรสำหรับลิโทกราฟีอัลตราไวโอเลตแบบสุดขั้ว
โพลิเมอร์
ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการความโปร่งใสเพื่อให้แสงสามารถผ่านเข้าหรือออกได้ (เช่น แผงโซลาร์เซลล์และเซ็นเซอร์) สามารถห่อหุ้มด้วยเรซินอะคริลิกที่แข็งตัวด้วยพลังงาน UV ได้ ข้อดีคือมีการปล่อยสาร VOC ต่ำและแข็งตัวเร็ว

หมึกพิมพ์ สารเคลือบ และกาว บางชนิด ผลิตขึ้นโดยใช้สารกระตุ้นปฏิกิริยา ด้วยแสง และเรซิน เมื่อสัมผัสกับแสงยูวี จะเกิด ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน ทำให้กาวแข็งตัวหรือแห้งตัว โดยปกติภายในไม่กี่วินาที การใช้งานรวมถึงการยึดติดกระจกและพลาสติก การเคลือบ ใยแก้วนำแสง การเคลือบพื้นการเคลือบยูวีและการตกแต่งกระดาษในการพิมพ์ ออฟเซ็ต การอุดฟัน กาวกันน้ำที่ทำงานด้วยแสงและเจลตกแต่งเล็บ
UV sources for UV curing applications include UV lamps, UV LEDs, and excimer flash lamps. Fast processes such as flexo or offset printing require high-intensity light focused via reflectors onto a moving substrate and medium so high-pressure Hg (mercury) or Fe (iron, doped)-based bulbs are used, energized with electric arcs or microwaves. Lower-power fluorescent lamps and LEDs can be used for static applications. Small high-pressure lamps can have light focused and transmitted to the work area via liquid-filled or fiber-optic light guides.
The impact of UV on polymers is used for modification of the (roughness and hydrophobicity) of polymer surfaces. For example, a poly(methyl methacrylate) surface can be smoothed by vacuum ultraviolet.[131]
UV radiation is useful in preparing low-surface-energy polymers for adhesives. Polymers exposed to UV will oxidize, thus raising the surface energy of the polymer. Once the surface energy of the polymer has been raised, the bond between the adhesive and the polymer is stronger.
Biology-related uses
Air purification
UV-C light is used in air conditioning systems as a method of improving indoor air quality by disinfecting the air and preventing microbial growth. UV-C light is effective at killing or inactivating harmful microorganisms, such as bacteria, viruses, mold, and mildew. When integrated into an air conditioning system, the ultraviolet light is typically placed in areas like the air handler or near the evaporator coil. In air conditioning systems, UV-C light works by irradiating the airflow within the system, killing or neutralizing harmful microorganisms before they are recirculated into the indoor environment. The effectiveness of it in air conditioning systems depends on factors such as the intensity of the light, the duration of exposure, airflow speed, and the cleanliness of system components.[132][133]
การใช้ปฏิกิริยาเคมีเร่งปฏิกิริยาจากไทเทเนียมไดออกไซด์และการสัมผัสกับ UVC จะทำให้สาร อินทรีย์เกิดการออกซิเดชัน เปลี่ยน เชื้อโรคละอองเกสรและสปอร์ ของเชื้อรา ให้กลาย เป็นผลพลอยที่ไม่เป็นอันตราย อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาของไทเทเนียมไดออกไซด์และ UVC ไม่ใช่เส้นทางตรง มีปฏิกิริยาหลายร้อยปฏิกิริยาเกิดขึ้นก่อนถึงขั้นตอนผลพลอยที่ไม่เป็นอันตราย และอาจขัดขวางปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ทำให้เกิดฟอร์มาลดีไฮด์อัลดีไฮด์ และ VOC อื่นๆ ระหว่างทางไปสู่ขั้นตอนสุดท้าย ดังนั้น การใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์และ UVC จึงต้องใช้พารามิเตอร์ที่เฉพาะเจาะจงมากเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จ กลไกการทำความสะอาดของ UV เป็นกระบวนการทางเคมีแสง สารปนเปื้อนในสภาพแวดล้อมภายในอาคารเกือบทั้งหมดเป็นสารประกอบคาร์บอนอินทรีย์ ซึ่งจะสลายตัวเมื่อสัมผัสกับ UV ที่มีความเข้มสูงที่ 240 ถึง 280 นาโนเมตร รังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นสามารถทำลาย DNA ในจุลินทรีย์ที่มีชีวิตได้[ 134 ]ประสิทธิภาพของ UVC เกี่ยวข้องโดยตรงกับความเข้มและเวลาในการสัมผัส
นอกจากนี้ UV ยังแสดงให้เห็นว่าสามารถลดสารปนเปื้อนที่เป็นก๊าซ เช่นคาร์บอนมอนอกไซด์และVOCsได้ อีกด้วย [ 135 ] [ 136 ] [ 137 ]หลอด UV ที่แผ่รังสีที่ 184 และ 254 นาโนเมตร สามารถกำจัดไฮโดรคาร์บอนและคาร์บอนมอนอกไซด์ ที่มีความเข้มข้นต่ำ ได้ หากมีการหมุนเวียนอากาศระหว่างห้องและห้องหลอดไฟ การจัดเรียงแบบนี้จะป้องกันการนำโอโซนเข้าสู่อากาศที่ผ่านการบำบัด ในทำนองเดียวกัน อากาศอาจได้รับการบำบัดโดยการผ่านแหล่งกำเนิด UV เดียวที่ทำงานที่ 184 นาโนเมตร และผ่านเหล็กเพนทาออกไซด์เพื่อกำจัดโอโซนที่ผลิตโดยหลอด UV
การฆ่าเชื้อและการทำความสะอาด
หลอดไฟอัลตราไวโอเลตใช้สำหรับฆ่าเชื้อในพื้นที่ทำงานและเครื่องมือที่ใช้ในห้องปฏิบัติการชีววิทยาและสถานพยาบาลหลอดไอปรอท ความดันต่ำที่มีจำหน่ายทั่วไป จะปล่อยรังสีประมาณ 86% ที่ 254 นาโนเมตร (nm) โดยที่ 265 นาโนเมตรเป็นเส้นโค้งประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อสูงสุด รังสี UV ที่ความยาวคลื่นฆ่าเชื้อเหล่านี้จะทำลาย DNA/RNA ของจุลินทรีย์ ทำให้ไม่สามารถสืบพันธุ์ได้ ส่งผลให้จุลินทรีย์นั้นไม่เป็นอันตราย (แม้ว่าจุลินทรีย์อาจจะไม่ตายก็ตาม) [ 138 ]เนื่องจากจุลินทรีย์สามารถถูกปกป้องจากรังสีอัลตราไวโอเลตได้ในรอยแตกเล็กๆ และบริเวณที่ร่มเงาอื่นๆ หลอดไฟเหล่านี้จึงใช้เป็นเพียงส่วนเสริมของเทคนิคการฆ่าเชื้ออื่นๆ เท่านั้น
หลอด LED UVC เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ในตลาดเชิงพาณิชย์และกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้น[ 139 ]เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นโมโนโครมาติก (±5 นาโนเมตร) หลอด LED เหล่านี้จึงสามารถกำหนดเป้าหมายความยาวคลื่นเฉพาะที่จำเป็นสำหรับการฆ่าเชื้อได้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทราบว่าเชื้อโรคมีความไวต่อความยาวคลื่น UV ที่แตกต่างกัน หลอด LED ปราศจากสารปรอท เปิด/ปิดได้ทันที และสามารถใช้งานวนซ้ำได้ไม่จำกัดตลอดทั้งวัน[ 140 ]
การฆ่าเชื้อโดยใช้รังสี UV มักใช้ในการบำบัดน้ำเสีย และกำลังมีการใช้งานเพิ่มมากขึ้นใน การบำบัดน้ำ ดื่มของเทศบาล ผู้ผลิตน้ำดื่มบรรจุขวดหลายรายใช้อุปกรณ์ฆ่าเชื้อด้วยรังสี UV เพื่อฆ่าเชื้อน้ำของตนการฆ่าเชื้อน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์[ 141 ] ได้รับการวิจัยเพื่อบำบัดน้ำที่ปนเปื้อนโดยใช้ แสงแดดธรรมชาติในราคาประหยัดการฉายรังสี UVA และอุณหภูมิน้ำที่เพิ่มขึ้นจะฆ่าจุลินทรีย์ในน้ำ
รังสีอัลตราไวโอเลตถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตอาหารหลายอย่างเพื่อฆ่าจุลินทรีย์ ที่ไม่พึงประสงค์ สามารถใช้รังสี UV ในการพาสเจอร์ไรซ์น้ำผลไม้ได้โดยการปล่อยน้ำผลไม้ไหลผ่านแหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความเข้มสูง ประสิทธิภาพของกระบวนการดังกล่าวขึ้นอยู่กับการดูดซับรังสี UV ของน้ำผลไม้
แสงพัลส์ (PL) เป็นเทคนิคการฆ่าจุลินทรีย์บนพื้นผิวโดยใช้พัลส์ของสเปกตรัมกว้างที่มีความเข้มสูง ซึ่งอุดมไปด้วย UVC ระหว่าง 200 ถึง 280 นาโนเมตรแสงพัลส์ทำงานโดยใช้หลอดไฟแฟลชซีนอนที่สามารถสร้างแฟลชได้หลายครั้งต่อวินาทีหุ่นยนต์ฆ่าเชื้อใช้ UV แบบพัลส์[ 142 ]
ประสิทธิภาพในการต้านจุลชีพของ แสง far-UVC (222 นาโนเมตร) ที่กรองแล้วต่อเชื้อโรคหลายชนิด รวมถึงแบคทีเรียและเชื้อรา แสดงให้เห็นถึงการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อโรค และเนื่องจากมีผลกระทบที่เป็นอันตรายน้อยกว่า จึงให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญสำหรับการฆ่าเชื้อที่เชื่อถือได้ในสถานพยาบาล เช่น โรงพยาบาลและสถานดูแลผู้สูงอายุระยะยาว[ 143 ]นอกจากนี้ UVC ยังแสดงให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพในการทำลายไวรัส SARS-CoV-2 อีกด้วย[ 144 ]
ชีวภาพ
นก สัตว์เลื้อยคลาน แมลง (เช่น ผึ้ง) และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิด เช่น หนู กวางเรนเดียร์ สุนัข และแมว สามารถมองเห็นคลื่นแสงอัลตราไวโอเลตใกล้ได้[ 145 ]ผลไม้ ดอกไม้ และเมล็ดพืชหลายชนิดจะโดดเด่นจากพื้นหลังมากขึ้นในคลื่นแสงอัลตราไวโอเลตเมื่อเทียบกับการมองเห็นสีของมนุษย์ แมงป่องจะเรืองแสงหรือเปลี่ยนเป็นสีเหลืองถึงเขียวภายใต้แสง UV ซึ่งช่วยในการควบคุมแมงมุมเหล่านี้ กุ้งแมนติส เช่นNeogonodactylus oerstediiสามารถรับรู้คลื่นแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งช่วยในการล่าและการเอาชีวิตรอด[ 146 ]นกหลายชนิดมีลวดลายบนขนที่มองไม่เห็นในคลื่นแสงปกติ แต่สามารถสังเกตได้ในแสงอัลตราไวโอเลต และปัสสาวะและสารคัดหลั่งอื่นๆ ของสัตว์บางชนิด รวมถึงสุนัข แมว และมนุษย์ สามารถมองเห็นได้ง่ายขึ้นมากด้วยแสงอัลตราไวโอเลต ช่างควบคุมศัตรูพืชสามารถตรวจจับร่องรอยปัสสาวะของหนูเพื่อการรักษาที่อยู่อาศัยที่ติดเชื้อได้อย่างเหมาะสม
ผีเสื้อใช้รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นระบบการสื่อสารเพื่อการจำแนกเพศและพฤติกรรมการผสมพันธุ์ ตัวอย่างเช่น ใน ผีเสื้อ Colias eurythemeตัวผู้จะอาศัยสัญญาณภาพในการค้นหาและระบุตัวเมีย แทนที่จะใช้สิ่งเร้าทางเคมีในการหาคู่ ตัวผู้จะถูกดึงดูดด้วยสีที่สะท้อนรังสีอัลตราไวโอเลตของปีกหลังของตัวเมีย[ 147 ]ใน ผีเสื้อ Pieris napiพบว่าตัวเมียในฟินแลนด์ตอนเหนือที่มีรังสี UV ในสภาพแวดล้อมน้อยกว่าจะมีสัญญาณ UV ที่แรงกว่าในการดึงดูดตัวผู้เมื่อเทียบกับตัวเมียที่อยู่ทางใต้กว่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มความไวต่อรังสี UV ของดวงตาของตัวผู้ทำได้ยากกว่าการเพิ่มสัญญาณ UV ที่ตัวเมียปล่อยออกมา[ 148 ]
แมลงหลายชนิดใช้รังสีอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากวัตถุบนท้องฟ้าเป็นตัวอ้างอิงในการนำทางในการบิน แหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลตในบริเวณใกล้เคียงมักจะรบกวนกระบวนการนำทางและในที่สุดก็จะดึงดูดแมลงที่กำลังบินเข้ามา

โปรตีนเรืองแสงสีเขียว (GFP) มักใช้ในทางพันธุศาสตร์เป็นตัวบ่งชี้ สารหลายชนิด เช่น โปรตีน มีแถบการดูดกลืนแสงที่สำคัญในช่วงอัลตราไวโอเลต ซึ่งเป็นที่น่าสนใจในสาขาชีวเคมีและสาขาที่เกี่ยวข้อง เครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ที่สามารถวัดค่า UV ได้นั้นพบได้ทั่วไปในห้องปฏิบัติการดังกล่าว
กับดักรังสีอัลตราไวโอเลต หรือที่เรียกว่าเครื่องดักแมลงไฟฟ้าใช้สำหรับกำจัดแมลงบินขนาดเล็กหลายชนิด แมลงเหล่านี้จะถูกดึงดูดด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตและถูกฆ่าด้วยไฟฟ้าช็อต หรือถูกดักจับเมื่อสัมผัสกับอุปกรณ์ นอกจากนี้นักกีฏวิทยา ยังใช้กับดักรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีการออกแบบแตกต่างกัน ในการเก็บรวบรวม แมลงกลางคืน ระหว่าง การสำรวจทางด้านสัตว์วิทยา อีกด้วย
การบำบัด
รังสีอัลตราไวโอเลตมีประโยชน์ในการรักษาโรคผิวหนังเช่นโรคสะเก็ดเงินและโรคด่างขาวการได้รับรังสี UVA ในขณะที่ผิวหนังไวต่อแสงมากเป็นพิเศษ ร่วมกับการรับประทานยาพโซราเลน เป็นวิธีการรักษา โรคสะเก็ดเงินที่มีประสิทธิภาพเนื่องจากยาพโซราเลนอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อตับได้การรักษาด้วย PUVAจึงอาจใช้ได้เพียงจำนวนครั้งที่จำกัดตลอดช่วงชีวิตของผู้ป่วย
การบำบัดด้วยแสง UVB ไม่จำเป็นต้องใช้ยาหรือผลิตภัณฑ์ทาภายนอกเพิ่มเติมเพื่อประโยชน์ในการรักษา เพียงแค่การได้รับแสงก็เพียงพอแล้ว อย่างไรก็ตาม การบำบัดด้วยแสงจะมีประสิทธิภาพเมื่อใช้ร่วมกับการรักษาเฉพาะที่บางอย่าง เช่น แอนทราลิน น้ำมันดิน และ อนุพันธ์ วิตามินเอและดี หรือการรักษาแบบทั่วร่างกาย เช่นเมโทเทรกเซตและโซริอาเทน[ 149 ]
วิทยาศาสตร์สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก
สัตว์เลื้อยคลานต้องการ UV-B สำหรับการสังเคราะห์วิตามิน ดีและกระบวนการเผาผลาญอื่นๆ[ 150 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่งโคลแคลซิเฟอรอล (วิตามิน ดี ) ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำงานพื้นฐานของเซลล์/ระบบประสาท รวมถึงการใช้แคลเซียมสำหรับการสร้างกระดูกและไข่คลื่นแสง UV-A ก็สามารถมองเห็นได้โดยสัตว์เลื้อยคลานหลายชนิด และอาจมีบทบาทสำคัญต่อความสามารถในการอยู่รอดในป่า รวมถึงการสื่อสารด้วยสายตาระหว่างแต่ละตัวดังนั้น ในกรงเลี้ยงสัตว์เลื้อยคลานทั่วไป ต้องมีแหล่งกำเนิดแสง UV-A/UV-B แบบเรืองแสง (ที่ความเข้มของสเปกตรัมและการครอบคลุมที่เหมาะสมสำหรับสายพันธุ์) เพื่อให้สัตว์เลื้อยคลานที่เลี้ยงไว้หลายชนิดสามารถอยู่รอดได้ การเสริม โคลแคล ซิเฟอรอล (วิตามินดี ) เพียงอย่างเดียวจะไม่เพียงพอ เนื่องจากมีเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพที่สมบูรณ์ซึ่ง "ข้ามขั้นตอน" ทางเมตาบอลิซึม (มีความเสี่ยงต่อการได้รับยาเกินขนาด) โมเลกุลตัวกลางและเมตาบอไลต์ยังมีหน้าที่สำคัญต่อสุขภาพของสัตว์ด้วยแสงแดดธรรมชาติในระดับที่เหมาะสมย่อมดีกว่าแสงจากแหล่งกำเนิดแสงเทียมเสมอ แต่สิ่งนี้อาจเป็นไปไม่ได้สำหรับผู้เลี้ยงสัตว์ในบางพื้นที่ของโลก
เป็นที่ทราบกันดีว่าปัญหาที่ระดับการปล่อยรังสี UV-A ในสเปกตรัมสูงสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์และ DNA ในส่วนต่างๆ ของร่างกายที่บอบบาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งดวงตา ซึ่งอาจทำให้ตาบอดได้หากวางตำแหน่งและใช้แหล่งกำเนิด UV-A และ UV-B ไม่เหมาะสม (การได้รับรังสีมากเกินไปเรียกว่าphotokeratitis ) สำหรับผู้เลี้ยงหลายราย จำเป็นต้องมีแหล่งความร้อนที่เพียงพอด้วย ซึ่งส่งผลให้มีการวางจำหน่ายผลิตภัณฑ์ "แบบผสม" ที่ให้ทั้งความร้อนและแสงผู้เลี้ยงควรระมัดระวังการผสมผสานระหว่างแสงและความร้อนที่แผ่มาจากหลอดไฟ UV-A และ UV-B แบบผสม หลอดไฟทั่วไปจะปล่อยรังสี UV-A ในระดับสูงและรังสี UV-B ในระดับต่ำ ซึ่งมักมีความแรงคงที่ที่แตกต่างกันในความยาวคลื่นต่างๆ ซึ่งยากต่อการปรับให้ตรงกับความต้องการทางเมตาบอลิซึมของสัตว์เลื้อยคลานที่แตกต่างกันกลยุทธ์ที่ดีกว่าคือการใช้หลอดไฟแยกกันสำหรับแถบ UV ที่แตกต่างกัน เพื่อให้ผู้เลี้ยงสามารถวางตำแหน่งและควบคุมความเข้มของหลอดไฟเพื่อสุขภาพที่ดีที่สุดของสัตว์[ 151 ]
ความสำคัญเชิงวิวัฒนาการ
ในแบบจำลองทฤษฎีวิวัฒนาการสมัยใหม่ วิวัฒนาการของโปรตีนและเอนไซม์ ที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์ในยุคแรก นั้นเกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลต UVB ทำให้ คู่เบส ไทมีนที่อยู่ติดกันในลำดับพันธุกรรมจับกันเป็นไทมีนไดเมอร์ซึ่งเป็นการรบกวนในสายดีเอ็นเอที่เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์ไม่สามารถคัดลอกได้ ส่งผลให้เกิดการเลื่อนเฟรมระหว่างการจำลองทางพันธุกรรมและการสังเคราะห์โปรตีนซึ่งมักจะทำให้เซลล์ตาย ก่อนการก่อตัวของชั้นโอโซนที่กั้นรังสี UV เมื่อโปรคาริโอต ยุคแรก เข้าใกล้ผิวมหาสมุทร พวกมันก็ตายไปเกือบทั้งหมด โปรคาริโอตจำนวนน้อยที่รอดชีวิตได้พัฒนาเอนไซม์ที่คอยตรวจสอบสารพันธุกรรมและกำจัดไทมีนไดเมอร์โดยใช้ เอนไซม์ ซ่อมแซมการตัดนิวคลีโอไท ด์ เอนไซม์และโปรตีนหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์ แบบไมโทซิสและไมโอซิสในปัจจุบันมีความคล้ายคลึงกับเอนไซม์ซ่อมแซม และเชื่อกันว่าเป็นการดัดแปลงที่วิวัฒนาการมาจากเอนไซม์ที่ใช้เพื่อเอาชนะความเสียหายของดีเอ็นเอที่เกิดจากรังสี UV [ 152 ]
ระดับรังสีอัลตราไวโอเลตที่สูงขึ้น โดยเฉพาะ UV-B ยังถูกสันนิษฐานว่าเป็นสาเหตุของการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในบันทึกฟอสซิลอีกด้วย[ 153 ]
ชีววิทยาแสง
ชีววิทยาแสง (Photobiology) คือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ที่เป็นประโยชน์และเป็นอันตรายของรังสีที่ไม่ก่อให้เกิดไอออนในสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไปกำหนดขอบเขตไว้ที่ประมาณ 10 อิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งเป็นพลังงานไอออนไนซ์แรกของออกซิเจน รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) มีพลังงานประมาณ 3 ถึง 30 อิเล็กตรอนโวลต์ ดังนั้น ชีววิทยาแสงจึงเกี่ยวข้องกับรังสี UV บางส่วน แต่ไม่ใช่ทั้งหมด
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- อัลเลน, จีนนี่ (6 กันยายน 2544). รังสีอัลตราไวโอเลต: ผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก . หอดูดาวโลก. นาซา, สหรัฐอเมริกา.
- Hockberger, Philip E. (2002). "ประวัติศาสตร์ของโฟโตไบโอโลยีอัลตราไวโอเลตสำหรับมนุษย์ สัตว์ และจุลินทรีย์" Photochemistry and Photobiology . 76 (6): 561– 569. doi : 10.1562/0031-8655(2002)0760561AHOUPF2.0.CO2 . PMID 12511035 . S2CID 222100404 .
- Hu, S; Ma, F; Collado-Mesa, F; Kirsner, RS (กรกฎาคม 2547). "รังสี UV, ละติจูด และมะเร็งผิวหนังในชาวฮิสแปนิกและคนผิวดำในสหรัฐอเมริกา" Arch. Dermatol . 140 (7): 819– 824. doi : 10.1001/archderm.140.7.819 . PMID 15262692 .
- Strauss, CEM; Funk, DJ (1991). "การสร้างความถี่ต่างที่ปรับได้กว้างของ VUV โดยใช้เรโซแนนซ์สองโฟตอนใน H2 และ Kr" Optics Letters . 16 (15): 1192– 4. Bibcode : 1991OptL...16.1192S . doi : 10.1364/ol.16.001192 . PMID 19776917 .