فرابنفش

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

از پرتو فرابنفش برای ضد عفونی آب، موادخوراکی، تجهیزات پزشکی و لوازم صنعتی و غیره میتوان استفاده نمود.
از پرتو فرابنفش برای ضد عفونی آب، موادخوراکی، تجهیزات پزشکی و لوازم صنعتی و غیره میتوان استفاده نمود.

تابش ماورائ بنفش (فرا بنفشUV )

تابش ماورائ بنفش دامنه موجیست در گستره امواج الکترومغناطیسی بادامنه طول موجی کوتاه تر از نور مرئی، ولی بلند تر از اشعه X.

منبع نامگذاری

اصطلاح فوق برداشتی از نام انگلیسی آن یعنی ultraviolet به مفهوم Ultra در زبان لاتین "ماورا یا فرا" و Violet به مفهوم "بنفش" که در طیف نور مرئی کوتاهترین طول موج را دارا می باشند.

این تابش را می توان بر حسب میزان نفوذ، به زیر گروه های زیر تقسیم بندی کرد:

NUV-نزدیک فرا بنفش با طول موج 200-400nm** (ظاهرا کم خطر برای سلامتی محیط زیست)

VUV- VACUUM UV (دارای ریسک بالاترولی خطرناک )

XUV or EUV یا XUV1-31nm )ٍExtreme UV) (بسیار مضر و مخرب برای سلامتی محیط زیست )

    • nm نانو متربرابر با یک ملییونم متر

نحوه کشف تابش

تابش ماورائ بنفش بگونه ای کاملا اتفاقی با مشاهده تغییر رنگ و تیرگی املاح نقره در مقابل نور مستقم آفتاب کشف گردید. در سال 1801 دانشمند آلمانی "یوهان ویلهلم رییتر" بر اثر مشاهداتش توجه نمود که تابش های ماورائ بنفش، که نامرئی هستند، عامل اساسی در تیرگی صفحات کاغذ آغشته به کلرید نقره می باشند. او در آن زمان این پدیده را "اشعه های شیمیائی" نامید.

توزیع تابش هنگامی که بحث از تاثیر این تابش غیر مرئی بر سلامت انسان ومحیط زیست وی است، بایستی این تابش را به زیر شاخه هایر ذیل تکه کرد: UVA (400-300nm(ظاهرا کم خطر)

UVB (320-280nm (خطرناک )

UVC ( < 280 nm (بسیار مخرب)

    • از این به بعد در جای جای این مقال، معیار تقسیم بندی اخیر است.

نکات دانستنی

  • برخی دامنه ها از تابش های فرا بنفش، اصطلاحا به "نور سیاه" یا Black Light معروفند، به همان دلیل که مرئی نیستند ولی بدون باقی گذاردن هیچگونه اثرحرارتی یا سوختگی،( از آن نوعی که آفتاب سوختگی معمولی باعث آن است، مانند قرمز شدن یا تاول پوست و پوسته پوسته شدن آن)، قادرند تا اعماق زیادی در بافت ها ونسوج نفوذ کرده و از پیری زودرس پوست ، تخریب ساختار DNA سلول ها و احتملا در حالات پیشرفته، تا سرطانی کردن آنان پیش بروند.

ذیل این مقال شرح داده خواهد شد که عامل چنین تخریبی می تواند بیشتر ازناحیه دامنه های ضعیف تابش فرا بنفش باشد تا بخش های قویتروبا نفوذ بالا .

  • برخی از موجودات از جمله پرندگان، خزندگان، حشرات، از جمله زنبورها قادر به دیدن امواج مرئی نزدیک به تابش UV هستند.
  • بسیاری از گیاهان، میوه ها، گلها، بذرها، .... قدرت مقاومت فوق العاده ای نسبت به قدرت انسان در مقابل این تابش نشان می دهند.
  • عقرب ها زیر پرتو UV به رنگهای سبز یا زرد می درخشند.
  • معدودی از پرندگان نقوشی بر پر دارند که تنها تحت تابش UV قابل مشاهده خواهند بود.
  • ادرار بعضی از حیوانات گوشتخوار از جمله "گربه" حتی در تاریکی مطلق نیز تحت تابش طول موج خاصی از UV قابل مشاهده است.

منبع طبیعی UV

خورشید ساطع کننده اشعه فرابنفش در هر سه باند UVA,UVBو UVC به مقدار فراوان است ولکن به علت ویژگی جذب UV در لایه اوزون آتمسفر، 99% تابش فرا بنفشی که به زمین میرسد از نوع باند (کمتر مضر)UVA است.

شیشه پنجره معمولی نسبت به دامنه ظاهرا کم نفوذ UVA(300-400nm) شفاف بوده ومقاومت چندانی درمقابل آن نشان نمیدهد اما نسبت به عبور طول موج های پائینتر از 350nm حساس است به اندازه ای که 90% تابش های UV کوتاه تر از 300nm را از خود عبور نمی دهد .


VACUUM UV چیست ؟

هوای معمولی در مقابل طول موجهای 200nm وپائینتر از آن بصورت شیشه ای مات عمل کرده وآنها را از خود عبور نمی دهد. علت این امر به لطف قابلیت بسیار بالای جذب تابش فرا بنفش موج کوتاه توسط "اکسیژن" جو امکانپذیر شده است، در حالی که مثلا عنصری مانند نیتروژن کاملا برعکس، در برابر UV مانند شیشه ای شفاف عمل می کند. در مجموع میتوان گفت که هوا یا جو نسبت به عبور تابش امواج خیلی کوتاه و مضر فرا بنفش، بسیار سختگیرانه عمل می نماید. همین عکس العمل است که کره خاکی را برای انسانها وبسیاری از جانداران قابل سکونت ساخته است. و باز به همین دلیل، در صنایعی که نیاز به استفاده از تابش فرا بنفش موج کوتاه زیر 200nm باشد (مانند صنایع ساخت نیمه هادی ها) ، این عملکرد تنها در محیط های تخلیه شده از اکسیژن امکان پذیر خواهد بود.

EXTREME UV چیست ؟

مشخصه این دامنه بسیار موج کوتاه تابش فرا بنفش، دو تاثیر متفاوت آنها با ماده است: طول موجهای بلندتر از 30nm اساسا با ویژگیها وتوان ترکیبی مواد در سطح الکترونی – شیمیائی سروکار دارند در حالی که طول موجهای کوتاهتر از 30nm تابش فرا بنفش تنها تعاملی دارند با اربیتال های الکترونی وهسته اتمها.

همانگونه که قبلا نیز اشاره رفت، باند XUV به شدت توسط بسیاری ار عناصر شناخته شده متعارف قابل جذبند،بنابراین فاقد اثر پایدارند ، اما امروزه این امکان بوجود آمده که حتی بتوان تصاویر چند لایه ای که قادر به انعکاس حدود 50% از تابش های XUV باشند را در شرائط سهل و عادی بدست آورد.

از تکنولوژی اخیر در ساختن تلسکوپهائی جهت تصویرپردازی خورشیدی که قبلا امکان ثبت آنها با هیچ تلسکوپ دیگری وجود نداشت، استفاده می شود.. اکنون دو پدیده تلسکوبیک SOHO/EIT و همچنین TRACE توانسته اند به برکت بکارگیری از تکنولوژی Extreme UV، تصاویر خیره کننده ای از خورشید و سایر سیارات و ستارگان و کهکشان های دور و نزدیک در دسترس آدمی قرار بدهند.

تاثیرات مثبت تابش فرا بنفش

از جمله اثرات مثبت !!! قرار گرفتن در معرض تابش باند UVB، تحریک پوست جهت تولید "ویتامین D" است. تخمین زده می شود که علت مرگ ناخواسته سالانه ده ها هزار شهروند امریکائی ؛ تنها به دلیل سرطانهای ناشی از کمبود واختلال درجذب ویتامین D بوده است. دیگر تاثیر اختلال در جذب ویتامین D ، پوکی استخوان و سایر عوارض متاثراز اختلال مغز استخوان که منجر به درد، عدم تحمل وزن شخص توسط خود، و نهایتنا ایجاد ترک و شکستگی های نا خواسته بخصوص در خانمها خواهد بود.

البته امروزه در برخی کشور ها تاکید بسیاری بر غنی سازی مواد خوراکی با افزودن رژیم های ویتامین D و کلسیم می گردد که در مقایسه با اثرات محتمل سوء UVB بر پوست بدن انسان (سرطان) ، بسیار پسندیده و مرجح می باشند.


موارد حفاظتی

اصل کلی : در مورد انسان، حضور طولانی در مقابل تابش فرا بنفش، میتواند احتمال ابتلاء به آسیب های حاد و مزمن پوستی، بینائی و حتی تخریب کل سیستم ایمنی بدن را به دنبال داشته باشد.

    • فوتون های تابش فرا بنفش به خصوص در باند UVB، به هر نوع مولکول DNA متعلق به ارگان های زنده، به اشکال مختلف حمله ور می شوند.
Ultraviolet photons harm the DNA molecules of living organisms in different ways. In one common damage event, adjacent Thymine bases bond with each other, instead of across the "ladder". This makes a bulge, and the distorted DNA molecule does not function properly.
Ultraviolet photons harm the DNA molecules of living organisms in different ways. In one common damage event, adjacent Thymine bases bond with each other, instead of across the "ladder". This makes a bulge, and the distorted DNA molecule does not function properly.
    • در شایع ترین حالت، حمله بر علیه نزدیکترین ترکیب "باز تیمین یا Thymine Bases" در حلقه DNA اتفاق می افتد. در این حالت "بازهای تیمین یا Thymine Bases" همپایه، به عوض نگهداری
    • تعادل پله ای DNA" یا بعارتی "LADDER BASE BOND" ،به همپایه خویش پیوسته و باعث بوجود آمدن نوعی DNA "معیوب" می گردند.

دراین صورت زنجیره DNA با از دست دادن کد رمزی اصلی خود، به نوعی کد با رمز دیگری تبدیل و معتای اولیه ساختار هسته سلولی خود را از دست داده که عملا حاصل، سلولی با عملکرد غیر مشخص ویا تخریب شده سرطا نی است.

    • همه پرتوهای UVA,UVB ویا UVC قادرند که از عمر سلولهای اساسی بدن از جمله بافت های فیبروزی پروتئینی موجود در بدن از جمله پوست، استخوان، غضروف وهر گونه بافت اتصالی بکاهند.

قابلیت خود حفاظتی طبیعی بدن

جهت حفاظت از اثرات مخرب تابش UV ، بدن انسان گاهی (با توجه به نوع پوست و نژاد) ، از خود نوعی پیگمنت ( رنگدانه) قهوه ای رنگ بنام ملانین Melanin آزاد می کند که این عمل با جلوگیری از نفوذ تابش به نسوج عمقی می تواند مفید فایده باشد. در غیر اینصورت، می توان از محصولات جلوگیری کننده از نفوذ تابش UV به بدن مانند لوسیون های ضدآفتاب یا suntan lotions که اکثرا بنام Sun blocks معروفند، استفاده شود.

امروزه بعضی از محصولات به اصطلاح Sunscreen دارای ترکیباتی از قبیل دی اکسید تیتانیوم TiO2 و اکسید دوزنگ یا Zinc Oxide و آووبنزونAvobenzone میباشند که کمک بزرگی جهت حمایت بدن درمقابل انواع تابش فرابنفش هستند.

- اکثر کرم های ضد آفتاب با اعلام درجه اندازه گیری مقاومت خویش بر اساس معیار SPF ، ظاهرا تنها قادر به محافظت پوست از باند UVB هستند که همین نکته می تواند شما را به اشتباهبیندازد زیرا دگرباره لازم به تکرار است که که باند UVA که توسط اینگونه لوسیون ها پوشش داده نمی شوند، به علت قدرت نفوذ بسیار بالا در نسوج بدن، عامل اصلی و اولیه سرطان پوست در انسان شناخته شده اند !!

- طبق استاندارد UPF، نوع پوشش یا لباس هم درزمینه قدرت جلوگیری از تابش های باند UVA و UVB موثر بوده و بر حسب توان مقاومتشان ، دسته بندی می شوند، پس نوع لباس پوشیدن ما هم در حمایت از نسوج بدن در مقابل UV قابل توجه و اهمیت است.


-حفاظت از چشم

تابش UVB قدرت بالا برای چشمان بسیارمخرب ومی تواند باعث آب مروارید Cataract و اختلال مزمن قرنیهPterygium یا کوری موقت و دائم گردد. پوشش حفاظتی چشمان برای کسانی که به مدت طولانی در معرض تابش UV وبخصوص ازنوع طول موج کوتاه آن قویا توصیه می گردد، مثلا کوهنوردان و اسکی بازان که به جهت اقامت های طولانی در ارتفاعات بالا، عملا با رقیق شدن هوا، عامل اصلی مقاومت در مقابل تابش فرابنفش را ازدست می دهند.

گر چه عینک های آفتابی معمولی به میزان کمی در مقابل تابش UV مقاومند، اما توصیه می گردد که حتی المقدور از لنز های پلاستیکی (ترجیحا از جنس پلی کربنات Polycarbonate ) بجای لنز های شیشه ای استفاده گردد زیرا همانگونه که اشاره رفت، شیشه معمولی در مقابل UVA فاقد مقاومت بوده وآنرا به راحتی از خود عبور میدهد. عینکها باید قادر باشند از ورود تابش های UV از کناره ها و بالا و پائین آن نیز جلوگیری کنند.

اثرات شیمیائی UV بر سایر مواد

  • تنزل کیفی مواد پلیمری،

رنگدانه ها ، رنگهای نساجی وصنعتی Degradation of Polymers, Pigments and Dyes

اکثر مواد پلیمری صنعتی یا موارد مصرفی ،به توسط تخریب انواع تابش های فرا بنفش و به علت تنزل کیفی ، نیاز به پایدار کننده هائی جهت کند کردن روند حمله به ساختار خود دارند.


کاربرد های تابش فرابنفش

    • نورهای سیاه

نور سیاه به لامپی اطلاق می گردد که قادر است با تابش امواج بلند فرا بنفش که به صورت مرئی به سختی دیده میشوند، با نوعی تابش شبه فلور سنتی، بعنوان یک علامت ضد تقلب ، بر روی اسنادی حساس به طول موجی خاص، چون کارتهای اعتباری، پاسپورت یا کارتهای مهاجرت و گواهینامه رانندگی و غیره....بکار گرفته شود.

A bird appears on every Visa credit card when held under a UV light source.
A bird appears on every Visa credit card when held under a UV light source.


امروزه پاسپورت ها و اسکناس های اغلب کشورها، آغشته به مرکب های حساس به UV وایضا مجهز به نوارهای امنیتی اندUV sensitive threads .

    • لامپ های فلورسنت

لامپ های فلور سنت قادرند که با یونیزه نمودن بخار جیوه، تابش فرابنفش تولید کنند. لایه ای فسفری در داخل تیوپ همراه با جذب تابش فرا بنفش است که آنرا تبدیل به نور مرئی می نماید.

    • اختر شناسی

درعلم اختر شناسی اجرام بسیا حجیم، قاعدتا قادر به صدور تابش عظیمی از امواج فرابنفش به اطرافند. همچنانکه ذکر گردید، لایه اوزون بخش قابل توجهی از این نوع امواج که می بایستی توسط تلسکوپ های مستقر روی زمین دریافت گردند، جذب خواهد کرد. بنابراین هرمشاهده ای در این زمینه بایدخارج ازجو کره زمین محقق شود.


    • کنترل حشرات Pest Control

تله های فرا بنفش جهت از بین بردن حشرات پرنده ریزجثه که شبانه میل به نزدیکی تابش UV دارند.

    • اسپکترو فتومتری SpectroPhotometry

References 1. ^ Soda Lime Glass Transmission Curve. 2. ^ B270-Superwite Glass Transmission Curve. 3. ^ Selected Float Glass Transmission Curve. 4. ^ Grant, W. B. (2002). "An estimate of premature cancer mortality in the U.S. due to inadequate doses of solar ultraviolet-B radiation". Cancer Volume 94, Issue 6, pp. 1867-1875. 5. ^ a b The Science of Sun Protection, Talk of the Nation Science Friday, 24 June 2005. Vitamin D pills recommended over sun exposure, but most people in Australia and Canada get enough Vitamin D by incidental exposure, studies show. 6. ^ Health effects of UV radiation. 7. ^ {{cite paper | title = Toxic effects of ultraviolet radiation on the skin | author = Matsumura, Y. & Ananthaswamy H. N. | date = 2004 | publisher = Toxicology and Applied Pharmacology Volume 195, Issue 3, pp. 298-308 | url = [[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=15020192}} 8. ^ Nolan, T. M. et al. (2003). "The Role of Ultraviolet Irradiation and Heparin-Binding Epidermal Growth Factor-Like Growth Factor in the Pathogenesis of Pterygium". American Journal of Pathology. 9. ^ Di Girolamo, N. et al. (2005). "Epidermal Growth Factor Receptor Signaling Is Partially Responsible for the Increased Matrix Metalloproteinase-1 Expression in Ocular Epithelial Cells after UVB Radiation". American Journal of Pathology. 10. ^ Deep UV Photoresists. 11. ^ Corona - The Daytime UV Inspection Magazine. 12. ^ Ware, M. W. et al.. "Inactivation of Giardia muris by Low Pressure Ultraviolet Light" (PDF). United States Environmental Protection Agency. 13. ^ Margulis, Lynn and Sagan, Dorion (1986). "Origins of Sex: Three Billion Years of Genetic Recombination" (book). 1. Yale University Press. • UV radiation and melanoma in US Hispanics & blacks. Hu S, et al. (2004) Arch Dermatol. 140 (7), 819-824 • A History of Ultraviolet Photobiology for Humans, Animals and Microorganisms. P.E. Hockberger, Photochem. Photobiol. 76: 561-579, 2002.

[ویرایش] منابع

سایت انگلیسی ویکی‌پدیا.

Hamid Ashkan حمید اشکان، گردآورنده و محقق ،Author Hamid Ashkan ۱۶:۲۳، ۱۴ ژوئیه ۲۰۰۷ (UTC)