دستگاه UV

در میان روشهای فیزیکی، پرتودهی از دیر باز مورد توجه بوده است. پرتوهای مورد استفاده در این روش به دو دسته پرتو یونیزان (شامل پرتوایکس، گاما، بتا، آلفا) و پرتو فرابنفش تقسیم می شوند. پرتو یونیزان به دلایل گوناگون از جمله عدم دسترسی عموم به منابع تولید آنها (عمدتاً ایزوتوپهای رادیو اکتیو)، خطر کاربرد آنها توسط عموم مردم در نتیجه نیاز به تخصصهای بالا و همچنین قدرت کم نفوذ برخی از آنها کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. اما کاربرد پرتو فرابنفش چیزی نزدیک به حدود یک قرن است که مورد توجه قرار گرفته است گند زدایی بوسیله این پرتو را می توان استفاده از یک روش طبیعی پنداشت چرا که در طبیعت و در نور خورشید نیز گندزدایی بطور طبیعی انجام می شود.


پرتو فرابنفش برای ضد عفونی  جریان آرام به‌کار می‌رود.
پرتو فرابنفش یا ماوراء بنفش اختصار علمی: ‎ultra violet گرفته‌شده‌است.
تابش ماورای بنفش دامنه موجیست در گستره امواج الکترومغناطیسی بادامنه طول موجی کوتاه تر از نور مرئی، ولی بلند تر از اشعه X متعارف.
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 10- 200nm) VACUUM UV) (دارای ریسک بالاترولی خطرناک) -EUV یا XUV1-31nm ) ٍExtreme UVبسیار مضر و مخرب برای سلامتی محیط زیست)
⦁ nm نانو متربرابر با یک ملییونم متر
نحوه کشف 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.

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 احتملأ در حالات پیشرفته، تا سرطانی کردن آنان پیش بروند.
⦁ 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 ,UVB و UVC به مقدار فراوان است ولکن به علت ویژگی جذب UV در لایه ازن 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 و پائینتر از آن بصورت شیشه ای مات عمل کرده و آنها 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 محکوم به فنایند، 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 و اختلال درجذب ویتامین D بوده است. دیگر تاثیر اختلال در جذب ویتامین D، پوکی استخوان و سایر عوارض متاثر از اختلال مغز استخوان که منجر به درد، عدم تحمل وزن شخص توسط خود، و نهایتا 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
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.
⦁ 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 معنای 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 و یا 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 که به هنگام جوشاندن در آب، ژلاتین از خود آزاد نماید، بکاهند.
حفاظت طبیعی بدن جهت حفاظت زیر 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 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 و لاغیر، که همین نکته می تواند شما را به دام اشتباه وحشتناکی بیندازد زیرا دگرباره لازم به ذکر است 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.
⦁ گرچه 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 باشن از ورود تابش های UV از کناره ها و بالا و پائین آن نیز جلوگیری کنند.

 محدودیت‌های استفاده از پرتوهای فرابنفش
1 ـ  مقرون به صرفه نبودن مخصوصا برای مقادیر بالا از نظر حجمی
2 ـ  اثر میكروب كشی ابقایی ندارد
3 ـ  رنگ و كدور مانع گندزدایی پرتوهای فرابنفش می‌شود
لازم به ذكر است بهسازی یا خالص كردن آب در مقادیر محدود یا برای مصارف خانوار و جمعیت‌های كوچك از طریق جوشاندن، گندزدایی شیمیایی و پالایش انجام می‌شود و  اقدامات محافظتی در خصوص استخرهای شنا و دیگر تفریحگاه های آبی نظیر رودخانه ها و سواحل نیز طبق دستورالعمل‌های محلی و استانداردهای ملی نیز صورت می‌گیرد.

تصفیه آب با استفاده از اشعه ماوراء بنفش
انرژی حاصل از تابش خورشید دارای بخشهای گوناگون با طول موج های مختلفی می باشد. قسمتی از این تابش که در حوزه طول موجی 100 تا 400 نانومتر قرار دارد، اشعه UV نامیده می شود که دارای قدرت بسیار بالا و دارای خاصیت ضدعفونی است. در این میان اشعه UV با طول موج بین 240 تا 280 نانومتر میتواند DNA میکروبهای موجود در آب را متلاشی نموده و محیط را کاملا  ضدعفونی نماید.