Способы генерации получение волн ультрафиолетового излучения

Способы получения искусственного ультрафиолета

Человека давно интересовала природа солнечного света. В ходе многочисленных опытов было доказано, что само по себе излучение представляет совокупность электромагнитных волн. Данное свойство и объясняет отсутствие существенных различий между искусственным излучением и естественным светом.

Еще в XVIII веке предпринимались попытки воссоздать искусственный ультрафиолет. В результате чего были придуманы первые лампы освещения.

Методы получения ультрафиолета

Развитие науки об искусственном излучении привело к созданию новых ультрафиолетовых источников, так называемых, кварцевых ламп. Именно это стекло использовалось для создания новых источников света.

Существует два принципа получения искусственного ультрафиолета:

1. Дуговой разряд, принцип действия которого нашел применение в лампах высокого давления.
2. Тлеющий разряд, используемый для работы ламп низкого давления.

Дуговой разряд

Излучение ультрафиолета при данном способе происходит за счет возникновения дугового разряда между двумя установленными в колбе электродами. Получение необходимого спектра обеспечивается помещением внутрь лампы смеси инертных газов с определенными добавками. В промышленности зачастую используются ртуть, галлий и железо.

Тлеющий разряд

Работа ламп тлеющего разряда или люминесцентных, как их повсеместно называют, основана на принципе дугового разряда. Единственным отличием является то, что на внутреннюю поверхность одной полусферы лампы наносится специальное вещество, не пропускающее ультрафиолет. Такое новшество позволяет убрать излучение с одной стороны лампы и увеличить с другой.

Стоит отметить, что подобные источники ультрафиолета отнюдь небезопасны. Длительное нахождение вблизи кварцевых ламп может негативно сказаться на здоровье человека.

Кроме того, было замечено, что ультрафиолет пагубно действует и на микроорганизмы. Именно это открытие привело к созданию специального оборудования для обеззараживания воздуха. Наибольшую популярность приобрел кварцевый облучатель, позволяющий производить эффективные мероприятия по дезинфекции воздуха.

Компания «Промышленные системы УФ обеззараживания» производит и реализует новейшее оборудование для дезинфекции воздуха, воды и поверхностей. Широкое применение в медицине и промышленности получили рециркуляторы воздуха, уф стерилизаторы и вентиляционные уф секции.

Источник

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Мастер-класс по изготовлению ультрафиолетовой лампы в домашних условиях

Мастер-класс по изготовлению ультрафиолетовой лампы в домашних условиях

Ультрафиолетовые лампы отличаются от обычных отсутствием нити накаливания. В них в качестве светящего элемента применяют колбу с газом. Как сделать ультрафиолет? Свечение получается вследствие дугового разряда между двух электродов, находящихся в герметичной кварцевой колбе. Поэтому их относят к классу электроразрядные.

Особенности ультрафиолетовых ламп

Если сравнить с лампой накаливания, есть преимущества:

• энергоэффективность;
• износостойкость;
• продолжительная эксплуатация;
• не теряется мощность.

При всех плюсах, выделяют ряд минусов:

• дорогие лампы и оборудование к ним; неприменимы для работы в короткий срок;
• сразу при включении не работают в полную силу: требуется подождать некоторое время для ее накаливания;
• перебои в мощности электропитания гасят лампу (для повторного включения нужно пару минут).

В таких лампах происходит превращение электроэнергии в ультрафиолетовое излучение через преобразование электрической энергии в кинетическую.

Сталкивающиеся электроны вызывают излучение, выдаваемое током при прохождении паров металла, присутствующих в колбе.

Ультрафиолетовое излучение — процесс, состоящий из нескольких этапов:

1. ускорение свободных электронов под действием электрического тока;
2. возникновение тока лампы: упорядочивание движения электронов под действием электричества;
3. преобразование энергии движения (кинетической) в испускаемое излучение.

Классификация

Приборы, работающие по принципу УФ ламп, принято классифицировать по ряду признаков:

• принцип работы: открытая система, закрытая;
• способ получения УФ излучения: давление высокое или низкое;
• образование озона: озоновые и безозоновые;
• тип установки: стационарная, мобильная;
• метод установки: настенная, напольная, настольная;
• мощность;
• состав излучения;
• габариты;
• срок службы.

Лампы открытого типа применимы в обработке комнат от бактерий — кварцевании. Для безопасного использования необходимо соблюдать определенные правила. Главное из них – отсутствие людей в помещении со включенным источником излучения.

Применение закрытой системы не требует удаления людей из радиуса действия. Воздух проходит через камеру, где очищается.

Подбирают ультрафиолетовые лампы, учитывая тип стекла, состав спектра излучения, мощность. Продолжительность эксплуатации также зависит от производителя. Лучшими считаются лампы, изготовленные в Нидерландах (Филипс), Германии (Осрам), Америки (Дженерал Электрик).

Сфера применения

В медицинских учреждениях применяют ультрафиолетовое свечение не только в кварцевании, но и для лечения. Доказано, что такие лампы улучшают иммунитет, помогают повысить уровень витамина Д. Устройства с уф излучением незаменимы в лечении заболеваний дыхательных путей, кожи, суставов и многого другого.

В промышленности уф приборы используют для очищения воды от бактерицидных соединений. Ее применяют в деятельности химических, пищевых, фармацевтических производств.

В сельском хозяйстве ультрафиолетовые светильники нашли применение у птицеводов — инкубаторы, животноводов – обработка помещений, ветеринаров – лечение животных, растениеводов – освещение теплиц.

В аквариумах и бассейнах ультрафиолет необходим для обработки воды: нейтрализует неприятные запахи, уничтожает бактерии. Эти аспекты важны в замкнутых водоемах.

Для приманивания насекомых в инсектицидных лампах. Устройство состоит из стальной обрешетки, находящейся под напряжением и помещенной в нее уф лампы.

Свечение привлекает насекомых, которые, подлетая, садятся на обрешетку, получают удар током и погибают.

Для проведения реставрации картин используют уф светильники. Они помогают определить контуры старых красок и увидеть скрытые при прошлой реставрации элементы картины.

В косметологии есть несколько вариантов применения ультрафиолета. Такие светильники применяют в соляриях. Именно они воздействуют на кожу, создавая приятный загар.

При маникюре сейчас применяют лаки, которые застывают только под воздействием уф свечения. Для этого изготавливают специальные ультрафиолетовые сушилки.

В полиграфии ультрафиолетовые лампы стали частью печатных станков. Ими сушат глянцевые краски и лаки.

Как сделать ультрафиолетовую лампу для дома своими руками

Способ 1: как сделать ультрафиолет

Из подручных материалов можно сделать устройство со свечением, напоминающим ультрафиолетовый свет. Понадобятся материалы: фонарь на светодиодах, фиолетовый и синий маркеры, ножницы, прозрачный скотч.

1. Вырезаем кусочек скотча такого же размера как защитное стекло фонарика.
2. Приклеиваем его поверх стекла.
3. Закрашиваем скотч в том месте, где проходит луч света синим цветом.
4. Вырезаем еще один кусочек скотча.
5. Наклеиваем поверх закрашенного.
6. Теперь закрашиваем его фиолетовым цветом.
7. Наклеиваем, закрашивая по очереди маркерами еще пару слоев.
8. Сверху наклеим ленту, не закрашивая ее.

В итоге мы изготовили светофильтр, свет которого очень похож на ультрафиолетовое излучение. Те же манипуляции можно провести с фонариком на смартфоне.

Способ 2: для тех, кто хочет получить настоящее ультрафиолетовое излучение, а не фиолетовый свет

Самое простое световое приспособление, это фонарик. Как сделать ультрафиолетовый фонарик в домашних условиях расскажем подробно. Необходимые материалы: обычный фонарик на светодиодах; ультрафиолетовые диоды.

Следует при покупке диодов учесть характеристики: волна должна быть длиной не меньше 370-395 нм, сила тока 500-700 мА, UV-A диапазон 300-400 нм.

1. Возьмем обычный фонарик с 6 светодиодами. Важно, чтобы фонарик разбирался и собирался.
2. Приобретем 6 уф диодов аналогичных тем, что стояли изначально в фонарике.
3. Вынимаем защитное стекло и выпаиваем из устройства светодиоды, последовательно выпаивая всю цепочку.
4. На их место, впаиваем УФ-диоды в той же последовательности как и выпаивали.
5. Соберем все элементы фонарика.
6. Тестируем устройство.

Способ 3: как сделать ультрафиолетовую лампу

Для изготовления лампы в домашних условиях необходима дуговая ртутная лампочка мощность от 125 ватт, тряпка, молоток, поджигающий дроссель, патрон для цоколя, основание для лампы (термостойкий пластик или фанера).

1. Берем лампочку, оборачиваем тканью.
2. Молотком аккуратно раскалываем колбу так, чтобы не повредить трубку внутри. Разбивая колбу, вы высвобождаете пары ртути, находящиеся в лампе. Поэтому лучше осуществлять манипуляции в хорошо проветриваемом помещении или на улице.
3. Достаем цоколь с трубкой. Осколки ртутной лампы не утилизируйте в обычный мусор, а сдайте в специальный центр по утилизации ртути или в центр гигиены.
4. Бережно извлекаем стеклянную трубку из цоколя – это основа нашей ультрафиолетовой лампы.
5. Протираем трубку спиртом или растворителем.
6. Надеваем на трубку защитную сетку от старой лампы.
7. Берем основу и закрепляем на ней дроссель.
8. Устанавливаем патрон: выход катода подключаем к третьему разъёму, выход анода к первому.

Присоединяем электрические провода для питания.

Подсоединяем трубку патрону. Подключаем к электросети.

Мы получаем лампу для кварцевания. При использовании необходимо соблюдать ряд правил: не включать, если в помещении люди или животные; после кварцевания хорошо проветрить помещение.

Стоит ли тратить время?

Изготовление ультрафиолетовой лампы из подручных материалов не имеет смысла, кроме как заняться чем-то в свободное время. Особой экономии это не принесет.

Так как затраты на приобретение необходимых материалов не намного меньше затрат на покупку готового изделия у производителей. Подобрать подходящую лампу можно в любом хозяйственном магазине.

Чем заменить УФ лампу

В некоторых сферах деятельности можно заменить ультрафиолетовую лампу. Следует учитывать, для каких целей она применялась. Если речь идет о растениеводстве, то альтернативным вариантом освещения в теплице может стать флюорисцентное освещение. Добиться подобного эффекта можно последовательно соединив светодиоды синего и красного цветов.

В санитарных целях в наше время стали использовать амальгамные лампы. Ее внутренняя часть покрыта сплавом из индия, висмута и ртути. Когда лампу включают в сеть, она нагревается и выделяет ультрафиолетовое свечение.

Эти лампы более экологичны, так как содержание в них ртути намного меньше, чем в обычных ультрафиолетовых.

Источник

Ультрафиолет на двух пальцах

Хомяки приветствуют все народы вселенной.

В сегодняшнем посте мы выйдем за пределы видимого света, и окунемся в мир ультрафиолета. Выясним его природу, узнаем какие источники существуют, а затем отправимся на поиски неизведанного. Проведя три месяца с волшебным фонарём, нам удалось запечатлеть явления, которые редко встретишь в повседневной жизни. Эксперименты над собой и веществами показали, что в жизни всё не так просто, как кажется на самом деле.

Слыхали историю про то, что пчёлы умеют видеть мир в ультрафиолетовом спектре?
Это неспроста! Для того чтобы вести свой повседневный образ жизни, пчёлы должны выполнить большой план работ, который заключается в собирательстве пыльцы из самых отборных цветов, которые попадутся на пути.

Для визуализации подобного восприятия мира, возьмём ультрафиолетовый фонарик и посветим на обыкновенные полевые ромашки. Видно как белые лепестки цветка поглощают излучение и особо не выделяются, а вот с пыльцой ситуация обстоит несколько иначе, она начинает красиво светиться в желтом диапазоне видимого для нас света. Помимо ультрафиолета пчёлы еще видят нормальные цвета, как мы с вами, поэтому можно только предполагать, как на самом деле выглядит картинка у них в голове.

Ультрафиолетовых источников на самом деле существует целое множество. Все они отличаются друг от друга формами, назначениями и длиной волны. Если взять к примеру весь спектр волн от коротко-метрового радиодиапазона и до гамма-излучения, то человеческое зрение способно увидеть лишь крохотную часть из всего этого ассортимента.

Ультрафиолетовое излучение в зависимости от длины волны подразделяется на три диапазона:

Тип УФ-А называют длинноволновым тёмным светом, так как он уже не распознается нашими глазами. Интенсивность ультрафиолетового излучения УФ-В диапазона (280-315 нм) сравнительно невелика (лучи этого диапазона частично задерживаются атмосферой), однако оно обладает сильным повреждающим действием. В малых дозах ультрафиолетовое излучение УФ-В диапазона вызывает потемнение кожи — называемое загаром; в больших – солнечный ожог, что приводит к увеличению риска рака кожи. Самый коротковолновый и опасный диапазон излучения типа УФ-С и вакуумный ультрафиолет не успевают достигнуть поверхности Земли и полностью отфильтровываются атмосферой.

Установлено: чем короче длина волны, тем опаснее ультрафиолетовое излучение.

Переходим к источникам ультрафиолета. Это лампа EBT-01, излучение у неё в районе 370 нм. Стеклянная колба тут черного цвета, она служит фильтром пропускающим только ультрафиолет. Как по мне, это самый дешевый источник для проверки денег на защищающие знаки. Также в этом спектре светится одежда, пуговицы, леденцы и прочие вещи.

Китай сейчас в полную мощность производит ультрафиолетовые светодиоды с разной длиной волны. Тут видно светодиод с волной 420 нм, для проверки денег он не годятся. Защитные денежные знаки откликаются на 365 нм. Вот два одинаковых по виду светодиода. Чёрный стоит 1$, а белый в 10 раз дороже. Оба покупались на местном радиорынке. Можно посмотреть как они выглядят друг напротив друга. Вначале мне хотелось сэкономить и сделать детектор валют самому, так как нормальный фонарь стоил целых 26$, но идея эта оказалась провальной. В общем, пришлось сдавать бутылки и на вырученную сумму заказать правильный фонарь. Те, кто в теме, сразу догадались, о чём идет речь.

Это ультрафиолетовый фонарь — «Конвой S2+». Светодиод расположенный на борту с 365 нм от компании Nichia, мощность 3 Вт. Алюминиевый корпус, анодирование и полная водонепроницаемость. То, что нужно. Его излучение, как и всех последующих источников ультрафиолета, лежит в опасном для глаз спектре. Поэтому проводить опыты желательно в защитных очках. Можно и без них, если вы уже слепой.

Как узнать какие очки подходят для этих целей, а какие нет?! Сейчас продемонстрирую.
На местном рынке продавалось аж 3 вариации защитных очков, но какие выбрать?! Итак, берём нужный экземпляр и проверяем. Подносим пластик к фонарю, и видим, как место излучения превратилось в темное пятно. Потрясающе, то что нужно!

Поляризационные очки за 90$ работают по тому же принципу, но для работы в лаборатории они вообще не годятся, во-первых — темные, во-вторых — разобьются при столкновении с шальными пулями. Годятся только для пляжа. С этим пунктом разобрались, надеваем защиту и двигаемся дальше.

Следующий источник ультрафиолета используется над головой практически в каждом дворе. Это лампа ДРЛ, мощность 250 Вт, используется в фонарях уличного освещения. Для сравнения, рядом обычная лампа накаливания на такую же мощность. В отличие от этого старого барахла, ДРЛ имеет больший световой поток люменов. Внутренние стенки колбы покрыты тонким слоем люминофора, который светится от воздействия жёстких сил, которые царствуют внутри колбы.

ДРЛ выходит на свой режим работы в течении 7 минут после включения, в то время как лампочка Ильича вспыхивает на полную яркость почти мгновенно. Итак, возьмём молоток и попробуем добраться до самого вкусного. Нас интересует внутренняя колба.

Эта ртутная лампа высокого давления, которая является источником жесткого ультрафиолета. По некоторым данным, возбужденные атомы ртути излучают свет с длиной волн в 184, 254, 300, 313, 365, 405 нм, более длинные волны из продолжения списка нас не интересуют. Тут целая куча-мала в комплексе с излучением в 254 нм, которая как раз интенсивней всего убивает различные микробы. Спектр излучения светящихся паров ртути зависит от давления в колбе. Их можно разделить на несколько типов. Обычные лампы дневного света имеют низкое давление в колбе. ДРЛ имеет высокое давление, около 100 кПа. Но это всё ничего, по сравнению с лампами сверхвысокого давления, грубо говоря, это ртутная граната в руках.

Почему лампа ДРЛ выходит на режим целых 7 минут?! Всё дело в каплях ртути, которые внутри колбы. За 7 минут в плазме они разогреваются и испаряются, что приводит к увеличению проводимости дуги, увеличению мощности и увеличению ультрафиолетового излучения. Уже спустя несколько минут после включения лампы смерти в помещении активно пахнет озоном. По сути, мы сейчас проводим кварцевание, обеззараживаем помещение путём обогащения бактерий высокоэнергетической волной, что активно ведёт к их преждевременной гибели. Выделяющийся озон желательно проветрить после процедур. Этим методом обеззараживания помещений активно пользуются в больницах, куда каждый день приходит куча подозрительного народу.

Специально для съёмок выпуска, мне одолжили интересное устройство, название которого УФО-Б. Конструктивно, артефакт состоит из ультрафиолетового излучателя и двух нагревательных элементов по бокам. Полагаю, у лампы будут другие спектральные характеристики. Сбоку на корпусе есть таймер от нуля до 24 минут. При включении зажигается лампа и нагреватели. Работают они всегда вместе. В руководстве написано, что облучатель УФО-Б представляет собой портативный прибор, имитирующий ультрафиолетовое излучение солнца. Облучатель предназначен для профилактических облучений в домашних условиях только практически здоровых людей.

Облучение проводить по рекомендации врача. Между курсами облучения перерыв должен быть не менее 2-х месяцев. В комплекте должны идти защитные очки. И большими буквами написан: прибором с поврежденным фильтром пользоваться запрещено. Спектральные характеристики лампы найти не удалось. А раз данных по лампе нет, значит всё в порядке, бояться нечего.

Человек, который дал прибор, говорит что приобрел его в СССР с целью очистки и перезаписи микросхем. Когда-то не было ардуино и прочих современных контроллеров, программирование было целым ритуальным процессом, с которым приходилось немало повозиться. Кстати, ножки у микросхемы позолоченные, наверно она целое состояние стоила в свое время.

Конструктивно фонарь состоит из алюминиевого корпуса, светодиода с драйвером, рефлектора и кучкой уплотнительных резинок, которые обеспечивают водонепроницаемость фонарю.

Светодиод тут японский, трехваттный. Фирма Nichia, в 1993 году впервые родил на свет синий светодиод, с тех пор всё пошло, поехало. Светодиод тут прилично греется, потому его подложка плотно прижата к латунному корпусу, внутри которого находится драйвер, ограничивающий ток до значения в 700 мА. Но светодиод ещё не показатель качества, когда рядом нет хорошего рефлектора, выполнен он из алюминия, покрытый внутри отражающим слоем.

Для демонстрации фокусировки луча света, опустим фонарь в воду и посмотрим на картину.Видим достаточно прямой сфокусированный луч, также небольшая часть света расходится по бокам. Это расширяет видимую область во время поиска различных светящихся артефактов.

Изначально фонарь поставляется с обычным стеклом, для прокачки отдельно продается фильтр Вуда — стекло пропускающее только определенный спектр излучения. Обычно такие светодиоды кроме ультрафиолета имеют ещё и некоторое паразитное свечение, которое необходимо отфильтровать. На конвое этот фильтр практически не влияет на восприятие засвечиваемых предметов. Интенсивность света немного уменьшается, но в принципе, разницы нет.

В какой-то момент нам стало интересно, возможно ли получить загар от 365 нм фонаря?! Он должен хорошо влиять на кожу. Почему бы не поставить на себе эксперимент. Если свет фонаря направить прямиком в руку, то можно почувствовать небольшой нагрев, при этом фильтр Вуда остается холодным. Для опыта пришлось набить себе татуировку, современную, гламурную, в позолоте. Направляем фонарик в сторону рисунка и начинаем медленно водить источником со стороны в сторону.

Спустя два дня получилось около 10 сеансов облучения Каждый был длительностью не более 5 минут. В общем, за 50 минут с перерывами, засвечиваемый участок кожи значительно изменил свой цвет. Он стал красноватый, при попытке стереть наклейку чувствовалось небольшое жжение, как после загара на солнце. Интересно, но рисунок полностью перебился на кожу, все сложные формы и детали замечательно просматриваются на красном фоне. Спустя 2 дня этот участок приобрел коричневые тона. Отсюда вывод что под 365 нм фонариком можно спокойно загорать.

Теперь переходим к самой денежной части. С этого момента и до конца рассказа в качестве источника ультрафиолетового излучения будем использовать фонарь «Конвой S2+», так как от него лучше всего заметна люминесценция различных материалов. Разбирая сложность и разнообразие цветов защитных рисунков, был сделан вывод, что украинские деньги самая защищённая валюта в мире. Евро с баксами не так защищают.

За десяток лет у меня накопилась небольшая коллекция разных денег мира. Тут есть даже царские банкноты. С помощью фонаря были отобраны самые интересные экземпляры. На карбованцах слева засветилась скромная цифра с номиналом банкноты. 10 баксов по сравнению с евро вообще пустое место. А вот кто больше всего удивил, так это дядька Ленин, который отдыхал на 50-ти и 100 рублевой купюре. Вы посмотрите, какие сложные формы защитного рисунка. И это 1991 год. Евро на этом фоне нервно курит в сторонке. Более скромные знаки ставили на десятирублевых бумажках. Интересно, но 90% всей денежной коллекции не имеет ни единой светящейся метки.

Подобная сфера коллекционирования затронула также марки. Защита тут более скромная.
Из всех марок процентов 10 имеют защиту, все остальные образцы просто бумага с краской.

Прогуливаясь ночью по окрестностям района, в поле зрения фонаря попалось нечто необычное, что флюоресцировало ярко-желтым цветом. Обычного фонаря под рукой не было. Но это точно были какие-то растения, поэтому пришлось рвать их на месте для дальнейшего изучения. Каким было удивление, когда увидел свои руки. Они светились ярким желто-оранжевым цветом. Позже стало ясно, что это чистотел. Когда он попал в лабораторию, сразу было решено сделать из него узвар, листья и прочие составные растения были помещены в пробирку, и залиты дистиллированной водой. Дальнейшая процедура заключалась в вываривании растения в течение 10 минут. Получившийся состав фильтруем и получаем коричневую, горькую на вкус жидкость.

Опустим туда палец, говорят чистотел обладает целебными свойствами. Сейчас будем лечиться, одновременно проверяя качество флюоресценции. Покрашенная рука вышла на охоту…

Если раствор попадет на одежду, его трудно выстирать, при обычном свете будет всё нормально, а в ультрафиолете будут видны пятна. В общем, применений такой жидкости можно найти целое море.

Следующий образец является предметом коллекционирования настоящих гурманов. Это урановое стекло предположительно Богемское, возраст около ста лет, стоимость предмета даже озвучивать не буду. Нам пришлось немало повозиться, чтобы найти такой экземпляр. Урановое стекло получают путём добавления солей и оксидов урана в стекольную массу. Эта вещь является радиоактивной, её фон составляет 400 микрорентген в час, что в 20 раз выше нормы, потому его производство давно прекратили. Стекло, окрашенное соединениями урана, обладает зелёной флюоресценцией. Коллекционеры такой посуды практически опустошили рынок уранового стекла.

Со временем нам удалось достать еще пару экземпляров, они немного отличаются цветом, более салатовые по сравнению с Богемским образцом. Но стоит посветить на посуду, как свечение становится абсолютно одинаковым. На самом деле существует очень мало видов стекла, которое обладает подобным свечением.

Теперь посмотрим на кулинарные моменты, которые смогли удивить. Это обычный жареный кунжут, был подготовлен для приготовления суши. Его семечки обладают фосфоресцирующими способностями. Если водить по пакету фонарём, можно видеть затухающий шлейф света. Послесвечение имеют только кончики семечек. Интересно, что у них там в составе.

Природа в плане генных модификаций пошла намного дальше человека, понаблюдать за этим вы можете в следующих видео. Три месяца с ультрафиолетовым фонарем позволили заснять необычных насекомых в ночное время, параллельно заглянем в мир растений и всевозможной ботаники. За время съемок неоднократно приходилось совать нос в чужой огород. Надеюсь, моя жена это не слышит…

Посмотреть флору можете перейдя по ссылке.

Посмотреть фауну можете перейдя по ссылке.

Как гласит поговорка: Чем дальше влез, тем ближе вылез.

Источник