Введение

Световой прибор, излучающий ультрафиолетовый свет длинной волны и очень мало видимого света.

Черный свет, также называемый УФ-А лампой, лампой Вуда или ультрафиолетовой лампой, – это лампа, излучающая ультрафиолетовый свет длинной волны (УФ-А) и очень мало видимого света. Один из типов ламп имеет фиолетовый фильтр, либо непосредственно на лампе, либо в отдельном стеклянном фильтре в корпусе лампы, который блокирует большую часть видимого света и пропускает ультрафиолетовое излучение. Лампы черного света, оснащенные таким фильтром, имеют в обозначении осветительной промышленности буквы "BLB". Они используются для обнаружения поддельных денежных знаков, отверждения пластиковых смол и привлечения насекомых. Кроме того, УФ-А излучение может оказывать негативное воздействие на глаза как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.

Флуоресцентные

Флуоресцентные лампы для ультрафиолетового излучения обычно изготавливаются аналогично обычным флуоресцентным лампам, за исключением того, что на внутренней стороне трубки используется люминофор, излучающий УФА-излучение вместо видимого белого света. Тип, наиболее часто используемый для таких ламп, обозначенный в промышленности как «черно-синий» или «BLB», имеет темно-синее фильтрующее покрытие на трубке, которое отсекает большую часть видимого света, позволяя наблюдать эффекты флуоресценции. Эти лампы излучают слабое фиолетовое свечение во время работы. Их не следует путать с лампами «черного света» или «BL», которые не имеют фильтрующего покрытия и имеют более яркий синий цвет. Производители используют различные системы нумерации для ламп ультрафиолетового излучения. Philips использует систему, которая устаревает (2010 г.), в то время как (немецкая) система Osram становится доминирующей за пределами Северной Америки. В следующей таблице перечислены лампы, генерирующие синее, УФА и УФВ излучение, в порядке убывания длины волны наиболее интенсивного пика. Приблизительный состав люминофоров, номера типов основных производителей и некоторые области применения приведены для обзора доступных типов. Положение «пика» округлено до ближайших 10 нм. «Ширина» измеряется между точками на плечах пика, соответствующие 50% интенсивности. +Различные составы люминофоров, используемые в лампах для ультрафиолетового излучения. ЛюминофорСостав Пик (нм) Ширина (нм) Суффикс Philips Суффикс Osram Тип в США Типичное применение — 450 50 — /71 — гипербилирубинемия, полимеризация :Eu 420 30 /03 /72 — фотохимическая полимеризация :Eu 370 20 /08 /73 ("BLB") криминалистика, обработка драгоценных камней, ночные клубы :Eu 370 20 — /78 ("BY") привлечение насекомых, полимеризация, псориаз, солярии :Pb 350 40 /09 /79 "BL" привлечение насекомых, солярии :Pb 350 40 /08 — "BLB" дерматология, обработка драгоценных камней, криминалистика, ночные клубы :Ce 340 30 — — — фотохимия :Ce 310 40 — — — медицинские применения, полимеризация

Трубки для "защиты от насекомых"

Другой класс ультрафиолетовых флуоресцентных ламп разработан для использования в ловушках для летающих насекомых, так называемых "электробогомолах". Насекомые привлекаются ультрафиолетовым светом, который они способны видеть, и затем погибают от электрического тока. Эти лампы используют ту же смесь люминофора, излучающую УФ-А, что и лампы "черного света" с фильтром, но поскольку им не требуется подавление видимого света, они не содержат фиолетовый фильтр. Обычное стекло блокирует меньшую часть видимого спектра излучения ртути, из-за чего они кажутся светло-голубого фиолетового цвета. В некоторых североамериканских каталогах освещения эти лампы обозначаются как "blacklight" или "BL". Эти типы не подходят для применений, требующих низкой интенсивности видимого света, характерной для ламп "BLB".

Светодиодные

Черный свет также можно получить, просто используя УФ-фильтр, например, стекло Вуда, на колбе обычной лампы накаливания. Именно таким способом были созданы первые источники черного света. Хотя лампы накаливания, излучающие черный свет, являются более дешевой альтернативой люминесцентным лампам, они крайне неэффективны в производстве ультрафиолетового излучения, поскольку большая часть света, испускаемого нитью накаливания, является видимым и должна быть отфильтрована. Из-за спектра излучения абсолютно черного тела лампа накаливания излучает менее 0,1% своей энергии в виде ультрафиолетового света. Лампы накаливания, излучающие УФ-излучение, сильно нагреваются во время работы из-за необходимости поглощения видимого света. Это нагревание, на самом деле, полезно для таких ламп, поскольку более горячая нить увеличивает долю UVA в излучении абсолютно черного тела. Однако такая высокая рабочая температура значительно сокращает срок службы лампы – с типичных 1000 часов до примерно 100 часов.

Пары ртути

Высокомощные ртутно-паровые лампы черного света изготавливаются с мощностью от 100 до 1000 Вт. Они не используют люминофоры, а полагаются на усиленную и незначительно расширенную спектральную линию ртути длиной волны 350–375 нм, возникающую при высоком давлении разряда, величина которого зависит от конкретного типа лампы. Эти лампы используют колбы из стекла Вудса или аналогичные оптические покрытия для блокировки всего видимого света, а также коротковолновых (UVC) линий ртути на длинах волн 184,4 и 253,7 нм, которые вредны для глаз и кожи. Несколько других спектральных линий, попадающих в полосу пропускания стекла Вудса между 300 и 400 нм, вносят вклад в излучение. Эти лампы в основном используются в театральных постановках и для концертных представлений. Они более эффективно производят УФА на единицу потребляемой энергии, чем люминесцентные лампы.

Светодиод

Ультрафиолетовый свет может генерироваться некоторыми светодиодами, однако длины волн короче 380 нм встречаются редко, а спектры излучения широки, поэтому испускаются только фотоны ультрафиолетового излучения с самой низкой энергией, преимущественно в невидимом диапазоне.

Отравление этиленгликолем

Лампа Вудса может быть использована для быстрой оценки наличия отравления этиленгликолем, возникшего в результате употребления антифриза. Производители антифризов, содержащих этиленгликоль, часто добавляют флуоресцеин, из-за чего моча пациента начинает флуоресцировать под лампой Вудса.

Другое

Лампа Вуда полезна при диагностике таких состояний, как туберкулезный склероз и эритразма (вызываемая Corynebacterium minutissimum, см. выше). Кроме того, обнаружение порфирии cutanea tarda иногда возможно, когда моча приобретает розовый оттенок при освещении лампой Вуда. Лампы Вуда также используются для дифференциации гипопигментации от депигментации, например, при витилиго. Кожа пациента с витилиго под лампой Вуда выглядит желтовато-зеленой или синей. Также сообщалось об использовании лампы Вуда для выявления меланомы.

Безопасность и аутентификация

Черный свет обычно используется для проверки подлинности масляных картин, антиквариата и банкнот. Черные лампы могут использоваться для различения настоящих денег от поддельных, поскольку во многих странах на подлинных банкнотах имеются флуоресцентные символы, видимые только в ультрафиолетовом свете. Кроме того, бумага, используемая для печати денег, не содержит оптических отбеливателей, которые заставляют обычную бумагу флуоресцировать под воздействием ультрафиолета. Благодаря этим двум особенностям поддельные банкноты легче обнаружить и сложнее успешно изготовить. Те же меры безопасности могут применяться к удостоверениям личности, таким как паспорта или водительские права. Другие области применения включают использование ручек с флуоресцентными чернилами, обычно с мягким наконечником, для "невидимой" маркировки предметов. Если помеченные таким образом предметы будут украдены, ультрафиолетовый свет можно использовать для поиска этих меток. В некоторых парках развлечений, ночных клубах и на других мероприятиях, проходящих днем или ночью, на запястье посетителя ставится флуоресцентная отметка, позволяющая ему выйти и вернуться без повторной оплаты входного билета.

Биология

Флуоресцентные материалы также очень широко используются в многочисленных областях молекулярной биологии, часто в качестве "меток", которые связываются с интересующим веществом (например, ДНК), что позволяет визуализировать его. Тысячи коллекционеров мотыльков и насекомых по всему миру используют различные типы ультрафиолетовых ламп для привлечения экземпляров мотыльков и насекомых для фотографирования и сбора. Это один из предпочтительных источников света для привлечения насекомых и мотыльков в ночное время. Ультрафиолетовая лампа также может использоваться для обнаружения экскрементов животных, таких как моча и рвота, которые не всегда видны невооруженным глазом.

Выявление неисправностей

Черный свет широко используется в неразрушающем контроле. Флуоресцирующие жидкости наносятся на металлические конструкции и освещаются черным светом, что позволяет легко обнаружить трещины и другие дефекты в материале. Кроме того, при подозрении на утечку в холодильнике или системе кондиционирования воздуха, в систему можно ввести УФ-индикаторный краситель вместе с компрессорным маслом и смесью хладагента. Затем система запускается для циркуляции красителя по трубопроводам и компонентам, после чего система осматривается с помощью ультрафиолетовой лампы. Любые признаки флуоресцентного красителя указывают на место утечки и необходимость замены детали.

Декоративное и художественное использование

Он также используется для освещения картин, нарисованных флуоресцентными красками, особенно на черном бархате, что усиливает эффект самосвечения. Использование подобных материалов, часто в виде плиток, которые рассматривают в сенсорной комнате под ультрафиолетовым светом, широко распространено в Великобритании для обучения учащихся с глубокими и множественными нарушениями развития. Флуоресценция некоторых текстильных волокон, особенно содержащих остатки оптических отбеливателей, также может использоваться в развлекательных целях, как, например, в начальных титрах фильма о Джеймсе Бонде "Вид на убийство". Представления кукольного театра с использованием черного света также проходят в театрах черного света.

Идентификация минералов

Черные лампы – распространенный инструмент для поиска и идентификации минералов по их флуоресценции. Наиболее часто под ультрафиолетовым светом светятся фторит, кальцит, арагонит, опал, апатит, халцедон, корунд (рубин и сапфир), шиелит, селенит, смитсонит, сфалерит, содалит. Первым наблюдателем флуоресценции в минералах был Джордж Стоукс в 1852 году. Он заметил способность фторита излучать синее свечение при освещении ультрафиолетовым светом и назвал это явление «флуоресценцией» в честь минерала фторита. Лампы, используемые для визуализации жил фторита и других флуоресцентных минералов, широко применяются в горнодобывающей промышленности, однако обычно имеют промышленные размеры. Для этой цели лампы должны излучать коротковолновое излучение и соответствовать научным стандартам. Серия ручных ультрафиолетовых ламп UVP идеально подходит для этих целей и используется геологами для выявления лучших источников фторита на действующих или перспективных месторождениях. Некоторые прозрачные кристаллы селенита демонстрируют узор в виде «песочных часов» под ультрафиолетовым светом, который не виден при обычном освещении. Эти кристаллы также обладают фосфоресценцией. Известняк, мрамор и травертин могут светиться из-за содержания кальцита. Светиться могут также гранит, сиенит и гранитные пегматиты.

Стерли для отверждения

Ультрафиолетовый свет может использоваться для отверждения определенных клеев, смол и чернил, вызывая фотохимическую реакцию внутри этих веществ. Этот процесс отверждения называется «отверждением под УФ-излучением». Отверждение под УФ-излучением применяется в печати, нанесении покрытий, декорировании, стереолитографии, а также при сборке различных продуктов и материалов. По сравнению с другими технологиями, отверждение с использованием УФ-энергии можно рассматривать как процесс при низкой температуре, высокоскоростной процесс и процесс, не требующий растворителей, поскольку отверждение происходит посредством прямой полимеризации, а не испарения. Впервые представленная в 1960-х годах, эта технология упростила и повысила автоматизацию во многих отраслях производственного сектора. Основным преимуществом отверждения ультрафиолетовым светом является скорость обработки материала. Ускорение стадии отверждения или сушки в процессе может снизить количество дефектов и ошибок, сокращая время, в течение которого чернила или покрытие остаются влажными. Это может повысить качество готового изделия и потенциально обеспечить большую стабильность. Еще одним преимуществом сокращения производственного времени является то, что требуется меньше места для хранения изделий, которые нельзя использовать до завершения этапа сушки. Благодаря уникальному взаимодействию УФ-энергии с различными материалами, отверждение под УФ-излучением позволяет создавать продукты с характеристиками, недостижимыми другими способами. Это сделало отверждение под УФ-излучением фундаментальным во многих областях производства и технологий, где требуются изменения прочности, твердости, долговечности, химической стойкости и многих других свойств.

Другое

Одним из новшеств для ночных и всепогодных полетов, применявшихся в США, Великобритании, Японии и Германии во время Второй мировой войны, было использование ультрафиолетового освещения в кабине для подсветки приборной панели. Это обеспечивало более безопасную альтернативу циферблатам и стрелкам приборов, покрытым радиолюминесцентной краской, а также позволяло легко регулировать яркость без внешнего освещения, которое могло бы выдать местоположение самолета. Это дошло до того, что стали печатать карты, на которых использовались ультрафиолетовые флуоресцентные чернила, и предоставлять карандаши и счёты (например, E6B), видимые в ультрафиолетовом свете. Ультрафиолетовый свет также может использоваться для обнаружения ЛСД, который флуоресцирует под воздействием ультрафиолета, в то время как распространенные заменители, такие как 25I NBOMe, этой способностью не обладают. Мощные источники ультрафиолетового света длинноволнового диапазона применяются в соляриях.