Черный свет , также называемый УФ-А , лампой Вуда или ультрафиолетовым светом , представляет собой лампу , излучающую длинноволновый ( УФ-А ) ультрафиолетовый свет и очень мало видимого света . [1] [2] [3] [4] Лампы одного типа имеют фиолетовый фильтрующий материал либо на колбе, либо в отдельном стеклянном фильтре в корпусе лампы, который блокирует большую часть видимого света и пропускает ультрафиолет, [3] поэтому лампа при работе светится тусклым фиолетовым светом. [5] [6] Лампы Blacklight, оснащенные этим фильтром, имеют обозначение в светотехнической отрасли, включающее буквы «BLB». [3] [5] Это означает «черно-светло-синий». Лампы второго типа излучают ультрафиолет, но не имеют фильтрующего материала, поэтому излучают более видимый свет и при работе имеют синий цвет. [3] [4] [5] Эти трубки предназначены для использования в ловушках для насекомых и имеют промышленное обозначение «BL». [5] [6] Это означает «черный свет».
Источниками черного света могут быть специально разработанные люминесцентные лампы , ртутные лампы , светодиоды (СИД), лазеры или лампы накаливания . В медицине , криминалистике и некоторых других научных областях такой источник света называют лампой Вуда, названной в честь Роберта Уильямса Вуда , который изобрел оригинальные стеклянные УФ-фильтры Вуда .
Хотя многие другие типы ламп излучают ультрафиолетовый свет вместе с видимым светом, черный свет необходим, когда необходим свет УФ-А без видимого света, особенно при наблюдении флуоресценции , [4] [5] цветного свечения, которое многие вещества излучают под воздействием УФ-излучения. . Черный свет используется для декоративных и художественных световых эффектов, диагностических и терапевтических целей в медицине, [3] для обнаружения веществ, помеченных флуоресцентными красителями , для охоты за камнями , охоты на скорпионов, [7] для обнаружения фальшивых денег , для лечения пластиковые смолы, привлекающие насекомых [4] и обнаруживающие утечки хладагента , влияющие на холодильники и системы кондиционирования воздуха . В соляриях используются мощные источники длинноволнового ультрафиолета . [4]
УФ-А представляет потенциальную опасность при воздействии на глаза и кожу, особенно от источников высокой мощности. По данным Всемирной организации здравоохранения , УФ-А отвечает за первоначальный загар кожи и способствует ее старению и образованию морщин. УФ-А также может способствовать прогрессированию рака кожи. [8] Кроме того, УФ-А может оказывать негативное воздействие на глаза как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. [9]
Люминесцентные лампы черного света обычно изготавливаются так же, как и обычные люминесцентные лампы, за исключением того, что внутри трубки используется люминофор , излучающий свет UVA вместо видимого белого света. Тип, наиболее часто используемый для черных фонарей, обозначаемый в промышленности как «черно-голубой» или «BLB», имеет темно-синее фильтрующее покрытие на трубке, которое отфильтровывает большую часть видимого света, так что можно наблюдать эффекты флуоресценции . [10] Во время работы эти лампы излучают тусклое фиолетовое свечение. Их не следует путать с трубками «blacklight» или «BL», которые не имеют фильтрующего покрытия и имеют более яркий синий цвет. [11] [10] Они предназначены для использования в ловушках для насекомых, где излучение видимого света не влияет на работу продукта. Люминофор, обычно используемый для пика эмиссии от 368 до 371 нанометра, представляет собой либо фторборат стронция, легированный европием ( SrB
2Ф
8: Евросоюз2+
) или борат стронция, легированный европием ( Sr
3Б
2О
6: Евросоюз2+
), в то время как люминофор, используемый для получения пика от 350 до 353 нанометров, представляет собой легированный свинцом силикат бария ( BaSi
2О
5: Пб+
). Лампы Blacklight blue имеют пиковую длину волны 365 нм. [12]
Производители используют разные системы нумерации ламп черного света. Philips использует одну систему, которая устаревает (2010 г.), в то время как (немецкая) система Osram становится доминирующей за пределами Северной Америки. В следующей таблице перечислены лампы, генерирующие синий цвет, UVA и UVB, в порядке убывания длины волны наиболее интенсивного пика. [a] Приблизительный состав люминофора, номера типов основных производителей и некоторые области применения приведены в качестве обзора доступных типов. Положение «Пик» аппроксимируется с точностью до 10 нм. «Ширина» — это мера между точками на плечах пика, которые представляют 50% интенсивности.
Другой класс УФ-люминесцентных ламп предназначен для использования в ловушках для летающих насекомых. Насекомых привлекает ультрафиолетовый свет, который они могут видеть, а затем устройство поражает их электрическим током . В этих лампах используется та же смесь люминофоров, излучающих УФ-А, что и в фильтрованном черном свете, но, поскольку им не нужно подавлять видимый световой поток, в лампе не используется фиолетовый фильтрующий материал. Обычное стекло блокирует меньше видимого спектра излучения ртути, поэтому невооруженному глазу они кажутся светло-сине-фиолетовыми. В некоторых каталогах освещения Северной Америки эти лампы обозначаются обозначением «blacklight» или «BL». Эти типы не подходят для применений, требующих низкой светоотдачи ламп «BLB» [14] в видимом диапазоне .
Черный свет также может быть сформирован путем простого использования покрытия УФ-фильтра, такого как стекло Вуда, на колбе обычной лампы накаливания . Именно этот метод был использован для создания самых первых источников черного света. Хотя лампы накаливания черного цвета являются более дешевой альтернативой люминесцентным лампам, они исключительно неэффективны при производстве ультрафиолетового света, поскольку большая часть света, излучаемого нитью накаливания, представляет собой видимый свет, который необходимо блокировать. Из-за своего спектра черного тела лампа накаливания излучает менее 0,1% своей энергии в виде УФ-излучения. УФ-лампы накаливания из-за необходимого поглощения видимого света во время использования сильно нагреваются. Фактически, в таких лампах это тепло поощряется, поскольку более горячая нить накала увеличивает долю UVA в излучаемом излучении черного тела. Однако такая высокая рабочая температура резко сокращает срок службы лампы: с типичных 1000 часов до примерно 100 часов.
Мощные ртутные лампы черного света производятся с номинальной мощностью от 100 до 1000 Вт. В них не используются люминофоры, а используется усиленная и слегка расширенная спектральная линия ртути 350–375 нм от разряда высокого давления при давлении от 5 до 10 стандартных атмосфер (от 500 до 1000 кПа), в зависимости от конкретного типа. В этих лампах используются колбы из стекла Вуда или аналогичные покрытия оптических фильтров, чтобы блокировать весь видимый свет, а также коротковолновые (УФС) линии ртути с длиной волны 184,4 и 253,7 нм, которые вредны для глаз и кожи. Несколько других спектральных линий, попадающих в полосу пропускания стекла Вуда между 300 и 400 нм, вносят свой вклад в выходной сигнал. Эти лампы используются в основном для театральных целей и концертных представлений. Они являются более эффективными производителями UVA на единицу потребляемой мощности, чем люминесцентные лампы.
Ультрафиолетовый свет может генерироваться некоторыми светодиодами , но длины волн короче 380 нм встречаются редко, а пики излучения широкие, поэтому излучаются только УФ- фотоны самой низкой энергии , среди которых преобладает невидимый свет.
Хотя черный свет излучает свет в УФ-диапазоне, его спектр в основном ограничен длинноволновой областью UVA, то есть УФ-излучением, ближайшим по длине волны к видимому свету, с низкой частотой и, следовательно, относительно низкой энергией. Несмотря на низкую мощность обычного черного света в диапазоне UVB, все же существует некоторая мощность. [15] UVA является самым безопасным из трех спектров ультрафиолетового света , хотя высокое воздействие UVA связано с развитием рака кожи у людей. Относительно низкая энергия света UVA не вызывает солнечных ожогов . Однако UVA способно повреждать волокна коллагена , поэтому оно потенциально может ускорить старение кожи и вызвать появление морщин . UVA также может разрушать витамин А в коже.
Было показано, что свет UVA вызывает повреждение ДНК , но не напрямую, как UVB и UVC. Из-за своей большей длины волны он меньше поглощается и проникает глубже в слои кожи , где производит реактивные химические промежуточные соединения, такие как гидроксильные и кислородные радикалы , которые, в свою очередь, могут повредить ДНК и привести к риску развития меланомы . Однако слабая мощность черного света не считается достаточной, чтобы вызвать повреждение ДНК или клеточные мутации , как это может сделать прямой летний солнечный свет, хотя есть сообщения о том, что чрезмерное воздействие того типа УФ-излучения, который используется для создания искусственного загара в соляриях , может вызвать Повреждение ДНК, фотостарение (повреждение кожи от длительного воздействия солнечных лучей), уплотнение кожи, подавление иммунной системы, образование катаракты и рак кожи. [16] [17]
УФ-А может оказывать негативное воздействие на глаза как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. [9]
Ультрафиолетовое излучение невидимо для человеческого глаза, но освещение некоторых материалов УФ-излучением приводит к излучению видимого света, заставляя эти вещества светиться различными цветами. Это называется флуоресценцией и имеет множество практических применений. Черные лампы необходимы для наблюдения флуоресценции, поскольку другие типы ультрафиолетовых ламп излучают видимый свет, который заглушает тусклое флуоресцентное свечение.
Лампа Вуда — диагностический инструмент, используемый в дерматологии , с помощью которого на кожу пациента воздействует ультрафиолетовый свет (с длиной волны примерно 365 нанометров); Затем техник наблюдает любую последующую флуоресценцию . Например, порфирины , связанные с некоторыми кожными заболеваниями, флуоресцируют розовым цветом. Хотя метод получения источника ультрафиолетового света был разработан Робертом Уильямсом Вудом в 1903 году с использованием « стекла Вуда », именно в 1925 году этот метод был использован в дерматологии Маргарот и Девезе для обнаружения грибкового поражения волос. Он имеет множество применений, как для различения флуоресцентных состояний от других состояний, так и для определения точных границ состояния.
Это также полезно при диагностике:
Лампу Вуда можно использовать для быстрой оценки того, страдает ли человек отравлением этиленгликолем в результате приема антифриза . Производители антифризов, содержащих этиленгликоль, обычно добавляют флуоресцеин , который заставляет мочу пациента флуоресцировать под лампой Вуда. [21]
Лампа Вуда полезна при диагностике таких состояний, как туберозный склероз [22] и эритразма (вызванная Corynebacterium minutissimum , см. выше). [23] Кроме того, позднюю кожную порфирию иногда можно обнаружить, когда моча становится розовой при освещении лампой Вуда. [24] Лампы Вуда также использовались для дифференциации гипопигментации от депигментации, например, при витилиго . Под лампой Вуда кожа пациента с витилиго будет выглядеть желто-зеленой или синей. [ нужна цитация ] Сообщалось о его использовании при обнаружении меланомы . [25]
Били свет . Тип фототерапии, в котором используется синий свет с длиной волны 420–470 нм, используемый для лечения желтухи новорожденных .
Черный свет обычно используется для проверки подлинности картин, написанных маслом , антиквариата и банкнот . Черные огни можно использовать для того, чтобы отличить настоящую валюту от фальшивых банкнот, поскольку во многих странах на легальных банкнотах есть флуоресцентные символы, которые видны только под черным светом. Кроме того, бумага, используемая для печати денег, не содержит каких-либо отбеливателей, которые вызывают флуоресценцию имеющейся в продаже бумаги в черном свете. Обе эти функции облегчают обнаружение незаконных банкнот и затрудняют успешную подделку. Те же функции безопасности могут быть применены к удостоверениям личности, таким как паспорта или водительские права .
Другие приложения безопасности включают использование ручек, содержащих флуоресцентные чернила, обычно с мягким наконечником, которые можно использовать для «невидимой» маркировки предметов. Если объекты, помеченные таким образом, впоследствии будут украдены, для поиска этих защитных маркировок можно использовать черный свет. В некоторых парках развлечений , ночных клубах и на других дневных (или ночных) мероприятиях флуоресцентная метка штампуется на запястье гостя, который затем может воспользоваться возможностью уйти и иметь возможность вернуться снова, не заплатив еще раз. плата за вход.
Флуоресцентные материалы также очень широко используются во многих приложениях в молекулярной биологии, часто в качестве «меток», которые связываются с интересующим веществом (например, ДНК), что позволяет их визуализировать.
Тысячи коллекционеров моли и насекомых по всему миру используют различные типы черных фонарей, чтобы привлечь образцы моли и насекомых для фотографирования и коллекционирования. Это один из предпочтительных источников света для привлечения насекомых и моли в ночное время. Черный свет также можно использовать для того, чтобы увидеть экскременты животных, такие как моча и рвота, которые не всегда видны невооруженным глазом.
Черный свет широко используется в неразрушающем контроле. Флуоресцентные жидкости наносятся на металлические конструкции и освещаются черным светом, что позволяет легко обнаружить трещины и другие недостатки материала.
Кроме того, если есть подозрение на утечку в холодильнике или системе кондиционирования воздуха , в систему вместе со смазочным маслом компрессора и смесью хладагента можно ввести УФ-краситель. Затем систему запускают, чтобы обеспечить циркуляцию красителя по трубопроводам и компонентам, а затем систему проверяют с помощью лампы черного света. Любые признаки присутствия флуоресцентного красителя указывают на протекающую деталь, которую необходимо заменить.
Его также используют для освещения картин, написанных флуоресцентными красками, особенно на черном бархате , что усиливает иллюзию самосвечения. Использование таких материалов, часто в виде плиток, наблюдаемых в сенсорной комнате под ультрафиолетовым светом, широко распространено в Соединенном Королевстве для обучения учащихся с глубокими и множественными трудностями в обучении. [26] Такая флуоресценция некоторых текстильных волокон, особенно тех, которые содержат остатки оптического отбеливателя , также может быть использована для развлекательного эффекта, как видно, например, из вступительных титров фильма о Джеймсе Бонде «Вид на убийство» . Кукольный театр черного света также исполняется в театре черного света.
Черные фонарики — распространенный инструмент для поиска камней и идентификации минералов по их флуоресценции. Наиболее распространенными минералами и горными породами, светящимися в УФ-свете, являются флюорит, кальцит, арагонит, опал, апатит, халцедон, корунд (рубин и сапфир), шеелит, селенит, смитсонит, сфалерит, содалит. Первым человеком, наблюдавшим флуоресценцию минералов, был Джордж Стоукс в 1852 году. Он отметил способность флюорита излучать голубое свечение при освещении ультрафиолетовым светом и назвал это явление «флуоресценцией» по имени минерала флюорита. Лампы, используемые для визуализации пластов флюорита и других флюоресцентных минералов, обычно используются в шахтах, но, как правило, в промышленных масштабах. Чтобы быть полезными для этой цели и иметь научный уровень, лампы должны иметь короткую длину волны. Серия ручных УФ-ламп UVP идеально подходит для этой цели и используется геологами для определения лучших источников флюорита в рудниках или потенциальных новых рудниках. Некоторые прозрачные кристаллы селенита под УФ-светом имеют узор «песочные часы», который не виден при естественном свете. Эти кристаллы также фосфоресцируют. Известняк, мрамор и травертин могут светиться из-за присутствия кальцита. Также светятся гранитные, сиенитовые и гранитно-пегматитовые породы.
УФ-свет можно использовать для отверждения определенных клеев, смол и чернил, вызывая фотохимическую реакцию внутри этих веществ. Этот процесс затвердевания называется «лечением». УФ-отверждение подходит для печати, нанесения покрытий, декорирования, стереолитографии, а также сборки различных изделий и материалов. По сравнению с другими технологиями, отверждение с помощью УФ-энергии можно считать низкотемпературным, высокоскоростным процессом и процессом, не требующим растворителей, поскольку отверждение происходит посредством прямой полимеризации, а не путем испарения. Впервые представленная в 1960-х годах, эта технология упростила и увеличила автоматизацию во многих отраслях производственного сектора. Основным преимуществом отверждения ультрафиолетовым светом является скорость обработки материала. Ускорение этапа отверждения или сушки в процессе может уменьшить количество дефектов и ошибок за счет сокращения времени, в течение которого краска или покрытие остаются влажными. Это может повысить качество готового изделия и потенциально обеспечить большую согласованность. Еще одним преимуществом сокращения времени производства является то, что требуется меньше места для хранения предметов, которые нельзя использовать до завершения этапа сушки. Поскольку УФ-энергия уникально взаимодействует со многими различными материалами, УФ-отверждение позволяет создавать продукты с характеристиками, недостижимыми другими способами. Это привело к тому, что УФ-отверждение стало фундаментальным во многих областях производства и технологий, где требуются изменения прочности, твердости, долговечности, химической стойкости и многих других свойств.
Одним из нововведений для ночных и всепогодных полетов, использовавшихся в США, Великобритании, Японии и Германии во время Второй мировой войны, было использование внутреннего ультрафиолетового освещения для освещения приборной панели, что давало более безопасную альтернативу окрашенным радием лицевым сторонам приборов и указатели и интенсивность, которую можно было легко изменять без видимого освещения, которое выдавало бы положение самолета. Это зашло так далеко, что включало печать диаграмм, размеченных УФ-флуоресцентными чернилами, а также предоставление УФ-видимых карандашей и логарифмических линеек , таких как E6B .
Их также можно использовать для проверки на ЛСД , который флуоресцирует в черном свете, в то время как обычные заменители, такие как 25I-NBOMe, этого не делают. [27]
В соляриях используются мощные источники длинноволнового ультрафиолета . [4]
