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1、 郑州师范学院红外线、紫外线的特点及应用红外线u 什么是红外线红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由英国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论:太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒介。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.751000m。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)(2.5-3)m之间;中红外线，波长为(2.5-3)(25-40)m之间;远红外线，波长
2、为(25-40)l000m 之间。u 红外线的物理性质在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（273）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。 近红外线或称短波红外线，波长0.761.5微米，穿入人体组织较深,约510毫米；远红外线或称长波红外线，波长1.5400微米，多被表层皮肤吸收，穿透组织深度小于2毫米。u 红外线的物理特性（1） 通过辐射传导热能;有极强的穿透能力，可使物体快速被加热;不被大气所吸收，因此不产生浪费;不受周边环境的影响(如潮湿、温度高低等);（2）热效率高：在加热的过程中
3、没有化学损失和物理损失，在热传递过程中热能损失少利用率高，浪费少u 红外线的应用1.红外线开关红外线开关有主动式和被动式。主动式红外线开关由红外发射管和接收管组成探头，当接收管接收到发射管发出的红外线时，灯关闭；人体通过挡住红外线时，灯开启。被动式红外线开关是将人体作为红外线源(人体温度通常高于周围环境温度)，红外线辐射被检测到时，开启照明灯。还有常见的红外感应龙头也是用了这种原理。2.医疗保健在红外线区域中，对人体最有益的是4 m 14 m波段，它有着孕育宇宙生命生长的神奇能量，所有动、植物的生存、繁殖，都是在红外线这个特定的波长下才得以进行，因此许多专家、学者称之为“生育光线”。远红外纺织
4、品是近年来新兴的一种精密陶瓷粉经特殊加工制成，具有活化组织细胞、促进血液循环和改善微循环、提高免疫力、加强新陈代谢、消炎、除臭、止痒、抑菌等功能。3.遥控器不少家用电器都配有红外线遥控装置.当遥控器与红外接收端口排成直线，左右偏差不超过15度时，效果最好。4.红外接口越来越多的电子设备装配了红外端口，支持无线传输，避免了通过电缆连接的累赘.如利用红外线可通过手机上网。5.防盗装置由红外线发射机和红外接收机组成.红外线发射机发射的红外线光束构成了一道人眼看不见的封锁线，当有人穿越或阻挡红外线时，接收机将会启动报警主机，报警主机收到信号后立即发出警报。6.红外遥感在漆黑的夜晚应用红外遥感设备可以探
5、测各种矿藏。我国利用红外遥感照片，调查了地热资源和放射性矿藏等资源。7.红外侦探侦察卫星携带红外成像设备可获得更多地面目标的情报信息，并能识别伪装目标和在夜间对地面的军事行动进行监视；导弹预警卫星利用红外探测器可探测到导弹发射时发动机尾焰的红外辐射并发出警报，为拦截来袭导弹提供一定的预警时间。8.红外制导红外制导就是利用目标本身的红外辐射来引导导弹自动接近目标，以提高命中率。紫外线u 什么是紫外线紫外光是电磁波谱中波长从0.010.40微米辐射的总称，不能引起人们的视觉。电磁谱中波长0.010.04微米辐射，既可见光紫端到X射线间的辐射。1800 年英国物理学家赫谢尔在三棱镜光谱的红光端外发现
6、了不可见的热射线-红外线。德国物理学家里特(Ritte)对这一发现极感兴趣，他坚信物理学事物具有两极对称性，认为既然可见光谱红端之外有不可见的辐射，那么在可见光谱的紫端之外也一定可以发现不可见的辐射。终于在 1801 年的一天，当时他手头正好有一瓶氯化银溶液。人们当时已知道，氯化银在加热或受到光照时会分解而析出银，析出的银由于颗粒很小而呈黑色。里特(Ritte)就想通过氯化银来确定太阳光七色光以外的成份，他用一张纸片蘸了少许氯化银溶液，并把纸片放在白光经棱镜色散后七色光的紫光的外侧。过了一会儿，他果然在纸片上观察到蘸有氯化银部分的纸片变黑了，这说明纸片的这一部分受到了一种看不见的射线照射。里特
7、把紫光外附近的不可见光叫做去氧射线，以强调是化学反应。不久之后，这个名词被简化为化学光，并且成为当时广为人知的名词。直到 1802 年，化学光最终更名为紫外线。u 紫外线的来源紫外线是由原子的外层电子受到激发后产生的。自然界的主要紫外线光源是太阳，太阳光透过大气层时波长短于 290nm 的紫外线被大气层中的臭氧吸收掉。人工的紫外线光源有多种气体的电弧(如低压汞弧、高压汞弧)，紫外线有化学作用能使照相底片感光，荧光作用强，日光灯、各种荧光灯和农业上用来诱杀害虫的黑光灯都是用紫外线激发荧光物质发光的。紫外线还可以防伪，紫外线还有生理作用，能杀菌、消毒、治疗皮肤病和软骨病等。紫外线的粒子性较强，能使
8、各种金属产生光电效应。u 紫外线的物理性质紫外线的光，可以有辐射特征，就跟铀辐射一样能穿透人的细胞物质！一般的来说红外线也是有穿透功效的，但它不具备辐射特性！辐射是具有危害的，红外线遥控只具有放射型光线！u 紫外线的应用工业(1)在表面清洗处理中的应用由于大功率超高功率低气压 UV 放电管开发的进展，以及随着微电子等产品的超微细化，在微电子、超精密器件等产品的制造过程中，由短波长紫外线及其产生的臭氧对其产品的表面进行超精密清洗或改善其表面的接着性、附着性的干式光表面处理技术的实用化进展得很快。需要提高成品率的半导体器件、液晶表示元件、光学制品等制造中，紫外线 UV 和 O3 臭氧并用的干式光表
9、面处理技术已成不可缺少的技术手段。作为氟利昂的替代技术，光表面清洗技术将逐渐取代湿式的传统技术。(2)在表面改性处理中的应用一般工业或高科技领域使用的一些材料具有非常高的性能，对环境也非常的有好处，但这些材料的接着性、印涂性等一般都非常差。该公司提供的短波长紫外线(UV)表面清洗、表面改性技术，用清洁的高能紫外线光源，对上述材料进行处理后可得到极其清洁的表面和强力的表面接着性。 改性的基本的反应就是 UV 引起的氧化反应。UV 照射固体表面后，表面的污染物被氧化，而后被分解成 CO2和H2O 等易挥发性物质，最终挥发消失。并且表面形成有利表面接着的如OH、COO、CO、COOH 等亲水性原子团
10、，被改性的表面接着性得到飞跃性地提高。UV 光源技术的进步保证了 UV/O3 表面改性技术充分发挥其突出的优越性。UV/O3 表面改性技术因能处理得到极高的清洁度与表面接着性，在固体表面处理中越来越得到广泛的应用。(3)UV 固化技术UV 固化技术是用 UV 光线(主要波长 365nm，特殊场合 254nm)照射在含有光重合性预聚体、光重合性单体、光开始剂的涂料、接着剂或油墨等 UV 硬化树脂后，以秒单位快速硬化、干燥的技术。而通常的热干燥法、二液混合法中的重合反应法对树脂的干燥普通需要数分到数小时。UV 表面杀菌装置广泛应用于食品、电子、半导体、液晶显示器、等离子电视、水晶振动子、精密器件、
11、化工、医学、保健、生物、饮料、农业等等广泛领域。UV 光源照射食品、材料等表面，具有快速高效、无污染的杀菌效果，从而维持贵方产品的高品质。生物 促进植物生长，诱杀蚊虫。细菌中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和核蛋白的吸收紫外线的最强峰在 254257nm。细菌吸收紫外线后，引起 DNA 链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，杀灭核酸的生物活性，致细菌死亡。快速便利，因无物理接触无二次污染。紫外线对常见细菌病毒的杀菌效率(辐射强度:30000W/cm2)。医学紫外线灭菌法、人体保健照射，诱杀害虫，油烟氧化，光触酶(二氧化钛)。杀菌、脱臭波长 200nm 以下的短波长紫外线能分解O2 分子
12、，生成的 O 与O2 结合产生臭氧O3。紫外线和臭氧具有强的氧化分解包括恶臭在内的有机分子的能力，UV/O3 并用的相成作用在空气净化处理中发挥强大威力。早在 1878 年人类就发现了太阳光中的紫外线具有杀菌消毒作用。紫外线杀菌灯1901 年和 1906 年人类先后发明了水银光弧这一人造紫外光源和传递紫外光性能较好的石英材质灯管，法国马赛一家自来水厂很快在 1910 年首次使用紫外线消毒工艺。人类对紫外线消毒技术在城市污水处理中的应用则始于 20 世纪 60 年代中叶，并于 70 年代到 80 年代初对紫外线消毒在城市污水处理中的应用进行了大量早期的研究，这主要是由于当时人们已认识到被广泛使用
13、的加氯消毒工艺中的余氯对受纳水体中的鱼类等生物有毒，而且发现并确认了氯消毒等化学消毒方法会产生如三卤甲烷(THMs)等致癌、致基因畸变的副产物。这些发现促使人类寻求一种更好的消毒方法。加拿大安大略省水资源委员会于 1965 年和 1969 年对紫外线消毒技术应用于城市污水处理以及对受纳水体的影响进行了研究和评估。其他加拿大研究人员对紫外线消毒的效果、技术可行性、影响效果的水质因素、对受纳水体中鱼类的影响、消毒副产物以及与加氯消毒技术经济比较进行了大量先驱性的研究工作。这些研究结果表明，紫外线污水消毒技术可行，可达到和加氯相同甚至更好的消毒效果。对受纳水体中生物无毒副作用，不产生消毒副产物。以上
14、研究为推动紫外线消毒在城市污水处理中的应用奠定了基础。1982 年加拿大某公司发明了世界上第一套明渠式安装的紫外线消毒系统 2000，并引进了模块化紫外线消毒系统概念，即紫外线系统可由若干独立的紫外灯模块组成，且水流靠重力流动，不需要泵、管道以及阀门。系统维护可对单个模块进行，且紫外灯模块可轻易地从明渠中直接取出进行维护检修，维护时系统无需停机，可继续运行消毒，因而无需备用设备，如果需要对明渠进行清理也很方便。模块化明渠式消毒装置大大降低了紫外线污水消毒的成本并使得系统维护简单方便。同时，当污水处理厂在扩建或改造时，只需适当增加紫外灯模块的数量，而无需添购整套系统，可以节省设备投资，使用起来非
15、常灵活。这一发明得到了污水处理厂的欢迎，大大推动了紫外线消毒技术在城市污水消毒处理中的应用。在世界各地已经有 3000 多家城市污水处理厂安装使用了紫外线污水消毒系统，其中 95% 以上的系统采用了明渠式模块化紫外线系统的创意。这些污水消毒系统规模小的每天处理数千 m，大的每天处理上百万 m。生理效应当紫外线照射人体或生物体后，发生生理变化。不同波长的紫外线的生理作用不同。根据紫外线对生物作用，在医疗上把紫外线划分为不同的波段:黑斑紫外线(曲线 A)在 320400 纳米波段;红斑紫外线或保健射线(曲线 B)在 280320 纳米波段;灭菌紫外线(曲线 C)在 200320 纳米波段;致臭氧紫外线(曲线 D)在 180200 纳米波段。(1)色素沉着紫外线的致黑斑作用:波长在 320400 纳米的紫外线又叫长波紫外线。该波段的紫外线生物作用较弱，但它对人体照射后使皮肤变黑，皮肤有明显的色素沉着作用，这就是紫外线的黑斑作用。该波段的紫外线可强烈地刺激皮肤，使皮肤新陈代谢加快、皮肤生长力加强和使皮肤加厚。A 波紫外线是治疗皮肤病的重要波段，像牛皮癣、白癜风等疾病。 (2)灭菌作用紫外线灭菌作用，短波紫外线对微生物的破坏力极强，当该波段的紫外线照射细菌体后，细胞的核蛋白和脱氧核糖核酸(DNA)强烈地吸收该波段的能量，它们之间的链被打开断裂，从而使细菌死亡。如用紫外线汞灯或金
