تحقیق مقاله پرتو های فرابنفش و فرا سرخ

از پرتو فرابنفش برای ضد عفونی آب، موادخوراکی، تجهیزات پزشکی و لوازم صنعتی و غیره می‌توان استفاده نمود.

تابش فرابنفش (UV)

تابش فرابنفش دامنه موجی است در گستره امواج الکترومغناطیسی با دامنه طول موجی کوتاه تر از نور مرئی، ولی بلند تر از پرتو X.

این تابش را می‌توان بر حسب میزان نفوذ، به زیر گروه‌های زیر تقسیم بندی کرد:

NUV-نزدیک فرابنفش با طول موج 400-200 nm(ظاهراً کم خطر برای سلامتی محیط زیست)

VUV- VACUUM UV (دارای ریسک بالاترولی خطرناک )

XUV or EUV یا XUV1-31nm )ٍExtreme UV) (بسیار مضر و مخرب برای سلامتی محیط زیست )

nm نانو متربرابر با یک ملیاردیم متر

تابش فرابنفش بگونه‌ای کاملاً 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 فرابنفش، که نامرئی هستند، عامل اساسی در تیرگی صفحات کاغذ آغشته به کلرید نقره می‌باشند. او در آن زمان این پدیده را "پرتو های شیمیایی" نامید.

توزیع تابش هنگامی که بحث از تأثیر این تابش غیر مرئی بر سلامت انسان و محیط زیست وی است، بایستی این تابش را به زیر شاخه‌های زیر تکه کرد: UVA (400-300nm(ظاهراً کم خطر)

UVB (320-280nm (خطرناک )

UVC ( < 280 nm (بسیار مخرب)

از این پس در جای جای این مقال، معیار تقسیم بندی اخیر است.

نکات دانستنی

برخی دامنه‌ها از تابش های فرا بنفش، اصطلاحاً به "نور سیاه" یا Black Light معروفند، به همان دلیل که مرئی نیستند ولی بدون باقی گذاردن هیچگونه اثر حرارتی یا سوختگی،( از آن نوعی که آفتاب سوختگی معمولی باعث آن است، مانند سرخ شدن یا تاول پوست و پوسته پوسته شدن آن)، قادرند تا اعماق زیادی در بافت ها نفوذ کرده و از پیری زودرس پوست ، تخریب ساختار DNA سلول ها و احتمالاً در حالات پیشرفته، تا سرطانی کردن آنان پیش بروند.

ذیل این مقاله شرح داده خواهد شد که عامل چنین تخریبی می‌تواند بیشتر ازناحیه دامنه‌های ضعیف تابش فرابنفش باشد تا بخش های قوی تر و با نفوذ بالا.

برخی از جانداران از جمله پرندگان، خزندگان، حشرات، از جمله زنبورها قادر به دیدن امواج مرئی نزدیک به تابش UV هستند.

بسیاری از گیاهان، میوه ها، گل ها، بذرها، .... قدرت مقاومت فوق العاده‌ای نسبت به قدرت انسان در مقابل این تابش نشان می‌دهند.

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 دیدن است.

منبع طبیعی UV

خورشید ساطع کننده پرتو فرابنفش در هر سه باند UVA,UVBو UVC به مقدار فراوان است ولی به سبب ویژگی جذب UV در لایه اوزون اتمسفر، 99% تابش فرابنفشی که به زمین می‌رسد از نوع باند (کمتر مضر)UVA است.

شیشه پنجره معمولی نسبت به دامنه ظاهراً کم نفوذ (UVA(300-400nm شفاف بوده ومقاومت چندانی درمقابل آن نشان نمی‌دهد اما نسبت به عبور طول موج های پایین تر از 350nm حساس است به اندازه‌ای که 90% تابش های UV کوتاه تر از 300nm را از خود عبور نمی‌دهد.

VACUUM UV چیست ؟

هوای معمولی در مقابل طول موج های 200nm وپایین تر از آن به صورت شیشه‌ای مات عمل کرده وآنها را از خود عبور نمی‌دهد. علت این امر به لطف قابلیت بسیار بالای جذب تابش فرابنفش موج کوتاه توسط "اکسیژن" جو امکان پذیر شده است، در حالی که مثلاً عنصری مانند نیتروژن کاملاً برعکس، در برابر UV مانند شیشه‌ای شفاف عمل می‌کند. در مجموع می‌توان گفت که هوا یا جو نسبت به عبور تابش امواج خیلی کوتاه و مضر فرابنفش، بسیار سختگیرانه عمل می نماید. همین واکنش است که کره خاکی را برای انسان‌ها و بسیاری از جانداران قابل سکونت ساخته است. و باز به همین دلیل، در صنایعی که نیاز به استفاده از تابش فرابنفش موج کوتاه زیر 200nm باشد (مانند صنایع ساخت نیمه رسانا 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 فرابنفش، دو تأثیر متفاوت آنها با ماده است: طول موج های بلندتر از 30nm اساساً با ویژگی ها و توان ترکیبی مواد در سطح الکترونی–شیمیایی سروکار دارند در حالی که طول موج های کوتاه تر از 30nm تابش فرابنفش تنها تعاملی دارند با اوربیتال های الکترونی وهسته اتم ها.

همانگونه که قبلاً نیز اشاره شد، باند XUV به شدت توسط بسیاری ار عناصر شناخته شده متعارف قابل جذب اند،بنابراین فاقد اثر پایدارند ، اما امروزه این امکان بوجود آمده که حتا بتوان تصاویر چند لایه‌ای که قادر به بازتاب حدود 50% از تابش های XUV باشند را در شرایط آسان و عادی بدست آورد.

از تکنولوژی اخیر در ساختن تلسکوپهایی جهت تصویرپردازی خورشیدی که قبلا امکان ثبت آنها با هیچ تلسکوپ دیگری وجود نداشت، استفاده می‌شود.. اکنون دو پدیده تلسکوبیک SOHO/EIT و همچنین TRACE توانسته اند به برکت بکارگیری از تکنولوژی Extreme UV، تصاویر خیره کننده‌ای از خورشید و سایر سیارات و ستارگان و کهکشان‌های دور و نزدیک در دسترس آدمی قرار بدهند.

تأثیرات مثبت تابش فرابنفش

از جمله اثرات مثبت قرار گرفتن در معرض تابش باند UVB، تحریک پوست جهت تولید "ویتامین D" است. تخمین زده می‌شود که علت مرگ ناخواسته سالانه ده‌ها هزار شهروند آمریکایی ؛ تنها به دلیل سرطان‌های ناشی از کمبود واختلال درجذب ویتامین D بوده است. دیگر تأثیر اختلال در جذب ویتامین D ، پوکی استخوان و سایر عوارض متأثراز اختلال مغز استخوان که منجر به درد، عدم تحمل وزن شخص توسط خود، و نهایتاً ایجاد ترک و شکستگی های نا خواسته به ویژه در خانم ها خواهد بود. البته امروزه در برخی کشور ها تاکید بسیاری بر غنی سازی مواد خوراکی با افزودن رژیم های ویتامین D و کلسیم می‌گردد که در مقایسه با اثرات محتمل سوء UVB بر پوست بدن انسان (سرطان) ، بسیار پسندیده و مرجح می‌باشند.

[ویرایش] موارد حفاظتی

اصل کلی : در مورد انسان، حضور طولانی در مقابل تابش فرابنفش، می‌تواند احتمال ابتلاء به آسیب های حاد و مزمن پوستی، بینایی و حتا تخریب کل سیستم ایمنی بدن را به دنبال داشته باشد.

فوتون‌ های تابش فرابنفش به خصوص در باند UVB، به هر نوع مولکول DNA متعلق به ارگان های زنده، به اشکال گوناگون حمله ور می‌شوند.

در شایع ترین حالت، حمله علیه نزدیک ترین ترکیب "باز تیمین یا Thymine Bases" در حلقه DNA اتفاق می افتد. در این حالت "بازهای تیمین یا Thymine Bases" همپایه، به عوض نگهداری

تعادل پله‌ای DNA" یا به عبارتی "LADDER BASE BOND" ،به همپایه خویش پیوسته و باعث بوجود آمدن نوعی DNA "معیوب" می‌گردند.

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 عملاً حاصل، سلولی با عملکرد غیر مشخص ویا تخریب شده سرطانی است.

همه پرتوهای UVA,UVB ویا UVC قادرند که از عمر سلول‌های اساسی بدن از جمله بافت های فیبروزی پروتئینی موجود در بدن از جمله پوست، استخوان، غضروف و هرگونه بافت پیوندی بکاهند.

قابلیت خود حفاظتی طبیعی بدن

جهت حفاظت از اثرات مخرب تابش UV ، بدن انسان گاهی (با توجه به نوع پوست و نژاد) ، از خود نوعی رنگدانه( پیگمنت) قهوه‌ای رنگ بنام ملانین Melanin آزاد می‌کند که این عمل با جلوگیری از نفوذ تابش به نسوج عمقی می‌تواند سودمند باشد. در غیر اینصورت، می‌توان از محصولات جلوگیری کننده از نفوذ تابش UV به بدن مانند لوسیون های ضدآفتاب یا suntan lotions که بیشتر به نام 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 ، ظاهراً تنها قادر به محافظت پوست از باند UVB هستند که همین نکته می‌تواند شما را به اشتباه بیندازد زیرا دگرباره لازم به تکرار است که که باند UVA که توسط این گونه لوسیون ها پوشش داده نمی‌شوند، 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 می‌شوند، پس نوع لباس پوشیدن ما هم در حمایت از نسوج بدن در مقابل UV قابل توجه و اهمیت است.

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 قویاً توصیه می‌گردد، مثلاً کوهنوردان و اسکی بازان که به جهت اقامت های طولانی در ارتفاعات بالا، عملاً با رقیق شدن هوا، عامل اصلی مقاومت در مقابل تابش فرابنفش را ازدست می‌دهند.