LED紫外线技术的应用

一：荧光效应 :由于LED紫外线光量子具有较大的 能量 ,所以当紫外线照射到很多物质上时使分子受 激而发射荧光。这些物质辐射荧光的现象就称为紫 外线的荧光效应。紫外线的荧光效应是一种光致发 光。当紫外线照射到某些物质时 ,这些物质有选择 地吸收后 ,发射出不同波长和不同强度的可见光来。 当紫外线停止照射后 ,荧光也随之消失。实际上 ,当 紫外线照射到荧光物质上时 ,会发生 3 种情况 :一部 分紫外线被反射 ,一部分被荧光物质吸收 ,另一部分 透射出去。其中 ,只有被荧光物质吸收的这部分紫 外线才对发光起作用。当荧光物质吸收了紫外线 后 ,内部的分子会发生能量状态的变化 ,在不同能级 间跃迁 ,发射出荧光。
物质表面所发射的荧光能反映该物质的特性 ,凭此可对该物质进行定性和定量分析。
1 .  荧光探伤 ,在机械制造工业中 ,以前对零件 的探伤常采用超声波 X 光等方法 ,但都不如用荧光 法简便。荧光探伤就是把被检测的零件在荧光物质 的溶液中浸泡一定时间 ,取出后用毛刷把零件表面 的荧光物质刷掉。由于浸入零件裂缝中的荧光物质 不可能被刷掉 ,经过这样处理的零件放入暗室里 ,用 不透明玻壳的紫外线高压汞灯照射零件表面 ,残存 在裂缝内部的荧光物质将发射出荧光来 ,这样就可 以找出有伤痕的零件。
2 .  光舞台特技 :舞台特技的做法是用荧光粉涂 画成相应的图形 ,然后用相应的紫外线光源照射其 画面 ,在黑暗的舞台上呈现出各种夜景 ,如星辰、月亮、灯光、城市夜景和码头灯光等等。使观众有身临 其境的感觉 ,舞台效果逼真。
3 .  其他应用 :在刑事侦察上用荧光分析血清蛋 白和血浆酶 ,可以查出人种、性别、年龄等重要线索 ,尸体内残存的一些毒品、药品用荧光分析可查出品种和含量 ,根据伤口也可查出所用凶器 ; 另外 ,借助 荧光分析可以辨别文件、纸币、证件、邮票历史文物 和书画的真伪。
二：光电效应 : 当LED紫外线照射到金属的表面时 ,金属内部的自由电子会逸出金属表面 ,这种紫外 线的光致电子发射构成了紫外线光电效应的一部 分。紫外线的光电效应是光能转换为电能的一种方 式。光电效应分为外光电效应、内光电效应和光生 伏特效应。紫外线照射能产生光电效应的材料除了 金属、半导体外 ,还有某些气体和一些化学物质 ,人 与动植物被照射后也能产生光电效应。
人体的光电效应在人体内产生许多活性因子 。因为生物体内每一个细胞都是一个微电池 , 在细胞内外有一定的电势差 。当紫外线照射细胞 后 ,产生光电效应 , 使细胞变为活性因子 。这些活性因子是治疗某些疾病的重要因素 。而动植物的 光电效应 , 更直接影响到动植物的生长过程 。气 体的光电效应的主要应用是制造“空气罐头”。所谓“空气罐头”就是气体的负离子 。当短波紫外线 照射到空气中的某些气体分子或原子时 , 使气体 分子或原子中的电子逸出 , 逸出后的电子附着在 其他气体分子上 , 使气体分子变为负离子 。负离子能使人健康长寿 , 还能医治一些疾病 。被称为 “空气维生素”。
三：光化学效应 : 紫外线照射某些物质时 ,能 产生光化学反应。波长在 200～400 纳米的紫外线所具有的能量 (3～6eV) 正是许多物质 ( 化学键能也 在 3～6eV 的范围内) 吸收后产生光化学反应所需 的能量。尤其是短波紫外线的光子能量较大 ,对光化学反应特别有效 ,能直接引起一些物质的化合和 分解。
1 .  印刷制版和晒版。目前新工艺采用重氮盐 感光性树脂制成 PS 版 , 能弥补重铬酸盐感光版的许多不足。重氮盐 PS 版感光过程其实质是一个紫 外线光化学效应过程 : 当重氮基团受到紫外线照射后 ,感光剂迅速分解并放出氮气。分子的其他部分 进行结构重排而生成易溶于碱水的羧酸衍生物。根据曝光后版面溶解性的不同 ,就很容易地把紫外线 照射的非图像部分经过显影而除掉。版面上仅留下 有图像的部分 ,构成印刷版材。
2 .  处理公害。发霉的花生、大豆、玉米及其加工制品含有大量的致癌物质 ———黄曲霉菌 ,对人体 有害。而紫外线对黄曲霉素破坏力很强 ,尤其是波 长为 365 纳米的紫外线使黄曲霉素产生光化学反 应 ,最后变成无致癌性。
3 .  同位素分离。所谓同位素分离 ,是从天然的同位素混合物中分离出某种纯同位素来 ,或者把其 中某一种同位素的浓度提高。同一种元素的同位 素 ,其物理化学性质很相似 ,这就造成了分离同位素的困难。过去分离同位素是利用同位素质量不同来 实现的 ,例如用气体的扩散法和离心法来分离同位 素。但这些方法成本高 ,效率低。用紫外线光量子 的能量可只激发同位素当中的一种而其他不被激发 ,然后用物理或化学的方法把它同未被激发的同 位素分离开来。用紫外线分离同位素的方法成本 低 ,效率高 ,可节省很多投资。
四：生物效应 : 当紫外线照射人体或生物体 后 ,使人体或生物体发生生理变化 。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 的性质 ,在医疗卫生上把紫外线划分为不同的波段 ( 见图 1) : 黑斑紫外线 ( 曲线 A ) 在 320 ～400 纳 米波段 ; 红斑紫外线或保健射线 ( 曲线 B ) 在 280～320 纳米波段 ; 灭菌紫外线 ( 曲线 C ) 在 200 ～320纳米波段 ; 致臭氧紫外线 ( 曲线 D ) 在 180 ～200 纳 米波段 。
1 .  LED紫外线的致黑斑作用: 波长在 320 ～400 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 .  LED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属卤化物灯对空气和食品灭菌。
3 .  LED紫外线对人体的保健作用。波长在 280 ～320 纳米的 B 波紫外线照射人体后 ,能引起皮肤肌 体的光化学过程和光电反应 ,使皮肤产生许多活性 物质 ,从而起到健康保健的作用。目前采用紫外线 照射调节高级神经的功能、改善睡眠、降低血压。经常接受紫外线照射能加强白血球的吞噬能力 ,增强人的免疫功能。
4 .  LED紫外线生物效应的另一应用是生物诱变育种 。决定生物传宗接代的物质是脱氧核糖核酸 。微生物的 DNA 吸收光谱正是在200 ～300 纳米之 间 ,当微生物 DNA 吸收紫外线之后, 结构将发生很大变化 , 将引起微生物的遗传性的改变 。用种方法可以在短期内使微生物的特性大幅度地变异 。