Ultraviyole ışınların kullanımı-I

Ultraviyole ışınlar, güneş ışınlarının parçasıdır ve dalga boylarına göre sınıflandırılır. Dalga boyu kısaldıkça ışığın enerji seviyesi büyür ve UV ışınlarına maruz kalma sonucu oluşabilecek olası zararlar da artar. UV ışınları elektromanyetik spektrumda dalga boyu 10-400 nm aralığında olan ışınlardır. 1 nm=10-9 m yani metrenin milyarda biridir. İnsan gözü 400-800 nm dalga boyu aralığını görebilir. 400 nm sınırının altındaki bölgede kalan UV ışınları insan gözü tarafından algılanamazlar. 

UV ışınları dalga boyuna göre birbirinden ayrılırlar.

UVA (315-400 nm)

UVB (280-315 nm)

UVC (100-280 nm)

MUV (200-300 nm)

VUV (10-200 nm)

UV bölgenin biraz daha altında dalga boyu 0,1-10 nm aralığını kapsayan X-ışınlarıysa röntgen ışınları olarak da adlandırılır. Bu bölgedeki ışınlar tıbbi görüntüleme alanında kullanılmaktadır.

Dalga boyu görünür bölgedeki ışınlara kıyasla daha kısa olan UV ışınlarının frekansları ve toplam enerjileri de daha yüksektir. Enerjisi 10 eV üzerinde olan dalga boyu 125 nm altındaki UV ışınları hidrojen ve oksijen atomlarını iyonize edebilecek enerjiye sahiptirler. Bu ışınlar insan sağlığına zarar verebilirler. Etkisi altında kalınan süreye göre insan vücudunda güneş yanığı ve deri kanseri gibi rahatsızlıklara neden olabilirler. Düşük dozda UVB ışın alımı insanların ihtiyacı olan D vitamini üretilmesi için gereklidir.

Dış yüzeyi yaklaşık 5800 K sıcaklığında olan güneşin yaydığı ışınımın yaklaşık %10 kadarı UV bölgesindedir. Atmosferin stratosfer tabakasında bulunan ozon katmanı UVC bölgesindeki ışınların tamamını, UVB bölgesindeki ışınların da çoğunu pasifize ederek bu zararlı ışınların dünyaya ulaşmasını önler. Güneş ışığı altında kalan kişilerin koruyucu kremler kullanmaları UV ışınlarından korunmaları içindir.

Atmosferin güneşten dünyaya ulaşan UVC ışınlarının tamamını, UVB ışınlarının da büyük bir kısmını yok etmesine rağmen güneş ışınlarının yeryüzüne ulaşabilen 290-320 nm dalga boyu aralığında kalan sınırlı bölümü ise mikrop deaktivasyonu için kullanışlı durumdadır. 290-320 nm dalga boyundaki UV ışınlarını içeren güneş ışını miktarı güneş ışınlarının düşme açısına, mevsime, bölgenin yüksekliğine, günün saatine ve ozon katmanındaki anlık değişime göre farklılık gösterir. 

RNA/DNA moleküllerini 265 nm dalga boyunda UV ışınlarına maruz bırakmak moleküllerin kimyasında değişiklik oluşturarak virüsün kendini çoğaltma özelliğini ve virüsün bulaşma özelliği yok etmek için yeterlidir. Mikropları etkisiz hale getirebilen UV ışınlarının dalga boyu çeşitliliği oldukça geniş olduğundan UV sterilizasyonunda farklı ışık kaynakları da kullanılabilir.

100-240 nm dalga boyu aralığındaki ışık kaynakları atmosferdeki oksijen moleküllerini ozon moleküllerine çevirirler. Bu nedenle sterilizasyon için tercih edilen ışık kaynağının 240 nm dalga boyunun üzerinde seçilmesi önemlidir.

Yaklaşık 10-5 bar gibi düşük basınçta çalışan civa buharlı lambaların 253,7 nm dalga boyundaki ışınımları foto dezenfeksiyon uygulamalarında kullanılırken, 1-5 bar arası yüksek basınçlı civa lambaları da UV sterilizasyon uygulamalarında kullanılmaktadır. Orta veya yüksek basınçlı civa lambaları çok daha fazla UV ışığı üretirler.

Bu lambalara 240 nm altında da spektruma sahip oldukları için daha fazla ozon gazı üretimi yaparlar. Civa esaslı UV lambalarına indium eklenerek amalgam lamba haline getirilmeleri ve ışıma verimlerinin artırılması mümkündür.

UV sterilizasyonuna alternatif olarak 222 nm dalga boyunda ışıma yapan KrCl ve 282 nm dalga boyunda ışıma yapan XeBr excimer ışın kaynakları da kullanılabilir. Bu lambalar düşük UV ışını oluşturma verimleri ve yüksek maliyetlerinden dolayı sınırlı alanlarda kullanılmaktadırlar.

Gelişen teknoloji ile son dönemlerde LED UV'ler dalga boylarının ayarlanabilmesi, civa gazı içermemeleri gibi bazı avantajlarından dolayı kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde bir adet led lambadan yaklaşık 10-20 mW gibi düşük bir güç elde edilse de, dizinler kullanarak yüksek güçlere ulaşılabilir.