Argi ultramorea (UV) argi ikusgaiak baino uhin-luzera laburragoa eta X izpiek baino luzeagoa daukan erradiazio elektromagnetikoa da. Gizakiaren begiak espektro elektromagnetikoan identifikatu ahal duen azken kolorea morea denez, hurrengo uhin-luzerari ultramore deitu zitzaion.
Argi ultramorea Lurrak Eguzkitik jasotzen duen erradiazioaren osagaia da. Eguzkiak azala erretzen digunean, UV izpiak dira horren erantzule nagusia, erradiazioa ionizatzaile eta ez ionizatzailearen artekoa baita[1]. Dena den, argi ultramoreak efektu gehiago dauzka, onuragarriak zein kaltegarriak.
Aurkikuntza
1801ean, Johann Wilhelm Ritter fisikari alemaniarrak behatu zuen moreaz gaindiko izpi ikusezinek zilar kloruroz blaitutako papera belzten zutela. Izpi horri «izpi desoxidatzaile» deitu zien, alde batetik, beren erreaktibotasun kimikoa nabarmentzeko eta, bestetik, espektro ikusgaiaren beste aldean zeuden «bero-izpietatik» bereizteko. Laster, «izpi kimikoak» terminoa gailendu zen, eta horrela deitu zitzaien XIX. mendean zehar. Azkenean, hitz horiek baztertu egin ziren, eta ultramore eta infragorri terminoak sustatu ziren[2].
Ikusgaitasuna
Izpi ultramoreak ikusezinak dira gizaki gehienentzat. Giza begiaren kristalinoak erradiazio gehiena blokeatzen du 300-400 nm-ko uhin-luzeran; korneak, berriz, uhin-luzera laburrenak blokeatzen ditu[3]. Gizakiek ez dute kolore-hartzaileen egokitzapenik ere izpi ultramoreetarako. Hala ere, erretinako foto-hartzaileak sentiberak dira gertuko izpi ultramoreekiko, eta kristalinorik ez duten pertsonek (afakia izenez ezaguna) gertuko izpi ultramoreak hautematen dituzte, hala nola urdin zurixka edo more zurixka[4]. Baldintza batzuetan, haur eta heldu gazteek ultramorea 310 nm inguruko uhin-luzeretaraino ikus dezakete[5][6]. Intsektuek, zenbait ugaztunek eta txoriek erradiazio ia ultramorea ikus dezakete. Txori txikiek laugarren kolore-hartzaile bat dute izpi ultramoreetarako; horrek «benetako» UV ikuspegia ematen die txoriei[7][8].
Azpitipoak
Argi ultramoreak espektro elektromagnetikoan betetzen duen tartea azpiataletan zatitu daiteke:
| Izena | Laburdura | Uhin-luzera nanometroetan | Energia fotoiko |
|---|---|---|---|
| Hurbilekoa | NUV | 400 nm - 200 nm | 3,10 - 6,20 eV |
| UVA, uhin luzea edo argi beltza | 400 nm - 320 nm | 3,10 - 3,87 eV | |
| UVB, uhin ertaina | 320 nm - 280 nm | 3,87 - 4,43 eV | |
| UVC, uhin laburra edo germizida | 280 nm azpitik | 4,43 - 6,20 eV | |
| Urrutiko edo hutseko UV | FUV, NUV | 200 nm - 10 nm | 6,20 - 124 eV |
| Muturreko UV edo sakona | EUV, XUV | 31 nm - 1 nm | 40 - 1.240 eV |
Fotolitografian, laser teknologian, etab., ultramore sakon terminoa 300 nm azpitik dauden uhin-luzeretarako erabiltzen da.
Egoera solidoko eta hutseko hainbat gailu aztertu dira UV espektroaren hainbat zatitan erabiltzeko. Ikuspegi asko saiatzen dira argi ikusgaia detektatzeko gailuak egokitzen, baina gailu horiek nahi ez den erantzuna izan dezakete argi ikusgaiarekiko, eta ezegonkortasun ugari. Ultramorea fotodiodo eta fotokatodo egokien bidez detekta daiteke, eta horiek UV espektroaren zati desberdinekiko sentikorrak izateko egokitu daitezke. Badaude UV izpiekiko sentikorrak diren foto-multiplikatzaileak. UV erradiazioa neurtzeko espektrometroak eta erradiometroak egiten dira. Silizio-detektagailuak erabiltzen dira espektro osoan[9].
Ultramoretik hutserako uhin-luzerak edo VUVak (200 nm-tik beherakoak) aireko oxigeno molekularrak gogor xurgatzen ditu, nahiz eta uhin-luzerarik luzeenak, 150-200 nm ingurukoak, nitrogenoaren bidez heda daitezkeen. Beraz, tresna zientifikoek espektro-tarte hori erabil dezakete oxigenorik gabeko atmosfera batean (eskuarki, nitrogeno purua), huts-ganbera garestien beharrik gabe. Adibide esanguratsu batzuk dira: zirkuitu integratuak fabrikatzeko 193 nm-ko fotolitografia-ekipoak eta dikroismo zirkularreko espektrometroak.
VUV instrumentaziorako teknologia, neurri handi batean, eguzki astronomiak bultzatu zuen hamarkada askotan. VUVa kutsatzen duen nahi gabeko argi ikusgaia ezabatzeko optika erabil badaiteke ere, oro har, detektagailuak mugatuta egon daitezke VUV ez den erradiazioarekiko duten erantzunagatik, eta «eguzkiari itsuak» diren gailuak garatzea ikerketa-arlo garrantzitsua izan da. Marjina handiko egoera solidoko gailuak edo ebakidura handiko fotokatodoak dituzten hutseko gailuak erakargarriak izan daitezke siliziozko diodoekin alderatuta.
Muturreko ultramorea (EUV edo XUV batzuetan) materiarekiko elkarrekintzaren fisikaren trantsizioan ezaugarritzen da. 30 nm-tik gorako uhin-luzerek, nagusiki, atomoen kanpoko balentzia-elektroiekin elkar eragiten dute, eta uhin-luzera motzenek, berriz, elektroiekin eta barne-geruzako nukleoekin, batez ere. EUV espektroaren mutur luzea, izan ere, He+ (30,4 nm-ra) espektro-lerro irten batek markatzen du. Ezagutzen diren material gehienek EUVa xurgatzen dute, baina, intzidentzia normalean, EUV erradiazioaren % 50era arte islatzen duten geruza anitzeko optikak sintetiza daiteke. Teknologia hori aitzindaria izan zen NIXT eta MSSTA espazio-zundaketa suzirietan 90eko hamarkadan, eta eguzki irudiak lortzeko teleskopioak egiteko erabili izan da.
Iturri batzuek «UV gogorra» eta «UV biguna» bereizketa erabiltzen dute (astrofisikaren kasuan, muga Lymanen mugan egon daiteke, hau da, 91,2 nm-ko uhin luzera, izanik «UV gogorra» energetikoagoa)[10]. Termino berak beste arlo batzuetan ere erabil daitezke, hala nola kosmetologian, optoelektronikan, etab. Gogorraren eta bigunaren arteko mugaren zenbakizko balioa, baita antzeko eremu zientifikoetan ere, ez dator bat nahitaez; adibidez, fisika aplikatuko argitalpen batek 190 nm-ko muga erabili zuen UV gogorraren eta bigunaren artean[11].
Eguzkiaren ultramorea
Objektu oso beroek erradiazio ultramorea igortzen dute (ikus Gorputz beltzaren erradiazio). Eguzkiak erradiazio ultramorea igortzen du uhin-luzera guztietan, muturreko ultramorea barne, non X izpiekin gurutzatzen den 10 nm-tara. Izar oso beroek proportzioan Eguzkiak baino erradiazio ultramore gehiago igortzen dute. Eguzki-argia espazioan, Lurraren atmosferaren goialdean, gutxi gorabehera da: argi infragorria % 50, % 40 argi ikusgaia eta % 10 argi ultramorea, 1.400 W/m² inguruko intentsitate baterako hutsean[12].
Atmosferak Eguzkiaren UV izpien % 77 inguru blokeatzen du, hura zeruan altuago dagoenean (zenitean), eta absortzioa handitu egiten da UV uhin-luzera laburrenetan. Lurzoruaren mailan, Eguzkia zenitean dagoela, eguzki-argia % 44 da ikusgaia; % 3 ultramorea, eta gainerakoa infragorria[13][14]. Lurrazalera iristen den erradiazio ultramorearen % 95 baino gehiago UVA uhin-luzeen luzeenak dira, eta, gainerakoa, UVB. Ia UVC bakar bat ere ez da iristen Lurraren azalera[15]. Atmosfera gurutzatu ondoren UV erradiazioan geratzen den UVB frakzioa, neurri handi batean, hodeien eta baldintza atmosferikoen araberakoa da. Egun «partzialki lainotuetan», zeru urdinean, hodei artean ageri diren «adabakiak» badira UVA eta UVB (sakabanatuak) iturriak ere, Rayleighen sakabanaketaren ondorioz sortzen direnak, zeruko eremu horietako argi urdin ikusgaiaren modu berean. UVBk ere zeregin garrantzitsua du landareen garapenean, landare-hormona gehienei eragiten baitie[16]. Erabateko estaltzean, hodeiek eragindako xurgapen-kantitatea, neurri handi batean, hodeien lodieraren eta latitudearen araberakoa da, eta ez dago neurketa argirik lodiera espezifikoa eta UVBaren xurgapena korrelazioan jartzen dituenik[17].
UVC banda motzenak, baita Eguzkiak sortutako UV erradiazio are energetikoagoa ere, oxigenoak xurgatzen ditu, eta ozonoa sortzen dute ozono geruzan, dioxigenoaren UV fotolisiak sortutako oxigeno atomo indibidualek dioxigeno gehiagorekin erreakzionatzen dutenean. Ozono-geruza bereziki garrantzitsua da UVB gehienak blokeatzeko, eta aireko ohiko oxigenoak blokeatzen ez dituen gainerako UVC zatiak ere blokeatzeko.
Blokeatzaileak, xurgatzaileak eta leihoak
Xurgatzaile ultramoreak material organikoetan (polimeroak, pinturak, etab.) erabiltzen diren molekulak dira, UV erradiazioa xurgatzeko eta material baten UV degradazioa (foto-oxidazioa) murrizteko. Batzuk, papera eta ehunak, adibidez, oso sentikorrak dira UVarekiko. Xurgatzaileak, berriz, denborarekin degradatu egin daitezke, eta, beraz, beharrezkoa da material zahartuen xurgatze-mailak kontrolatzea.
Eguzki-babesleetan, xurgatzaile kimiko organikoak edo «blokeatzaileak» dira UVA/UVB izpiek xurgatzen dituzten osagaiak, hala nola abobenzona, oxibenzona[18] eta oktilo-metoxizinamatoa. UV erradiazioaren xurgatzaile/«blokeatzaile» inorganikoei kontrajartzen zaizkie, hala nola ke beltza, titanio dioxidoa eta zink oxidoa.
Arroparen kasuan, babes-faktore ultramoreak (UPF) eguzki-erredurak eragiten dituzten izpi ultramoreen (UV) eta ehunaren babesaren arteko erlazioa adierazten du, eguzki-babesleen eguzki-babesaren faktorearen (SPF) antzera. Udako ehun estandarrek 6 UPF inguru dituzte; horrek esan nahi du UV izpien % 20 inguru igaroko direla haietatik[erreferentzia behar].
Beirateetan zintzilik dauden nanopartikulek eragozten dute UV izpiek irudien koloreak aldatzen dituzten erreakzio kimikoak eragitea. Beirateen koloreko erreferentziazko txip multzo bat erabiltzea aurreikusita dago ESAren 2019ko kolore-kamerak kalibratzeko, Marteren gainazalean dagoen erradiazio ultramore handiak ez baitu eraginik izango haiengan[erreferentzia behar].
Beira sodio-kaltzio arrunta, leihoetakoa bezala, partzialki gardena da UVA izpiekiko, baina opakua da uhin-luzera laburrenetarako, 350 nm-tik gora argiaren % 90 inguru pasatzen baita, baina, 300 nm-tik behera, argiaren % 90 baino gehiago blokeatzen du[19][20][21]. Azterketa baten arabera, autoen leihatilek inguruneko UV izpien % 3 eta 4 artean pasatzen uzten dute, batez ere UV izpiak 380 nm-tik gorakoak badira[22]. Autoen beste leihatila batzuek 335 nm-tik gorako UV izpien transmisioa murritz dezakete[23]. Urtutako kuartzoa, kalitatearen arabera, gardena izan daiteke, baita UV uhin-luzera hutsetan ere. Kuartzo kristalinoak eta zenbait kristalek, hala nola CaF2-ak eta MgF2-ak, ondo transmititzen dute 150 nm edo 160 nm-ko uhin-luzeretaraino[24].
Wooden kristala kolore urdin-more biziko bario-sodio silikatozko beira bat da, eta % 9 inguru Nikel-oxido du. Lehen Mundu Gerran garatu zen, ezkutuko komunikazioetan argi ikusgaia blokeatzeko. Eguneko komunikazio infragorriak eta gaueko komunikazio ultramoreak ahalbidetzen ditu gardena delako 320 nm eta 400 nm artean, baita ia ikusten ez diren uhin-luzera infragorri luzeagoak eta gorriak ere. Bere transmisio ultramore maximoa 365 nm-tan dago, merkuriozko lanparen uhin-luzeetako bat.
Iturri artifizialak
Argi beltza
Argi ultramoreari, argi beltz deitzen zaio lagunarteko hizkeran, giza begiak ezin baitu ikusi. Zenbait animaliak, besteak beste, hainbat txorik, narrastik eta erle gisako intsektuk, argi ultramore hurbilean ikus dezakete. Fruta, lore eta hazi asko gehiago nabarmentzen dira ultramoreen uhin-luzeran argi ikusgaian baino. Eskorpioiek kolore hori berdexka daukate ultramoreez argiztatzen badira. Hegazti askok ultramoreekin soilik ikus daitezkeen ereduak dauzkate lumajean, eta hainbat animaliaren jariakinak, hala nola txakurrenak, katuenak edo gizakienak, errazago ikusten dira ultramorearen bidez.
Uhin laburreko lanpara ultramoreak
Uhin laburreko UV lanparak Fosforo estaldurarik gabeko lanpara fluoreszentezko hodi batekin fabrikatzen dira, kuartzo urtuz edo vycor-ez osatua, UV-Ca beira arruntak xurgatzen baitu. Lanpara horiek, lanpararen barruko merkurioaren ondorioz, argi ultramorea igortzen dute, UV-C bandako bi gailurrekin: 253,7 nm (nanometroak) eta 185 nm, bai eta argi ikuskor pixka bat ere. Lanpara horiek sortzen duten argi ultramorearen % 85 eta % 90 artean 253,7 nm-tan dago, eta % 5-10 bakarrik 185 nm-tan[erreferentzia behar]. Urtutako kuartzozko hodiak 253,7 nm-ko erradiazioa pasatzen du, baina 185 nm-ko uhin-luzera blokeatzen du. Hodi horien UV-C potentzia lanpara fluoreszente arrunt batena baino bi edo hiru aldiz handiagoa da. Behe-presioko lanpara horien ohiko eraginkortasuna % 30-40 ingurukoa da; horrek esan nahi du lanparak kontsumitutako 100 W (watt) bakoitzeko UVen irteera osoa 30-40 W inguru izango dela. Argi zuri urdinxka ere igortzen dute, merkurioaren beste espektro-lerroen ondorioz. Lanpara «germizida» horiek asko erabiltzen dira laborategietako eta elikagai-industrietako gainazalak desinfektatzeko, baita ur-hornidurak desinfektatzeko ere.
Goritasun-lanparak
«Argi beltza» duten goritasun-lanparak argi ikusgarri gehiena xurgatzen duen iragazki-estaldura duen goritasun-bonbilla batetik fabrikatzen dira. Kuartzo urtuzko bilgarriak dituzten lanpara halogenoak argi ultramorearen iturri merke gisa erabiltzen dira tarte ultramore hurbilean, 400-300 nm, tresna zientifiko batzuetan. Bere gorputz beltzeko espektroa dela eta, harizpi bonbilla iturri ultramorea ez da oso eraginkorra, bere energiaren zati bat baino ez baitu UV gisa igortzen.
Gas-deskarga lanparak
UVetan espezializatutako eta hainbat gas dituzten gas-deskargako lanparek, helburu zientifikoetarako, UV erradiazioa sortzen dute espektro-lerro partikularretan. Argon-arkuko lanparak eta deuterio arkuko lanparak iturri egonkor gisa erabiltzen dira askotan, leihorik gabe edo hainbat leiho dituztela, hala nola magnesio fluoruroa[25]. Analisi kimikorako UV espektroskopia ekipoen iturri igorleak izan ohi dira.
LED ultramoreak
Argia igortzen duten diodoak (LED) erradiazio ultramorea igortzeko fabrika daitezke. 2019an, aurreko bost urteetan lortutako aurrerapen garrantzitsuen ondoren, badaude 365 nm-ko eta uhin-luzera handiagoko LED UV-A lanparak, % 50etik 1,0 W-eko potentziara bitarteko eraginkortasunekin. Gaur egun, aurkitu/erosi daitezkeen LED UV mota ohikoenak 395 nm eta 365 nm-ko uhin-luzeretakoak dira, biak UV-A espektroan. LED UVen uhin-luzerari dagokionez, uhin-luzera izendatua da LEDek igortzen duten uhin-luzera maximoa, eta argia uhin-luzera maximotik gertu dauden uhin-luzera altueneko eta baxueneko maiztasunetan dago. Hori kontuan hartu behar da aplikazioa helburu jakin batzuetarako denean.
395 nm-ko LED UVak, merkeagoak eta arruntagoak, espektro ikusgarritik askoz hurbilago daude, eta LEDek ez dute soilik uhin-luzera maximoan jarduten, baizik eta purpura kolorea ere igortzen dute, eta, azkenean, ez dute UV argi pururik igortzen, espektroan sakonago dauden beste LED UV batzuek ez bezala[26]. Mota horretako LEDak gero eta gehiago erabiltzen dira UV bidez ondutako aplikazioetan eta iluntasunean distira egiten duten objektuen kargan (koadro edo jostailuetan, adibidez), eta oso ezagunak egiten ari dira atzera-distiratsu gisa ezagutzen den prozesu batean, plastiko zaharren eta linterna eramangarrien berregokitze/zuritze prozesua azkartzen duena diru faltsua eta gorputzeko fluidoak detektatzeko, eta jada arrakasta dute inpresio digitaleko aplikazioetan eta UV ontzeko ingurune geldotan. 3 W/cm²-ra (30 kW/m²) hurbiltzen diren potentzia-dentsitateak posible dira orain, eta horrek, foto-hasarazgailuen eta erretxinen formulatzaileen garapen berriekin batera, LEDez ondutako UV materialen hedapena probablea egiten du.
UV-C LEDak azkar ari dira garatzen, baina baliteke probak behar izatea desinfekzioaren eraginkortasuna egiaztatzeko. Eremu handiak desinfektatzeko aipuak LEDik gabeko UV iturrietarako dira[27], eta lanpara germizida esaten zaie[28]. Linea-iturri gisa ere erabiltzen dira kromatografia likidoko tresnetan deuterio lanparen ordez[29].
Laser ultramorea
Gas-laserrak, laser-diodoak eta egoera solidoko laserrak izpi ultramoreak igortzeko fabrikatu daitezke, eta UV gama osoa estaltzen duten laserrak daude. Nitrogeno gas laserrak nitrogeno molekulen kitzikapen elektronikoa erabiltzen du gehienbat UV den sorta bat igortzeko. Lerro ultramore indartsuenak 337,1 nm eta 357,6 nm-ko uhin-luzeran daude. Potentzia handiko gas laserren beste mota bat exzimer-laserrak dira. Asko erabiltzen diren laserrak dira hutseko uhin ultramore eta ultramoreen luzera tarteetan igortzen dutenak. Gaur egun, 193 nm-an lan egiten duten argon fluorurozko exzimer UV laserrak erruz erabiltzen dira fotolitografia bidezko zirkuitu integratuen ekoizpenean. UV koherentearen ekoizpen-uhinaren luzeraren egungo muga 126 nm ingurukoa da, Ar2*-ren exzimer-laserraren bereizgarria.
375 nm-ko UVa igortzen duten laser-diodo zuzenak daude[30]. UV diodoek ponpatutako egoera solidoko laserrak frogatu dira erabiliz aluminio fluorurozko kristalak eta zerio-dopatuko estrontzioa (Ce:LiSAF). Prozesu hori 1990eko hamarkadan garatu zen Lawrence Livermore Laborategi Nazionalean[31]. 325 nm-tik beherako uhin-luzerak komertzialki sortzen dira diodoz ponpatutako egoera solidoko laserrean. Laser ultramoreak egin daitezke maiztasuna bihurtuz maiztasun txikiko laserretara.
Laser ultramoreek fabrikazio hauetan dituzte aplikazioak: industrian (laser grabatua), medikuntzan (dermatologia eta keratektomia), kimikan (Maldi), aireko komunikazio seguruetan, informatikan (biltegiratze optikoa) eta zirkuitu integratuen .
Sintonizagarri huts ultramorea (VUV)
Hutsaren banda ultramorea (V-UV) (100-200 nm) lau uhinen nahaste ez-linealaren bidez sor daiteke gasetan, uhin-luzera handiagoko 2 laserren edo gehiagoren maiztasun-baturaren edo -diferentziaren bidez. Sorkuntza, izan ere, gasetan (adibidez, kriptona, hidrogenoa, bi fotoiren erresonanteak direnak, 193 nm ingurukoak)[32] edo lurrun metalikoetan (adibidez, magnesioa) egin ohi da. Laserretako bat sintonizagarri bihurtuz, V-UV sintoniza daiteke. Laserretako bat erresonantea bada gas edo lurrun trantsizio batekin, V-UVaren ekoizpena areagotu egiten da. Hala ere, erresonantziek uhin-luzeren dispertsioa ere sortzen dute; beraz, fase-egokitzapenak 4 uhinen nahasketaren tarte sintonizagarria muga dezake. Maiztasun ezberdinen nahasketak (hau da, f1 + f2 − f3) maiztasunen batura nahastearen aldean abantaila bat du, faseen parekatzeak sintonizazio handiagoa eman dezakeelako[32].
Muturreko UV plasma eta sinkrotroi iturriak
Laserrak muturreko erradiazio ultramore ez-koherentea (E-UV) 13,5 nm-ra zeharka sortzeko erabili dira muturreko litografia ultramorerako. Laserrak ez du E-UVa igortzen, eztainuzko edo xenon oso beroko plasma batean elektroiak igarotzean baizik. Plasma hori laser eszimer batek kitzikatzen du[33]. Teknika horrek ez du sinkrotroirik behar, baina UV sor dezake X izpien espektroaren ertzean. Sinkrotroi-argiaren iturriek ere argi ultramorearen uhin-luzera guztiak sor ditzakete, baita argi ultramorearen eta X izpien espektroen mugan daudenak ere, 10 nm-ra.
Soldadura elektrikoa
Soldadura elektrikoaren arku fotovoltaikoa erradiazio ultramorearen iturri da. Hori arrisku handia da soldatzaileen osasunerako.
UV indizea
Indize ultramorea
UV indizea Eguzkiak Lurraren gainazalean duen UV erradiazioaren intentsitatearen adierazlea da. UV indizeak eguzkiaren UV erradiazioek larruazalean kalteak eragiteko duten gaitasuna ere adierazten du.
Indizea eta bere irudikapena tokiaren arabera aldatu egiten zirenez, Munduko Osasun Erakundeak (MOE), Munduko Meteorologia Erakundearekin (MME), Nazio Batuen Ingurumen Programarekin eta Erradiazio Ez Ionizatzaileen Babeserako Nazioarteko Batzordearekin batera, UV indizearen neurketa sistema estandar bat eta aurkezteko modu bat argitaratzen dute, publikoari lotutako kolore-kode bat barne.
Kodea hurrengo taulan ikus daiteke:
| Kolorea | Arriskua | UV indizea |
|---|---|---|
| █ Berdea | Baxua | 0-2 |
| █ Horia | Moderatua | 3-5 |
| █ Laranja | Altua | 6-7 |
| █ Gorria | Oso altua | 8-10 |
| █ Morea | Oso oso altua | 11+ |
Ikus, gainera
Erreferentzia
Kanpo estekak
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
