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Radiación ultravioleta

Noviembre 07, 2021

Se denomina radiación ultravioleta o radiación UV a la radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente entre los 100 nm (100×10−9 m) y los 400 nm (400×10−9 m). Su nombre proviene del hecho de que su rango empieza desde longitudes de onda más cortas de lo que el ojo humano identifica como luz violeta, pero dicha luz o longitud de onda, es invisible al ojo humano al estar por encima del espectro visible. Esta radiación es parte integrante de los rayos solares y produce varios efectos en la salud al ser una radiación entre no-ionizante e ionizante.[1]​

Lámpara fluorescente de luz ultravioleta. La radiación ultravioleta no es visible; sin embargo, muchas de las lámparas ultravioletas emiten marginalmente parte de su luz en la zona adyacente del espectro visible, con lo que se observan de un color violeta (véase Violetas espectrales).
Introducción al espectro radioeléctrico - Radiación ultravioleta
Las ondas de radio, las microondas, la luz infrarroja, la luz visible la luz ultra violeta o violeta los rayos x y gamma

Descubrimiento

El descubrimiento de la radiación ultravioleta está asociado a la experimentación del oscurecimiento de las sales de plata al ser expuestas a la luz solar. En 1801 el físico alemán Johann Wilhelm Ritter descubrió que los rayos invisibles situados justo detrás del extremo violeta del espectro visible eran especialmente efectivos oscureciendo el papel impregnado con cloruro de plata. Denominó a estos rayos "rayos desoxidantes" para enfatizar su reactividad química y para distinguirlos de los «rayos calóricos» (descubiertos por William Herschel) que se encontraban al otro lado del espectro visible. Poco después se adoptó el término «rayos químicos». Estos dos términos permanecieron siendo bastante populares a lo largo del siglo XIX. Finalmente estos términos fueron dando paso a los más modernos de radiación infrarroja y ultravioleta respectivamente.[2]​

Visibilidad

Los rayos ultravioleta son invisibles para la mayoría de los seres humanos. El lente del ojo humano bloquea la mayor parte de la radiación en el rango de longitud de onda de 300-400 nm (nanómetros); las longitudes de onda más cortas son bloqueadas por la córnea.[3]​ Los humanos también carecen de adaptaciones de receptores de color para los rayos ultravioleta. Sin embargo, los fotorreceptores de la retina son sensibles a los rayos ultravioleta cercanos, y las personas que carecen de cristalino (una condición conocida como afaquia) perciben los rayos ultravioleta cercanos como azul blanquecino o violeta blanquecino.[4]​ En algunas condiciones, los niños y los adultos jóvenes pueden ver el ultravioleta hasta longitudes de onda de alrededor de 310 nm.[5]​[6]​ La radiación casi ultravioleta es visible para los insectos, algunos mamíferos y pájaros. Los pájaros pequeños tienen un cuarto receptor de color para los rayos ultravioleta; esto da a los pájaros una «verdadera» visión UV.[7]​[8]​

Subtipos

Según su longitud de onda, se distinguen varios subtipos de rayos ultravioleta:[9]​

Nombre Abreviatura Longitud de onda (nm) Energía por fotón (eV) Notas/ nombres alternativos
Ultravioleta A (onda larga) UVA 400-315 3,10-3,94 UV de onda larga, luz negra, no absorbida por la capa de ozono: UV suave.
Ultravioleta B (onda media) UVB 315-280 3,94-4,43 UV de onda media, principalmente absorbido por la capa de ozono: UV intermedio; radiación Dorno.
Ultravioleta C (onda corta) UVC 280-100 4,43-12,40 UV de onda corta, UV germicida, radiación ionizante en longitudes de onda más cortas, completamente absorbida por la capa de ozono y la atmósfera: UV duro.
Ultravioleta cercano (near) NUV 400-300 3,10-4,13 Visible para pájaros, insectos y peces.
Ultravioleta medio (middle) MUV 300-200 4,13-6,20
Ultravioleta lejano (far) FUV 200-122 6,20-10,16 Radiación ionizante en longitudes de onda más cortas.
Línea Lyman-alpha H Lyman-α / Ly-α 122-121 10,16-10,25 Línea espectral a 121,6 nm, 10,20 eV.
Ultravioleta de vacío VUV 200-10 6,20-124 Muy absorbido por el oxígeno atmosférico, aunque las longitudes de onda de 150 a 200 nm pueden propagarse a través del nitrógeno.
Ultravioleta extremo EUV 121-10 10,25-124 Radiación totalmente ionizante según algunas definiciones; completamente absorbido por la atmósfera.

Se han explorado varios dispositivos de estado sólido y de vacío para su uso en diferentes partes del espectro UV. Muchos enfoques tratan de adaptar los dispositivos de detección de luz visible, pero éstos pueden sufrir una respuesta no deseada a la luz visible y diversas inestabilidades. El ultravioleta puede detectarse mediante fotodiodos y fotocátodos adecuados, que pueden adaptarse para ser sensibles a diferentes partes del espectro UV. Existen fotomultiplicadores sensibles a los rayos UV. Se fabrican espectrómetros y radiómetros para medir la radiación UV. Se utilizan detectores de silicio en todo el espectro.[10]​

Las longitudes de onda del ultravioleta al vacío, o VUV, (inferiores a 200 nm) son fuertemente absorbidas por el oxígeno molecular del aire, aunque las longitudes de onda más largas, en torno a 150-200 nm, pueden propagarse a través del nitrógeno. Por lo tanto, los instrumentos científicos pueden utilizar este rango espectral operando en una atmósfera libre de oxígeno (comúnmente nitrógeno puro), sin necesidad de costosas cámaras de vacío. Algunos ejemplos significativos son los equipos de fotolitografía de 193 nm, para la fabricación de circuitos integrados, y los espectrómetros de dicroísmo circular.

La tecnología para la instrumentación VUV fue impulsada en gran medida por la astronomía solar durante muchas décadas. Aunque la óptica puede utilizarse para eliminar la luz visible no deseada que contamina el VUV, en general; los detectores pueden estar limitados por su respuesta a la radiación no VUV, y el desarrollo de dispositivos «ciegos al sol» ha sido un área importante de investigación. Los dispositivos de estado sólido de amplio margen o los dispositivos de vacío con fotocátodos de alto corte pueden resultar atractivos en comparación con los diodos de silicio.

El ultravioleta extremo (EUV o a veces XUV) se caracteriza por una transición en la física de la interacción con la materia. Las longitudes de onda superiores a unos 30 nm interactúan principalmente con los electrones de valencia externos de los átomos, mientras que las longitudes de onda más cortas interactúan principalmente con los electrones y núcleos de la capa interna. El extremo largo del espectro EUV está marcado por una prominente línea espectral de He+ a 30,4 nm. La mayoría de los materiales conocidos absorben el EUV, pero es posible sintetizar ópticas multicapa que reflejen hasta un 50 % de la radiación EUV en incidencia normal. Esta tecnología fue pionera en los cohetes de sondeo NIXT y MSSTA en los años 90, y se ha utilizado para fabricar telescopios para la obtención de imágenes solares.

 
Niveles de ozono a varias altitudes (DU/km) y bloqueo de diferentes bandas de radiación ultravioleta: En esencia, toda la UVC es bloqueada por el oxígeno diatómico (100-200 nm) o por el ozono (oxígeno triatómico) (200-280 nm) en la atmósfera. La capa de ozono bloquea entonces la mayor parte de los UVB. Por su parte, los rayos UVA apenas se ven afectados por el ozono y la mayor parte de ellos llegan al suelo. La UVA constituye casi toda la luz UV que penetra en la atmósfera terrestre

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Algunas fuentes utilizan la distinción de «UV duro» y «UV blando» (en el caso de la astrofísica, el límite puede estar en el límite de Lyman, es decir, la longitud de onda 91,2 nm, siendo el «UV duro» más energético).[11]​ Los mismos términos pueden utilizarse también en otros campos, como la cosmetología, la optoelectrónica, etc. El valor numérico del límite entre duro/blando, incluso dentro de campos científicos similares, no coincide necesariamente; por ejemplo, una publicación de física aplicada utilizó un límite de 190 nm entre las regiones UV dura y blanda.[12]​

Ultravioleta solar

Los objetos muy calientes emiten radiación ultravioleta (véase radiación de cuerpo negro). El Sol emite radiación ultravioleta en todas las longitudes de onda, incluido el ultravioleta extremo donde se cruza con los rayos X a 10 nm. Las estrellas extremadamente calientes emiten proporcionalmente más radiación ultravioleta que el Sol. La luz solar en el espacio en la parte superior de la atmósfera de la Tierra (ver constante solar) se compone de aproximadamente un 50 % de luz infrarroja, un 40 % de luz visible y un 10 % de luz ultravioleta, para una intensidad total de unos 1400 W/m² en el vacío.[13]​

La atmósfera bloquea alrededor del 77 % de los rayos UV del Sol, cuando éste está más alto en el cielo (en el cenit), y la absorción aumenta en las longitudes de onda UV más cortas. A nivel del suelo, con el sol en el cenit, la luz solar es un 44 % de luz visible, un 3 % de ultravioleta y el resto de infrarrojos.[14]​[15]​ De la radiación ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra, más del 95 % son las longitudes de onda más largas de UVA, y el pequeño resto UVB. Casi ninguna UVC llega a la superficie de la Tierra.[16]​ La fracción de UVB que permanece en la radiación UV después de atravesar la atmósfera depende en gran medida de la nubosidad y de las condiciones atmosféricas. En los días «parcialmente nublados», los parches de cielo azul que se muestran entre las nubes son también fuentes de UVA y UVB (dispersos), que se producen por dispersión de Rayleigh de la misma manera que la luz azul visible de esas partes del cielo. La UVB también desempeña un papel importante en el desarrollo de las plantas, ya que afecta a la mayoría de las hormonas vegetales.[17]​ Durante el encapotamiento total, la cantidad de absorción debida a las nubes depende en gran medida del grosor de las nubes y de la latitud, sin que haya mediciones claras que correlacionen el grosor específico y la absorción de UVB.[18]​

Las bandas más cortas de UVC, así como la radiación UV aún más energética producida por el Sol, son absorbidas por el oxígeno y generan el ozono en la capa de ozono cuando los átomos de oxígeno individuales producidos por la fotólisis UV del dioxígeno reaccionan con más dioxígeno. La capa de ozono es especialmente importante para bloquear la mayor parte de los UVB y la parte restante de los UVC que no son bloqueados por el oxígeno ordinario del aire.

Bloqueadores, absorbentes y ventanas

Los absorbentes ultravioleta son moléculas utilizadas en materiales orgánicos (polímeros, pinturas, etc.) para absorber la radiación UV y reducir la degradación UV (foto-oxidación) de un material. Los absorbentes pueden degradarse a su vez con el paso del tiempo, por lo que es necesario controlar los niveles de absorción en los materiales envejecidos.

En los protectores solares, los ingredientes que absorben los rayos UVA/UVB, como la avobenzona, la oxibenzona[19]​ y el metoxicinamato de octilo, son absorbentes químicos orgánicos o «bloqueadores». Se contraponen a los absorbentes/«bloqueadores» inorgánicos de la radiación UV, como el negro de humo, el dióxido de titanio y el óxido de zinc.

En el caso de la ropa, el factor de protección ultravioleta (UPF) representa la relación entre los rayos UV que provocan quemaduras solares sin y con la protección del tejido, de forma similar al factor de protección solar (SPF) de los protectores solares. Los tejidos estándar de verano tienen UPFs en torno a 6, lo que significa que alrededor del 20 % de los rayos UV pasarán a través de ellos.[cita requerida]

Las nanopartículas suspendidas en las vidrieras impiden que los rayos UV provoquen reacciones químicas que cambien los colores de las imágenes. Está previsto utilizar un conjunto de chips de referencia de color de vidrieras para calibrar las cámaras de color de la ESA de 2019 de la ESA, ya que no se verán afectadas por la elevada radiación ultravioleta presente en la superficie de Marte.[cita requerida]

El vidrio sodocálcico común, como el de las ventanas, es parcialmente transparente a los rayos UVA, pero es opaco a las longitudes de onda más cortas, pasando alrededor del 90 % de la luz por encima de 350 nm, pero bloqueando más del 90 % de la luz por debajo de 300 nm.[20]​[21]​[22]​ Un estudio descubrió que las ventanillas de los coches dejan pasar entre un 3 y un 4 % de los rayos UV del ambiente, especialmente si los rayos UV son superiores a 380 nm.[23]​ Otros tipos de ventanillas para coches pueden reducir la transmisión de los rayos UV superiores a 335 nm.[24]​ El cuarzo fundido, dependiendo de su calidad, puede ser transparente incluso a las longitudes de onda vacío UV. El cuarzo cristalino y algunos cristales como el CaF2 y el MgF2 transmiten bien hasta las longitudes de onda de 150 nm o 160 nm.[25]​

El cristal de Wood es un vidrio de silicato de bario-sodio de color azul violáceo intenso con aproximadamente un 9 % de óxido de níquel desarrollado durante la Primera Guerra Mundial para bloquear la luz visible para las comunicaciones encubiertas. Permite las comunicaciones diurnas infrarrojas y nocturnas ultravioletas al ser transparente entre 320 nm y 400 nm y también las longitudes de onda infrarrojas más largas y rojas apenas visibles. Su máxima transmisión ultravioleta está en los 365 nm, una de las longitudes de onda de las lámparas de mercurio.

Fuentes artificiales

«Luces negras»

 
 
Dos tubos fluorescentes de luz negra, que muestran el uso. El tubo más largo es un tubo F15T8 / BLB de 18 pulgadas y 15 vatios, que se muestra en la imagen inferior en un dispositivo fluorescente estándar enchufable. El más corto es un tubo F8T5 / BLB de 12 pulgadas y 8 vatios, que se utiliza en una luz negra portátil a batería que se vende como detector de orina para mascotas..
Artículo principal: Luz negra

Una lámpara de luz negra emite radiación UV-A de onda larga y poca luz visible. Las lámparas fluorescentes de luz negra funcionan de forma similar a otras lámparas fluorescentes, pero utilizan un fósforo en la superficie del tubo interior que emite radiación UV-A en lugar de luz visible. Algunas lámparas utilizan un filtro óptico de vidrio de Wood de color azul intenso que bloquea casi toda la luz visible con longitudes de onda superiores a 400 nanómetros.[26]​ Otras utilizan vidrio liso en lugar del más caro vidrio de Wood, por lo que parecen de color azul claro a la vista cuando funcionan. También se producen luces negras incandescentes, que utilizan un revestimiento de filtro en la envoltura de una bombilla incandescente que absorbe la luz visible (véase la sección siguiente). Son más baratas, pero muy ineficaces, ya que sólo emiten una pequeña fracción de su potencia como UV. Las luces negras de Vapor de mercurio en potencias de hasta 1 kW con fósforo emisor de UV y una envoltura de vidrio de Wood se utilizan para espectáculos teatrales y conciertos. Las luces negras se utilizan en aplicaciones en las que la luz visible extraña debe ser minimizada; principalmente para observar la fluorescencia, el brillo coloreado que muchas sustancias emiten cuando se exponen a la luz UV. También se venden bombillas emisoras de UV-A/UV-B para otros fines especiales, como lámpara de bronceado y cría de reptiles.

Lámparas ultravioletas de onda corta

 
Bombilla UV germicida de 9 vatios, en factor de forma fluorescente compacta (CF)
 
Lámpara germicida comercial en carnicería

Las lámparas UV de onda corta se fabrican con un tubo de lámpara fluorescente sin revestimiento de fósforo, compuesto de cuarzo fundido o vycor, ya que el vidrio ordinario absorbe la UV-C. Estas lámparas emiten luz ultravioleta con dos picos en la banda UV-C a 253,7 nm (nanómetros) y 185 nm debido al mercurio dentro de la lámpara, así como algo de luz visible. Entre el 85 % y el 90 % de la luz ultravioleta producida por estas lámparas se encuentra en los 253,7 nm, mientras que sólo el 5-10 % se encuentra en los 185 nm.[cita requerida] El tubo de cuarzo fundido pasa la radiación de 253,7 nm pero bloquea la longitud de onda de 185 nm. Estos tubos tienen una potencia de UV-C dos o tres veces superior a la de un tubo de lámpara fluorescente normal. Estas lámparas de baja presión tienen una eficiencia típica de aproximadamente el 30-40 %, lo que significa que por cada 100 W (vatios) de electricidad consumidos por la lámpara, producirán aproximadamente 30-40 W de salida total de UV. También emiten luz visible de color blanco azulado, debido a las otras líneas espectrales del mercurio. Estas lámparas «germicidas» se utilizan ampliamente para la desinfección de superficies en laboratorios e industrias alimentarias, así como para la desinfección de suministros de agua.

Lámparas incandescentes

Las lámparas incandescentes de «luz negra» también se fabrican a partir de una bombilla incandescente con un revestimiento de filtro que absorbe la mayor parte de la luz visible. Las lámparas halógenas con envolturas de cuarzo fundido se utilizan como fuentes de luz ultravioleta baratas en el rango ultravioleta cercano, de 400-300 nm, en algunos instrumentos científicos. Debido a su espectro de cuerpo negro, una bombilla de filamento es una fuente ultravioleta muy ineficiente, ya que sólo emite una fracción de su energía como UV.

Lámparas de descarga de gas

Artículo principal: Lámpara de descarga de gas

Las lámparas de descarga de gas especializadas en UV que contienen diferentes gases producen radiación UV en líneas espectrales particulares para fines científicos. Las lámparas de arco de argón y lámparas de arco de deuterio se utilizan a menudo como fuentes estables, ya sea sin ventanas o con diversas ventanas como fluoruro de magnesio.[27]​ Suelen ser las fuentes emisoras en los equipos de espectroscopia UV para el análisis químico.

Otras fuentes UV con espectros de emisión más continuos son la lámparas de arco de xenón (comúnmente utilizadas como simuladores de luz solar), lámpara de arco de deuterio, lámpara de arco de xenón de precisión y lámpara de arco de haluro metálico.

La Lámpara excimer, una fuente UV desarrollada a principios de la década de 2000, se utiliza cada vez más en los campos científicos. Tiene las ventajas de una alta intensidad, una gran eficiencia y el funcionamiento en una variedad de bandas de longitud de onda hasta el ultravioleta de vacío.

Los LED´s ultravioleta

 
Un LED UV de 380 nanómetros hace que algunos artículos domésticos comunes sean fluorescentes

Los diodos emisores de luz (LED) pueden fabricarse para emitir radiación en el rango ultravioleta. En 2019, tras los importantes avances logrados en los cinco años anteriores, ya se dispone de LED´s UV-A de 365 nm y de mayor longitud de onda, con eficiencias del 50 % a 1,0 W de potencia. En la actualidad, los tipos más comunes de LED´s UV que se pueden encontrar/comprar son en longitudes de onda de 395 nm y 365 nm, ambas en el espectro UV-A. Al referirse a la longitud de onda de los LED´s UV, la longitud de onda nominal es la longitud de onda máxima que los LED´s emiten, y la luz en frecuencias de longitud de onda más altas y más bajas cerca de la longitud de onda máxima están presentes, lo cual es importante considerar cuando se busca aplicarlos para ciertos propósitos.

Los LED´s UV de 395 nm, más baratos y más comunes, están mucho más cerca del espectro visible, y los LED´s no solamente operan en su longitud de onda máxima, sino que también emiten un color púrpura, y terminan por no emitir luz UV pura, a diferencia de otros LED´s UV que están más profundos en el espectro.[28]​ Este tipo de LED´s se utilizan cada vez más en aplicaciones como el curado por UV, la carga de objetos que brillan en la oscuridad, como cuadros o juguetes, y se están haciendo muy populares en un proceso conocido como retro-brillante, que acelera el proceso de reacondicionamiento/blanqueo de plásticos viejos y linternas portátiles para detectar dinero falso y fluidos corporales, y ya tienen éxito en aplicaciones de impresión digital y en entornos de curado UV inerte. Las densidades de potencia que se acercan a los 3 W/cm² (30 kW/m²) son ahora posibles, y esto, junto con los recientes desarrollos de los formuladores de fotoiniciadores y resinas, hace probable la expansión de los materiales UV curados con LED.

Los LED´s UV-C se están desarrollando rápidamente, pero pueden requerir pruebas para verificar la eficacia de la desinfección. Las citas para la desinfección de grandes áreas son para fuentes UV sin LED[29]​ conocidos como lámparas germicidas.[30]​ También se utilizan como fuentes de línea para sustituir a las lámparas de deuterio en los instrumentos de cromatografía líquida.[31]​

Láser ultravioleta

 
Un LED UV de 380 nanómetros hace que algunos artículos domésticos comunes sean fluorescentes
Artículo principal: Láser de excímeros

Los láseres de gas, los diodos láser y los láseres de estado sólido pueden fabricarse para emitir rayos ultravioleta, y existen láseres que cubren toda la gama UV. El láser de gas nitrógeno utiliza la excitación electrónica de las moléculas de nitrógeno para emitir un haz que es mayoritariamente UV. Las líneas ultravioletas más potentes están a 337,1 nm y 357,6 nm de longitud de onda. Otro tipo de láseres de gas de alta potencia son los láseres de excímeros. Son láseres muy utilizados que emiten en los rangos de longitud de onda ultravioleta y ultravioleta de vacío. Actualmente, los láseres excimer UV de fluoruro de argón que operan a 193 nm se utilizan de forma rutinaria en la producción de circuitos integrados por fotolitografía. El límite actual de la longitud de onda de producción de UV coherente es de unos 126 nm, característico del láser de excímero de Ar2*.

Existen diodos láser emisores directos de UV a 375 nm.[32]​ Se han demostrado láseres de estado sólido bombeados por diodos UV utilizando cristales de fluoruro de aluminio y estroncio de cerio-dopado (Ce:LiSAF), un proceso desarrollado en la década de 1990 en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.[33]​ Las longitudes de onda inferiores a 325 nm se generan comercialmente en láser de estado sólido bombeado por diodos. Los láseres ultravioletas también pueden fabricarse aplicando conversión de frecuencia a láseres de baja frecuencia.

Los láseres ultravioletas tienen aplicaciones en la industria (grabado láser), la medicina (dermatología y queratectomía), la química (Maldi), la comunicaciones seguras en el aire, la informática (almacenamiento óptico) y la fabricación de circuitos integrados.

Ultravioleta de vacío sintonizable (VUV)

La banda ultravioleta del vacío (V-UV) (100-200 nm) puede generarse mediante mezcla no lineal de 4 ondas en gases por suma o diferencia de frecuencias de 2 o más láseres de mayor longitud de onda. La generación se realiza generalmente en gases (por ejemplo, criptón, hidrógeno que son resonantes de dos fotones cerca de 193 nm)[34]​ o vapores metálicos (por ejemplo, magnesio). Haciendo que uno de los láseres sea sintonizable, se puede sintonizar el V-UV. Si uno de los láseres es resonante con una transición en el gas o vapor, la producción de V-UV se intensifica. Sin embargo, las resonancias también generan dispersión de longitudes de onda, por lo que la adaptación de fase puede limitar el rango sintonizable de la mezcla de 4 ondas. La mezcla de frecuencia diferencial (es decir, f1 + f2 − f3) como una ventaja sobre la mezcla de frecuencias de suma porque la adaptación de fase puede proporcionar una mayor sintonía.[34]​

Fuentes de plasma y sincrotrón de UV extremo

Los láseres se han utilizado para generar indirectamente radiación ultravioleta extrema no coherente (E-UV) a 13,5 nm para la litografía ultravioleta extrema. La E-UV no es emitida por el láser, sino por transiciones de electrones en un plasma de estaño o xenón extremadamente caliente, que es excitado por un láser excimer.[35]​ Esta técnica no requiere un sincrotrón, aunque puede producir UV en el borde del espectro de rayos X. Las fuentes de luz de sincrotrón también pueden producir todas las longitudes de onda de la luz ultravioleta, incluidas las que se encuentran en el límite de los espectros de la luz ultravioleta y de los rayos X, a 10 nm.

Aplicaciones

La luz ultravioleta tiene numerosas aplicaciones prácticas. Se usa en la esterilización de agua y alimentos, en la soldadura de arco industrial, para el curado fotoquímico de tintas, pinturas, plásticos, para tratamientos médicos de diagnóstico y terapéuticos, como las lámparas UV utilizadas en dermatología y bronceado cosmético.[36]​

Esterilización

Artículo principal: Esterilización ultravioleta

Una de las aplicaciones de los rayos ultravioleta es como forma de esterilización. La radiación ultravioleta de ciertas longitudes de onda daña el ADN de numerosos microorganismos e impide que se reproduzcan. De esta manera pueden eliminar bacterias, virus y hongos sin dejar residuos, a diferencia de los productos químicos.[37]​[38]​ Está en estudio la esterilización UV de la leche como alternativa a la pasteurización.[39]​

Lámparas fluorescentes

Artículo principal: Luminaria fluorescente

Las lámparas fluorescentes producen radiación UV mediante la ionización de gas de mercurio a baja presión. Un recubrimiento fosforescente en el interior de los tubos absorbe la radiación UV y la convierte en luz visible. Parte de las longitudes de onda emitidas por el gas de mercurio están en el rango UVC. La exposición sin protección de la piel y ojos a lámparas de mercurio que no tienen un fósforo de conversión es sumamente peligrosa.

La luz obtenida de una lámpara de mercurio está compuesta principalmente por longitudes de onda discretas. Otras fuentes de radiación UV prácticas de espectro más continuo incluyen las lámparas de xenón, las lámparas de deuterio, las lámparas de mercurio-xenón, las lámparas de haluro metálico y la lámpara halógena.

 
Dos lámparas fluorescentes de luz negra, utilizadas como fuente de luz ultravioleta de onda larga.
 
Arte con materiales fluorescentes, iluminado con luz ultravioleta (artista: Beo Beyond).

Existen también lámparas fluorescentes capaces de emitir luz ultravioleta o «luz negra». Estas lámparas emplean solo un tipo de fósforo en lugar de los varios usados en las lámparas fluorescentes normales y, en lugar del vidrio claro, se usa uno de color azul-violeta, llamado cristal de Wood. El vidrio de Wood contiene óxido de níquel, y bloquea casi toda la luz visible que supere los 400 nm. El fósforo normalmente usado para un espectro de emisión de 368 nm a 371 nm puede ser tanto una mezcla de europio y fluoroborato de estroncio (SrB4O7F:Eu2+), o una mezcla de europio y borato de estroncio (SrB4O7:Eu2+), mientras que el fósforo usado para el rango de 350 nm a 353 nm es plomo asociado con silicato de bario (BaSi2O5:Pb+).

Ciencia e ingeniería

La radiación ultravioleta, al iluminar ciertos materiales, se hace visible debido al fenómeno denominado fluorescencia. Este método es usado comúnmente para autenticar antigüedades y billetes, pues es un método de examen no invasivo y no destructivo. En estructuras metálicas, se suele aplicar líquidos fluorescentes para después iluminarla con una luz negra, y así detectar grietas y otros defectos.

En ciencia forense, la luz negra se usa para detectar rastros de sangre, orina, semen y saliva (entre otros), causando que estos líquidos adquieran fluorescencia y facilitando así su detección.

La espectrofotometría UV/VIS (de luz ultravioleta y visible) es ampliamente usada en química analítica. Láseres como los excímeros y el de nitrógeno (TEA) radian a longitudes de onda cortas, con suficiente energía como para atomizar las muestras y obtener espectros de emisión atómica.

Control de plagas

Las trampas de moscas ultravioleta se usan para eliminar pequeños insectos voladores. Dichas criaturas son atraídas a la luz UV para luego ser eliminadas por una descarga eléctrica o atrapadas después de tocar la trampa.

Los rayos UV solares en la Tierra

La mayor parte de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra desde el Sol lo hace en las formas UV-A, UV-B y UV-C; La radiación UV-C no llega a la superficie al ser absorbida por el oxígeno y el ozono de la atmósfera; la radiación UV-B es parcialmente absorbida por el ozono y solo llega a la superficie de la tierra en un porcentaje mínimo, por lo que la radiación que llega es principalmente en esta la de tipo UV-A.

 

Efectos en los seres vivos

La radiación UV es altamente mutagénica, es decir, que induce a mutaciones. En el ADN provoca daño al formar dímeros de pirimidinas (generalmente dímeros de timina) que acortan la distancia normal del enlace, generando una deformación de la cadena.

Los tipos de radiación UV (A, B y C) están relacionados con el daño que producen en el ser humano: la radiación UV-C es la más perjudicial para la vida.

La radiación UV que alcanza la superficie de la tierra está compuesta en gran parte por la radiación UV-A (95 %) y en menor grado por la UV-B (5 %)[40]​

Una absorción moderada de los rayos ultravioleta UV-B permite la síntesis de la vitamina D en la piel, necesaria para la absorción de calcio y su deposición en los huesos.[41]​

Entre los daños que los rayos ultravioleta pueden provocar a los seres humanos se incluyen efectos en la piel como irritación, arrugas, pérdida de elasticidad, manchas y cáncer. También posibles afecciones a nivel ocular y pueden desencadenar lupus eritematoso sistémico o poroqueratosis.[42]​[43]​

En cantidades moderadas puede activar en algunas personas unas células de la piel llamadas melanocitos, produciendo una pigmentación conocida como bronceado. Los melanocitos tienen como misión proteger al cuerpo de excesos en la radiación solar. Pero en cantidades excesivas son los responsables de las típicas quemaduras ocasionadas por la radiación solar.

Índice ultravioleta

Artículo principal: Índice UV

El índice UV es un indicador de la intensidad de radiación UV proveniente del Sol en la superficie terrestre. El índice UV también señala la capacidad de la radiación UV solar de producir lesiones en la piel.[44]​

Ya que el índice y su representación variaban dependiendo del lugar, la Organización Mundial de la Salud junto con la Organización Meteorológica Mundial, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y la Comisión Internacional de Protección contra la Radiación no Ionizante publican un sistema estándar de medición del índice UV y una forma de presentarlo al público incluyendo un código de colores asociado.[45]​

El código se puede ver en la siguiente tabla:

Color Riesgo Índice UV
█ Verde Bajo < 2
█ Amarillo Moderado 3-5
█ Naranja Alto 6-7
█ Rojo Muy Alto 8-10
█ Violeta Extremadamente alto > 11

Visión ultravioleta

Los seres humanos al igual que la mayoría de los mamíferos son incapaces de identificar el color ultravioleta. Ello puede deberse a que sus ancestros del Cretácico eran principalmente nocturnos con el objeto de pasar inadvertidos y huir de los dinosaurios depredadores. Ese patrón hizo perder a dichos ancestros los fotorreceptores ultravioleta y rojo. Antiguamente habían poseído los cuatro fotorreceptores distintos, como es propio de peces, anfibios y reptiles e incluso aves.[46]​ Con el transcurso de la evolución y la masiva extinción de los dinosaurios, los mamíferos empezaron a colonizar el planeta y modificaron sus patrones de conducta. Se volvieron diurnos, y algunos órdenes, como los primates, recuperaron el fotorreceptor rojo, lo que facilita la detección de frutos maduros.[47]​ Otros órdenes, como los carnívoros y muchos roedores, conservaron o recuperaron el fotorreceptor ultravioleta, lo que resulta de vital importancia para marcar el territorio pues la orina y las heces reflejan eficazmente la luz ultravioleta.[46]​

En el caso de peces la comunicación ultravioleta, sobre todo en el caso de osteictios, resulta de vital importancia para huir del depredador que no puede verla.

Soldadura eléctrica

El arco fotovoltaico de la soldadura eléctrica es fuente de radiación ultravioleta. Esta supone un riesgo importante para la salud de los soldadores.

Véase también

Referencias

  1. «Factores que influyen en los niveles de radiación UV. (Fuente: Global Solar, UV index. A practical guide. WHO, WMO, UNEP. 2002)-(Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales)». Consultado el 30 de agosto de 2021. 
  2. , P. E. (2002). «A history of ultraviolet photobiology for humans, animals and microorganisms». Photochem. Photobiol. 76. 561-579. 
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Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Radiación ultravioleta.
  • Proteger la piel de los rayos UV del sol.


Predecesor:
Espectro visible 		Radiación ultravioleta
Longitud de onda: 3,8×10−7-10−8 m
Frecuencia: 7,89×1014-3×1016 Hz 		Sucesor:
Rayos X
  •   Datos: Q11391
  •   Multimedia: Ultraviolet light

Noviembre 07, 2021
radiación, ultravioleta, denomina, radiación, ultravioleta, radiación, radiación, electromagnética, cuya, longitud, onda, está, comprendida, aproximadamente, entre, nombre, proviene, hecho, rango, empieza, desde, longitudes, onda, más, cortas, humano, identifi. Se denomina radiacion ultravioleta o radiacion UV a la radiacion electromagnetica cuya longitud de onda esta comprendida aproximadamente entre los 100 nm 100 10 9 m y los 400 nm 400 10 9 m Su nombre proviene del hecho de que su rango empieza desde longitudes de onda mas cortas de lo que el ojo humano identifica como luz violeta pero dicha luz o longitud de onda es invisible al ojo humano al estar por encima del espectro visible Esta radiacion es parte integrante de los rayos solares y produce varios efectos en la salud al ser una radiacion entre no ionizante e ionizante 1 Lampara fluorescente de luz ultravioleta La radiacion ultravioleta no es visible sin embargo muchas de las lamparas ultravioletas emiten marginalmente parte de su luz en la zona adyacente del espectro visible con lo que se observan de un color violeta vease Violetas espectrales Reproducir contenido multimedia Introduccion al espectro radioelectrico Radiacion ultravioleta Las ondas de radio las microondas la luz infrarroja la luz visible la luz ultra violeta o violeta los rayos x y gamma Indice 1 Descubrimiento 2 Visibilidad 3 Subtipos 4 Ultravioleta solar 5 Bloqueadores absorbentes y ventanas 6 Fuentes artificiales 6 1 Luces negras 6 2 Lamparas ultravioletas de onda corta 6 3 Lamparas incandescentes 6 4 Lamparas de descarga de gas 6 5 Los LED s ultravioleta 6 6 Laser ultravioleta 6 7 Ultravioleta de vacio sintonizable VUV 6 8 Fuentes de plasma y sincrotron de UV extremo 7 Aplicaciones 7 1 Esterilizacion 7 2 Lamparas fluorescentes 7 3 Ciencia e ingenieria 7 4 Control de plagas 8 Los rayos UV solares en la Tierra 8 1 Efectos en los seres vivos 8 2 Indice ultravioleta 9 Vision ultravioleta 10 Soldadura electrica 11 Vease tambien 12 Referencias 13 Enlaces externosDescubrimiento EditarEl descubrimiento de la radiacion ultravioleta esta asociado a la experimentacion del oscurecimiento de las sales de plata al ser expuestas a la luz solar En 1801 el fisico aleman Johann Wilhelm Ritter descubrio que los rayos invisibles situados justo detras del extremo violeta del espectro visible eran especialmente efectivos oscureciendo el papel impregnado con cloruro de plata Denomino a estos rayos rayos desoxidantes para enfatizar su reactividad quimica y para distinguirlos de los rayos caloricos descubiertos por William Herschel que se encontraban al otro lado del espectro visible Poco despues se adopto el termino rayos quimicos Estos dos terminos permanecieron siendo bastante populares a lo largo del siglo XIX Finalmente estos terminos fueron dando paso a los mas modernos de radiacion infrarroja y ultravioleta respectivamente 2 Visibilidad EditarLos rayos ultravioleta son invisibles para la mayoria de los seres humanos El lente del ojo humano bloquea la mayor parte de la radiacion en el rango de longitud de onda de 300 400 nm nanometros las longitudes de onda mas cortas son bloqueadas por la cornea 3 Los humanos tambien carecen de adaptaciones de receptores de color para los rayos ultravioleta Sin embargo los fotorreceptores de la retina son sensibles a los rayos ultravioleta cercanos y las personas que carecen de cristalino una condicion conocida como afaquia perciben los rayos ultravioleta cercanos como azul blanquecino o violeta blanquecino 4 En algunas condiciones los ninos y los adultos jovenes pueden ver el ultravioleta hasta longitudes de onda de alrededor de 310 nm 5 6 La radiacion casi ultravioleta es visible para los insectos algunos mamiferos y pajaros Los pajaros pequenos tienen un cuarto receptor de color para los rayos ultravioleta esto da a los pajaros una verdadera vision UV 7 8 Subtipos EditarSegun su longitud de onda se distinguen varios subtipos de rayos ultravioleta 9 Nombre Abreviatura Longitud de onda nm Energia por foton eV Notas nombres alternativosUltravioleta A onda larga UVA 400 315 3 10 3 94 UV de onda larga luz negra no absorbida por la capa de ozono UV suave Ultravioleta B onda media UVB 315 280 3 94 4 43 UV de onda media principalmente absorbido por la capa de ozono UV intermedio radiacion Dorno Ultravioleta C onda corta UVC 280 100 4 43 12 40 UV de onda corta UV germicida radiacion ionizante en longitudes de onda mas cortas completamente absorbida por la capa de ozono y la atmosfera UV duro Ultravioleta cercano near NUV 400 300 3 10 4 13 Visible para pajaros insectos y peces Ultravioleta medio middle MUV 300 200 4 13 6 20Ultravioleta lejano far FUV 200 122 6 20 10 16 Radiacion ionizante en longitudes de onda mas cortas Linea Lyman alpha H Lyman a Ly a 122 121 10 16 10 25 Linea espectral a 121 6 nm 10 20 eV Ultravioleta de vacio VUV 200 10 6 20 124 Muy absorbido por el oxigeno atmosferico aunque las longitudes de onda de 150 a 200 nm pueden propagarse a traves del nitrogeno Ultravioleta extremo EUV 121 10 10 25 124 Radiacion totalmente ionizante segun algunas definiciones completamente absorbido por la atmosfera Se han explorado varios dispositivos de estado solido y de vacio para su uso en diferentes partes del espectro UV Muchos enfoques tratan de adaptar los dispositivos de deteccion de luz visible pero estos pueden sufrir una respuesta no deseada a la luz visible y diversas inestabilidades El ultravioleta puede detectarse mediante fotodiodos y fotocatodos adecuados que pueden adaptarse para ser sensibles a diferentes partes del espectro UV Existen fotomultiplicadores sensibles a los rayos UV Se fabrican espectrometros y radiometros para medir la radiacion UV Se utilizan detectores de silicio en todo el espectro 10 Las longitudes de onda del ultravioleta al vacio o VUV inferiores a 200 nm son fuertemente absorbidas por el oxigeno molecular del aire aunque las longitudes de onda mas largas en torno a 150 200 nm pueden propagarse a traves del nitrogeno Por lo tanto los instrumentos cientificos pueden utilizar este rango espectral operando en una atmosfera libre de oxigeno comunmente nitrogeno puro sin necesidad de costosas camaras de vacio Algunos ejemplos significativos son los equipos de fotolitografia de 193 nm para la fabricacion de circuitos integrados y los espectrometros de dicroismo circular La tecnologia para la instrumentacion VUV fue impulsada en gran medida por la astronomia solar durante muchas decadas Aunque la optica puede utilizarse para eliminar la luz visible no deseada que contamina el VUV en general los detectores pueden estar limitados por su respuesta a la radiacion no VUV y el desarrollo de dispositivos ciegos al sol ha sido un area importante de investigacion Los dispositivos de estado solido de amplio margen o los dispositivos de vacio con fotocatodos de alto corte pueden resultar atractivos en comparacion con los diodos de silicio El ultravioleta extremo EUV o a veces XUV se caracteriza por una transicion en la fisica de la interaccion con la materia Las longitudes de onda superiores a unos 30 nm interactuan principalmente con los electrones de valencia externos de los atomos mientras que las longitudes de onda mas cortas interactuan principalmente con los electrones y nucleos de la capa interna El extremo largo del espectro EUV esta marcado por una prominente linea espectral de He a 30 4 nm La mayoria de los materiales conocidos absorben el EUV pero es posible sintetizar opticas multicapa que reflejen hasta un 50 de la radiacion EUV en incidencia normal Esta tecnologia fue pionera en los cohetes de sondeo NIXT y MSSTA en los anos 90 y se ha utilizado para fabricar telescopios para la obtencion de imagenes solares Niveles de ozono a varias altitudes DU km y bloqueo de diferentes bandas de radiacion ultravioleta En esencia toda la UVC es bloqueada por el oxigeno diatomico 100 200 nm o por el ozono oxigeno triatomico 200 280 nm en la atmosfera La capa de ozono bloquea entonces la mayor parte de los UVB Por su parte los rayos UVA apenas se ven afectados por el ozono y la mayor parte de ellos llegan al suelo La UVA constituye casi toda la luz UV que penetra en la atmosfera terrestre Algunas fuentes utilizan la distincion de UV duro y UV blando en el caso de la astrofisica el limite puede estar en el limite de Lyman es decir la longitud de onda 91 2 nm siendo el UV duro mas energetico 11 Los mismos terminos pueden utilizarse tambien en otros campos como la cosmetologia la optoelectronica etc El valor numerico del limite entre duro blando incluso dentro de campos cientificos similares no coincide necesariamente por ejemplo una publicacion de fisica aplicada utilizo un limite de 190 nm entre las regiones UV dura y blanda 12 Ultravioleta solar EditarLos objetos muy calientes emiten radiacion ultravioleta vease radiacion de cuerpo negro El Sol emite radiacion ultravioleta en todas las longitudes de onda incluido el ultravioleta extremo donde se cruza con los rayos X a 10 nm Las estrellas extremadamente calientes emiten proporcionalmente mas radiacion ultravioleta que el Sol La luz solar en el espacio en la parte superior de la atmosfera de la Tierra ver constante solar se compone de aproximadamente un 50 de luz infrarroja un 40 de luz visible y un 10 de luz ultravioleta para una intensidad total de unos 1400 W m en el vacio 13 La atmosfera bloquea alrededor del 77 de los rayos UV del Sol cuando este esta mas alto en el cielo en el cenit y la absorcion aumenta en las longitudes de onda UV mas cortas A nivel del suelo con el sol en el cenit la luz solar es un 44 de luz visible un 3 de ultravioleta y el resto de infrarrojos 14 15 De la radiacion ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra mas del 95 son las longitudes de onda mas largas de UVA y el pequeno resto UVB Casi ninguna UVC llega a la superficie de la Tierra 16 La fraccion de UVB que permanece en la radiacion UV despues de atravesar la atmosfera depende en gran medida de la nubosidad y de las condiciones atmosfericas En los dias parcialmente nublados los parches de cielo azul que se muestran entre las nubes son tambien fuentes de UVA y UVB dispersos que se producen por dispersion de Rayleigh de la misma manera que la luz azul visible de esas partes del cielo La UVB tambien desempena un papel importante en el desarrollo de las plantas ya que afecta a la mayoria de las hormonas vegetales 17 Durante el encapotamiento total la cantidad de absorcion debida a las nubes depende en gran medida del grosor de las nubes y de la latitud sin que haya mediciones claras que correlacionen el grosor especifico y la absorcion de UVB 18 Las bandas mas cortas de UVC asi como la radiacion UV aun mas energetica producida por el Sol son absorbidas por el oxigeno y generan el ozono en la capa de ozono cuando los atomos de oxigeno individuales producidos por la fotolisis UV del dioxigeno reaccionan con mas dioxigeno La capa de ozono es especialmente importante para bloquear la mayor parte de los UVB y la parte restante de los UVC que no son bloqueados por el oxigeno ordinario del aire Bloqueadores absorbentes y ventanas EditarLos absorbentes ultravioleta son moleculas utilizadas en materiales organicos polimeros pinturas etc para absorber la radiacion UV y reducir la degradacion UV foto oxidacion de un material Los absorbentes pueden degradarse a su vez con el paso del tiempo por lo que es necesario controlar los niveles de absorcion en los materiales envejecidos En los protectores solares los ingredientes que absorben los rayos UVA UVB como la avobenzona la oxibenzona 19 y el metoxicinamato de octilo son absorbentes quimicos organicos o bloqueadores Se contraponen a los absorbentes bloqueadores inorganicos de la radiacion UV como el negro de humo el dioxido de titanio y el oxido de zinc En el caso de la ropa el factor de proteccion ultravioleta UPF representa la relacion entre los rayos UV que provocan quemaduras solares sin y con la proteccion del tejido de forma similar al factor de proteccion solar SPF de los protectores solares Los tejidos estandar de verano tienen UPFs en torno a 6 lo que significa que alrededor del 20 de los rayos UV pasaran a traves de ellos cita requerida Las nanoparticulas suspendidas en las vidrieras impiden que los rayos UV provoquen reacciones quimicas que cambien los colores de las imagenes Esta previsto utilizar un conjunto de chips de referencia de color de vidrieras para calibrar las camaras de color de la ESA de 2019 de la ESA ya que no se veran afectadas por la elevada radiacion ultravioleta presente en la superficie de Marte cita requerida El vidrio sodocalcico comun como el de las ventanas es parcialmente transparente a los rayos UVA pero es opaco a las longitudes de onda mas cortas pasando alrededor del 90 de la luz por encima de 350 nm pero bloqueando mas del 90 de la luz por debajo de 300 nm 20 21 22 Un estudio descubrio que las ventanillas de los coches dejan pasar entre un 3 y un 4 de los rayos UV del ambiente especialmente si los rayos UV son superiores a 380 nm 23 Otros tipos de ventanillas para coches pueden reducir la transmision de los rayos UV superiores a 335 nm 24 El cuarzo fundido dependiendo de su calidad puede ser transparente incluso a las longitudes de onda vacio UV El cuarzo cristalino y algunos cristales como el CaF2 y el MgF2 transmiten bien hasta las longitudes de onda de 150 nm o 160 nm 25 El cristal de Wood es un vidrio de silicato de bario sodio de color azul violaceo intenso con aproximadamente un 9 de oxido de niquel desarrollado durante la Primera Guerra Mundial para bloquear la luz visible para las comunicaciones encubiertas Permite las comunicaciones diurnas infrarrojas y nocturnas ultravioletas al ser transparente entre 320 nm y 400 nm y tambien las longitudes de onda infrarrojas mas largas y rojas apenas visibles Su maxima transmision ultravioleta esta en los 365 nm una de las longitudes de onda de las lamparas de mercurio Fuentes artificiales Editar Luces negras Editar Dos tubos fluorescentes de luz negra que muestran el uso El tubo mas largo es un tubo F15T8 BLB de 18 pulgadas y 15 vatios que se muestra en la imagen inferior en un dispositivo fluorescente estandar enchufable El mas corto es un tubo F8T5 BLB de 12 pulgadas y 8 vatios que se utiliza en una luz negra portatil a bateria que se vende como detector de orina para mascotas Articulo principal Luz negra Una lampara de luz negra emite radiacion UV A de onda larga y poca luz visible Las lamparas fluorescentes de luz negra funcionan de forma similar a otras lamparas fluorescentes pero utilizan un fosforo en la superficie del tubo interior que emite radiacion UV A en lugar de luz visible Algunas lamparas utilizan un filtro optico de vidrio de Wood de color azul intenso que bloquea casi toda la luz visible con longitudes de onda superiores a 400 nanometros 26 Otras utilizan vidrio liso en lugar del mas caro vidrio de Wood por lo que parecen de color azul claro a la vista cuando funcionan Tambien se producen luces negras incandescentes que utilizan un revestimiento de filtro en la envoltura de una bombilla incandescente que absorbe la luz visible vease la seccion siguiente Son mas baratas pero muy ineficaces ya que solo emiten una pequena fraccion de su potencia como UV Las luces negras de Vapor de mercurio en potencias de hasta 1 kW con fosforo emisor de UV y una envoltura de vidrio de Wood se utilizan para espectaculos teatrales y conciertos Las luces negras se utilizan en aplicaciones en las que la luz visible extrana debe ser minimizada principalmente para observar la fluorescencia el brillo coloreado que muchas sustancias emiten cuando se exponen a la luz UV Tambien se venden bombillas emisoras de UV A UV B para otros fines especiales como lampara de bronceado y cria de reptiles Lamparas ultravioletas de onda corta Editar Bombilla UV germicida de 9 vatios en factor de forma fluorescente compacta CF Lampara germicida comercial en carniceria Las lamparas UV de onda corta se fabrican con un tubo de lampara fluorescente sin revestimiento de fosforo compuesto de cuarzo fundido o vycor ya que el vidrio ordinario absorbe la UV C Estas lamparas emiten luz ultravioleta con dos picos en la banda UV C a 253 7 nm nanometros y 185 nm debido al mercurio dentro de la lampara asi como algo de luz visible Entre el 85 y el 90 de la luz ultravioleta producida por estas lamparas se encuentra en los 253 7 nm mientras que solo el 5 10 se encuentra en los 185 nm cita requerida El tubo de cuarzo fundido pasa la radiacion de 253 7 nm pero bloquea la longitud de onda de 185 nm Estos tubos tienen una potencia de UV C dos o tres veces superior a la de un tubo de lampara fluorescente normal Estas lamparas de baja presion tienen una eficiencia tipica de aproximadamente el 30 40 lo que significa que por cada 100 W vatios de electricidad consumidos por la lampara produciran aproximadamente 30 40 W de salida total de UV Tambien emiten luz visible de color blanco azulado debido a las otras lineas espectrales del mercurio Estas lamparas germicidas se utilizan ampliamente para la desinfeccion de superficies en laboratorios e industrias alimentarias asi como para la desinfeccion de suministros de agua Lamparas incandescentes Editar Las lamparas incandescentes de luz negra tambien se fabrican a partir de una bombilla incandescente con un revestimiento de filtro que absorbe la mayor parte de la luz visible Las lamparas halogenas con envolturas de cuarzo fundido se utilizan como fuentes de luz ultravioleta baratas en el rango ultravioleta cercano de 400 300 nm en algunos instrumentos cientificos Debido a su espectro de cuerpo negro una bombilla de filamento es una fuente ultravioleta muy ineficiente ya que solo emite una fraccion de su energia como UV Lamparas de descarga de gas Editar Articulo principal Lampara de descarga de gas Las lamparas de descarga de gas especializadas en UV que contienen diferentes gases producen radiacion UV en lineas espectrales particulares para fines cientificos Las lamparas de arco de argon y lamparas de arco de deuterio se utilizan a menudo como fuentes estables ya sea sin ventanas o con diversas ventanas como fluoruro de magnesio 27 Suelen ser las fuentes emisoras en los equipos de espectroscopia UV para el analisis quimico Otras fuentes UV con espectros de emision mas continuos son la lamparas de arco de xenon comunmente utilizadas como simuladores de luz solar lampara de arco de deuterio lampara de arco de xenon de precision y lampara de arco de haluro metalico La Lampara excimer una fuente UV desarrollada a principios de la decada de 2000 se utiliza cada vez mas en los campos cientificos Tiene las ventajas de una alta intensidad una gran eficiencia y el funcionamiento en una variedad de bandas de longitud de onda hasta el ultravioleta de vacio Los LED s ultravioleta Editar Un LED UV de 380 nanometros hace que algunos articulos domesticos comunes sean fluorescentes Los diodos emisores de luz LED pueden fabricarse para emitir radiacion en el rango ultravioleta En 2019 tras los importantes avances logrados en los cinco anos anteriores ya se dispone de LED s UV A de 365 nm y de mayor longitud de onda con eficiencias del 50 a 1 0 W de potencia En la actualidad los tipos mas comunes de LED s UV que se pueden encontrar comprar son en longitudes de onda de 395 nm y 365 nm ambas en el espectro UV A Al referirse a la longitud de onda de los LED s UV la longitud de onda nominal es la longitud de onda maxima que los LED s emiten y la luz en frecuencias de longitud de onda mas altas y mas bajas cerca de la longitud de onda maxima estan presentes lo cual es importante considerar cuando se busca aplicarlos para ciertos propositos Los LED s UV de 395 nm mas baratos y mas comunes estan mucho mas cerca del espectro visible y los LED s no solamente operan en su longitud de onda maxima sino que tambien emiten un color purpura y terminan por no emitir luz UV pura a diferencia de otros LED s UV que estan mas profundos en el espectro 28 Este tipo de LED s se utilizan cada vez mas en aplicaciones como el curado por UV la carga de objetos que brillan en la oscuridad como cuadros o juguetes y se estan haciendo muy populares en un proceso conocido como retro brillante que acelera el proceso de reacondicionamiento blanqueo de plasticos viejos y linternas portatiles para detectar dinero falso y fluidos corporales y ya tienen exito en aplicaciones de impresion digital y en entornos de curado UV inerte Las densidades de potencia que se acercan a los 3 W cm 30 kW m son ahora posibles y esto junto con los recientes desarrollos de los formuladores de fotoiniciadores y resinas hace probable la expansion de los materiales UV curados con LED Los LED s UV C se estan desarrollando rapidamente pero pueden requerir pruebas para verificar la eficacia de la desinfeccion Las citas para la desinfeccion de grandes areas son para fuentes UV sin LED 29 conocidos como lamparas germicidas 30 Tambien se utilizan como fuentes de linea para sustituir a las lamparas de deuterio en los instrumentos de cromatografia liquida 31 Laser ultravioleta Editar Un LED UV de 380 nanometros hace que algunos articulos domesticos comunes sean fluorescentes Articulo principal Laser de excimeros Los laseres de gas los diodos laser y los laseres de estado solido pueden fabricarse para emitir rayos ultravioleta y existen laseres que cubren toda la gama UV El laser de gas nitrogeno utiliza la excitacion electronica de las moleculas de nitrogeno para emitir un haz que es mayoritariamente UV Las lineas ultravioletas mas potentes estan a 337 1 nm y 357 6 nm de longitud de onda Otro tipo de laseres de gas de alta potencia son los laseres de excimeros Son laseres muy utilizados que emiten en los rangos de longitud de onda ultravioleta y ultravioleta de vacio Actualmente los laseres excimer UV de fluoruro de argon que operan a 193 nm se utilizan de forma rutinaria en la produccion de circuitos integrados por fotolitografia El limite actual de la longitud de onda de produccion de UV coherente es de unos 126 nm caracteristico del laser de excimero de Ar2 Existen diodos laser emisores directos de UV a 375 nm 32 Se han demostrado laseres de estado solido bombeados por diodos UV utilizando cristales de fluoruro de aluminio y estroncio de cerio dopado Ce LiSAF un proceso desarrollado en la decada de 1990 en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore 33 Las longitudes de onda inferiores a 325 nm se generan comercialmente en laser de estado solido bombeado por diodos Los laseres ultravioletas tambien pueden fabricarse aplicando conversion de frecuencia a laseres de baja frecuencia Los laseres ultravioletas tienen aplicaciones en la industria grabado laser la medicina dermatologia y queratectomia la quimica Maldi la comunicaciones seguras en el aire la informatica almacenamiento optico y la fabricacion de circuitos integrados Ultravioleta de vacio sintonizable VUV Editar La banda ultravioleta del vacio V UV 100 200 nm puede generarse mediante mezcla no lineal de 4 ondas en gases por suma o diferencia de frecuencias de 2 o mas laseres de mayor longitud de onda La generacion se realiza generalmente en gases por ejemplo cripton hidrogeno que son resonantes de dos fotones cerca de 193 nm 34 o vapores metalicos por ejemplo magnesio Haciendo que uno de los laseres sea sintonizable se puede sintonizar el V UV Si uno de los laseres es resonante con una transicion en el gas o vapor la produccion de V UV se intensifica Sin embargo las resonancias tambien generan dispersion de longitudes de onda por lo que la adaptacion de fase puede limitar el rango sintonizable de la mezcla de 4 ondas La mezcla de frecuencia diferencial es decir f1 f2 f3 como una ventaja sobre la mezcla de frecuencias de suma porque la adaptacion de fase puede proporcionar una mayor sintonia 34 Fuentes de plasma y sincrotron de UV extremo Editar Los laseres se han utilizado para generar indirectamente radiacion ultravioleta extrema no coherente E UV a 13 5 nm para la litografia ultravioleta extrema La E UV no es emitida por el laser sino por transiciones de electrones en un plasma de estano o xenon extremadamente caliente que es excitado por un laser excimer 35 Esta tecnica no requiere un sincrotron aunque puede producir UV en el borde del espectro de rayos X Las fuentes de luz de sincrotron tambien pueden producir todas las longitudes de onda de la luz ultravioleta incluidas las que se encuentran en el limite de los espectros de la luz ultravioleta y de los rayos X a 10 nm Aplicaciones EditarLa luz ultravioleta tiene numerosas aplicaciones practicas Se usa en la esterilizacion de agua y alimentos en la soldadura de arco industrial para el curado fotoquimico de tintas pinturas plasticos para tratamientos medicos de diagnostico y terapeuticos como las lamparas UV utilizadas en dermatologia y bronceado cosmetico 36 Esterilizacion Editar Articulo principal Esterilizacion ultravioleta Una de las aplicaciones de los rayos ultravioleta es como forma de esterilizacion La radiacion ultravioleta de ciertas longitudes de onda dana el ADN de numerosos microorganismos e impide que se reproduzcan De esta manera pueden eliminar bacterias virus y hongos sin dejar residuos a diferencia de los productos quimicos 37 38 Esta en estudio la esterilizacion UV de la leche como alternativa a la pasteurizacion 39 Lamparas fluorescentes Editar Articulo principal Luminaria fluorescente Las lamparas fluorescentes producen radiacion UV mediante la ionizacion de gas de mercurio a baja presion Un recubrimiento fosforescente en el interior de los tubos absorbe la radiacion UV y la convierte en luz visible Parte de las longitudes de onda emitidas por el gas de mercurio estan en el rango UVC La exposicion sin proteccion de la piel y ojos a lamparas de mercurio que no tienen un fosforo de conversion es sumamente peligrosa La luz obtenida de una lampara de mercurio esta compuesta principalmente por longitudes de onda discretas Otras fuentes de radiacion UV practicas de espectro mas continuo incluyen las lamparas de xenon las lamparas de deuterio las lamparas de mercurio xenon las lamparas de haluro metalico y la lampara halogena Dos lamparas fluorescentes de luz negra utilizadas como fuente de luz ultravioleta de onda larga Arte con materiales fluorescentes iluminado con luz ultravioleta artista Beo Beyond Existen tambien lamparas fluorescentes capaces de emitir luz ultravioleta o luz negra Estas lamparas emplean solo un tipo de fosforo en lugar de los varios usados en las lamparas fluorescentes normales y en lugar del vidrio claro se usa uno de color azul violeta llamado cristal de Wood El vidrio de Wood contiene oxido de niquel y bloquea casi toda la luz visible que supere los 400 nm El fosforo normalmente usado para un espectro de emision de 368 nm a 371 nm puede ser tanto una mezcla de europio y fluoroborato de estroncio SrB4O7F Eu2 o una mezcla de europio y borato de estroncio SrB4O7 Eu2 mientras que el fosforo usado para el rango de 350 nm a 353 nm es plomo asociado con silicato de bario BaSi2O5 Pb Ciencia e ingenieria Editar La radiacion ultravioleta al iluminar ciertos materiales se hace visible debido al fenomeno denominado fluorescencia Este metodo es usado comunmente para autenticar antiguedades y billetes pues es un metodo de examen no invasivo y no destructivo En estructuras metalicas se suele aplicar liquidos fluorescentes para despues iluminarla con una luz negra y asi detectar grietas y otros defectos En ciencia forense la luz negra se usa para detectar rastros de sangre orina semen y saliva entre otros causando que estos liquidos adquieran fluorescencia y facilitando asi su deteccion La espectrofotometria UV VIS de luz ultravioleta y visible es ampliamente usada en quimica analitica Laseres como los excimeros y el de nitrogeno TEA radian a longitudes de onda cortas con suficiente energia como para atomizar las muestras y obtener espectros de emision atomica Control de plagas Editar Las trampas de moscas ultravioleta se usan para eliminar pequenos insectos voladores Dichas criaturas son atraidas a la luz UV para luego ser eliminadas por una descarga electrica o atrapadas despues de tocar la trampa Los rayos UV solares en la Tierra EditarLa mayor parte de la radiacion ultravioleta que llega a la Tierra desde el Sol lo hace en las formas UV A UV B y UV C La radiacion UV C no llega a la superficie al ser absorbida por el oxigeno y el ozono de la atmosfera la radiacion UV B es parcialmente absorbida por el ozono y solo llega a la superficie de la tierra en un porcentaje minimo por lo que la radiacion que llega es principalmente en esta la de tipo UV A Efectos en los seres vivos Editar La radiacion UV es altamente mutagenica es decir que induce a mutaciones En el ADN provoca dano al formar dimeros de pirimidinas generalmente dimeros de timina que acortan la distancia normal del enlace generando una deformacion de la cadena Los tipos de radiacion UV A B y C estan relacionados con el dano que producen en el ser humano la radiacion UV C es la mas perjudicial para la vida La radiacion UV que alcanza la superficie de la tierra esta compuesta en gran parte por la radiacion UV A 95 y en menor grado por la UV B 5 40 Una absorcion moderada de los rayos ultravioleta UV B permite la sintesis de la vitamina D en la piel necesaria para la absorcion de calcio y su deposicion en los huesos 41 Entre los danos que los rayos ultravioleta pueden provocar a los seres humanos se incluyen efectos en la piel como irritacion arrugas perdida de elasticidad manchas y cancer Tambien posibles afecciones a nivel ocular y pueden desencadenar lupus eritematoso sistemico o poroqueratosis 42 43 En cantidades moderadas puede activar en algunas personas unas celulas de la piel llamadas melanocitos produciendo una pigmentacion conocida como bronceado Los melanocitos tienen como mision proteger al cuerpo de excesos en la radiacion solar Pero en cantidades excesivas son los responsables de las tipicas quemaduras ocasionadas por la radiacion solar Indice ultravioleta Editar Articulo principal Indice UV El indice UV es un indicador de la intensidad de radiacion UV proveniente del Sol en la superficie terrestre El indice UV tambien senala la capacidad de la radiacion UV solar de producir lesiones en la piel 44 Ya que el indice y su representacion variaban dependiendo del lugar la Organizacion Mundial de la Salud junto con la Organizacion Meteorologica Mundial el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y la Comision Internacional de Proteccion contra la Radiacion no Ionizante publican un sistema estandar de medicion del indice UV y una forma de presentarlo al publico incluyendo un codigo de colores asociado 45 El codigo se puede ver en la siguiente tabla Color Riesgo Indice UV Verde Bajo lt 2 Amarillo Moderado 3 5 Naranja Alto 6 7 Rojo Muy Alto 8 10 Violeta Extremadamente alto gt 11Vision ultravioleta EditarLos seres humanos al igual que la mayoria de los mamiferos son incapaces de identificar el color ultravioleta Ello puede deberse a que sus ancestros del Cretacico eran principalmente nocturnos con el objeto de pasar inadvertidos y huir de los dinosaurios depredadores Ese patron hizo perder a dichos ancestros los fotorreceptores ultravioleta y rojo Antiguamente habian poseido los cuatro fotorreceptores distintos como es propio de peces anfibios y reptiles e incluso aves 46 Con el transcurso de la evolucion y la masiva extincion de los dinosaurios los mamiferos empezaron a colonizar el planeta y modificaron sus patrones de conducta Se volvieron diurnos y algunos ordenes como los primates recuperaron el fotorreceptor rojo lo que facilita la deteccion de frutos maduros 47 Otros ordenes como los carnivoros y muchos roedores conservaron o recuperaron el fotorreceptor ultravioleta lo que resulta de vital importancia para marcar el territorio pues la orina y las heces reflejan eficazmente la luz ultravioleta 46 En el caso de peces la comunicacion ultravioleta sobre todo en el caso de osteictios resulta de vital importancia para huir del depredador que no puede verla Soldadura electrica EditarEl arco fotovoltaico de la soldadura electrica es fuente de radiacion ultravioleta Esta supone un riesgo importante para la salud de los soldadores Vease tambien EditarCapa de ozono Agujero de la capa de ozono Solmaforo Factor de proteccion solar Maquina de contar dinero Esterilizacion ultravioleta Intensidad de radiacion solar ultravioletaReferencias Editar Factores que influyen en los niveles de radiacion UV Fuente Global Solar UV index A practical guide WHO WMO UNEP 2002 Instituto de Hidrologia Meteorologia y Estudios Ambientales Consultado el 30 de agosto de 2021 P E 2002 A history of ultraviolet photobiology for humans animals and microorganisms Photochem Photobiol 76 561 579 M A Mainster 2006 Lentes intraoculares bloqueadoras de la luz violeta y azul fotoproteccion frente a fotorrecepcion British Journal of Ophthalmology 90 6 784 792 PMC 1860240 PMID 16714268 doi 10 1136 bjo 2005 086553 David Hambling 29 de mayo de 2002 theguardian com science 2002 may 30 medicalscience 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Wikimedia Commons alberga una categoria multimedia sobre Radiacion ultravioleta La radiacion ultravioleta UV Proteger la piel de los rayos UV del sol Predecesor Espectro visible Radiacion ultravioletaLongitud de onda 3 8 10 7 10 8 mFrecuencia 7 89 1014 3 1016 Hz Sucesor Rayos X Datos Q11391 Multimedia Ultraviolet light Obtenido de https es wikipedia org w index php title Radiacion ultravioleta amp oldid 139047015, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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