اشعه فرابنفش

رتو فرابنفش (به انگلیسی: Ultraviolet)‏ یا به اختصار UV دامنه موجی است در گستره امواج الکترومغناطیسی با دامنه طول موجی کوتاه تر از نور مرئی، ولی بلند تر از پرتو X.از پرتو فرابنفش برای ضد عفونی آب، موادخوراکی، تجهیزات پزشکی و لوازم صنعتی و غیره می‌توان استفاده نمود. اين اشعه محدوده ای از طيف نور خورشيد است که پس از طی ميليونها کيلومتر از خورشيد به ما می رسد. اين قسمت از نور خورشيد در محدوده بينايی انسان نيست و نمی توانيم آن را ببينيم به همين خاطر به آن نور تاريک نيز می گويند .
این تابش را می‌توان بر حسب میزان نفوذ، به زیر گروه‌های زیر تقسیم بندی کرد:
NUV-نزدیک فرابنفش با طول موج ۲۰۰ - ۴۰۰ nm(ظاهراً کم خطر برای سلامتی محیط زیست
VUV- VACUUM UV (دارای ریسک بالاترولی خطرناک )
XUV or EUV یا XUV۱-۳۱nm )ٍExtreme UV) (بسیار مضر و مخرب برای سلامتی محیط زیست )
o nm نانو متربرابر با یک ملیاردیم متر

نحوه کشف تابش

پرتو فرابنفش بگونه‌ای کاملاً اتفاقی با مشاهده تغییر رنگ و تیرگی املاح نقره در مقابل نور مستقم آفتاب کشف گردید. در سال ۱۸۰۱ دانشمند آلمانی، یوهان ویلهلم رییتر بر اثر مشاهداتش توجه نمود که تابش‌های فرابنفش، که نامرئی هستند، عامل اساسی در تیرگی صفحات کاغذ آغشته به کلرید نقره می‌باشند. او در آن زمان این پدیده را «پرتوهای شیمیایی» نامید.
توزیع تابش هنگامی که بحث از تأثیر این پرتو غیر مرئی بر سلامت انسان و محیط زیست وی است، بایستی آن را به زیر شاخه‌های زیر تکه کرد:

• UVA (۴۰۰-۳۰۰nm(ظاهراً کم خطر)

• UVB (۳۲۰-۲۸۰nm (خطرناک)

• UVC ( < ۲۸۰ nm (بسیار مخرب)

نکات دانستنی
• برخی دامنه‌ها از تابش‌های فرا بنفش، اصطلاحاً به «نور سیاه» یا Black Light معروفند، به همان دلیل که مرئی نیستند ولی بدون باقی گذاردن هیچگونه اثر حرارتی یا سوختگی،( از آن نوعی که آفتاب سوختگی معمولی باعث آن است، مانند سرخ شدن یا تاول پوست و پوسته پوسته شدن آن)، قادرند تا اعماق زیادی در بافت‌ها نفوذ کرده و از پیری زودرس پوست، تخریب ساختار DNA سلول‌ها و احتمالاً در حالات پیشرفته، تا سرطانی کردن آنان پیش بروند.
ذیل این مقاله شرح داده خواهد شد که عامل چنین تخریبی می‌تواند بیشتر ازناحیه دامنه‌های ضعیف تابش فرابنفش باشد تا بخش‌های قوی تر و با نفوذ بالا.
• برخی از جانداران از جمله پرندگان، خزندگان، حشرات، از جمله زنبورها قادر به دیدن امواج مرئی نزدیک به تابش UV هستند.
• بسیاری از گیاهان، میوه‌ها، گل‌ها، بذرها، .... قدرت مقاومت فوق العاده‌ای نسبت به قدرت انسان در مقابل این تابش نشان می‌دهند.
• عقرب‌ها زیر پرتو UV به رنگهای سبز یا زرد می‌درخشند.
• معدودی از پرندگان نقوشی بر پر دارند که تنها تحت تابش UV قابل مشاهده خواهند بود.
• ادرار بعضی از حیوانات گوشتخوار از جمله «گربه» حتی در تاریکی مطلق نیز تحت تابش طول موج خاصی از UV قابل دیدن است.

منبع طبیعی فرابنفش

خورشید ساطع کننده پرتو فرابنفش در هر سه باند UVA ، UVB و UVC به مقدار فراوان است ولی به سبب ویژگی جذب UV در لایه اوزون اتمسفر، ۹۹% تابش فرابنفشی که به زمین می‌رسد از نوع باند (کمتر مضر)UVA است. شیشه پنجره معمولی نسبت به دامنه ظاهراً کم نفوذ (UVA(۳۰۰-۴۰۰nm شفاف بوده ومقاومت چندانی درمقابل آن نشان نمی‌دهد اما نسبت به عبور طول موج‌های پایین تر از ۳۵۰nm حساس است به اندازه‌ای که ۹۰% تابش‌های UV کوتاه تر از ۳۰۰nm را از خود عبور نمی‌دهد.

Vacuum UV

هوای معمولی در مقابل طول موج‌های ۲۰۰nm وپایین تر از آن به صورت شیشه‌ای مات عمل کرده وآنها را از خود عبور نمی‌دهد. علت این امر به لطف قابلیت بسیار بالای جذب تابش فرابنفش موج کوتاه توسط «اکسیژن» جو امکان پذیر شده‌است، در حالی که مثلاً عنصری مانند نیتروژن کاملاً برعکس، در برابر UV مانند شیشه‌ای شفاف عمل می‌کند. در مجموع می‌توان گفت که هوا یا جو نسبت به عبور تابش امواج خیلی کوتاه و مضر فرابنفش، بسیار سختگیرانه عمل می‌نماید. همین واکنش است که کره خاکی را برای انسان‌ها و بسیاری از جانداران قابل سکونت ساخته‌است. و باز به همین دلیل، در صنایعی که نیاز به استفاده از تابش فرابنفش موج کوتاه زیر ۲۰۰nm باشد (مانند صنایع ساخت نیمه رسانا‌ها)، این عملکرد تنها در محیط‌های تخلیه شده از اکسیژن امکان پذیر خواهد بود.

EXTREME UV

مشخصه این دامنه بسیار موج کوتاه پرتو فرابنفش، دو تأثیر متفاوت آنها با ماده‌است: طول موج‌های بلندتر از ۳۰nm اساساً با ویژگی‌ها و توان ترکیبی مواد در سطح الکترونی–شیمیایی سروکار دارند در حالی که طول موج‌های کوتاه تر از ۳۰nm پرتو فرابنفش تنها تعاملی دارند با اوربیتال‌های الکترونی وهسته اتم‌ها. همانگونه که قبلاً نیز اشاره شد، باند XUV به شدت توسط بسیاری ار عناصر شناخته شده متعارف قابل جذب اند، بنابراین فاقد اثر پایدارند، اما امروزه این امکان بوجود آمده که حتا بتوان تصاویر چند لایه‌ای که قادر به بازتاب حدود ۵۰ % از تابش‌های XUV باشند را در شرایط آسان و عادی بدست آورد.
از تکنولوژی اخیر در ساختن تلسکوپهایی جهت تصویرپردازی خورشیدی که قبلا امکان ثبت آنها با هیچ تلسکوپ دیگری وجود نداشت، استفاده می‌شود.. اکنون دو پدیده تلسکوبیک SOHO/EIT و همچنین TRACE توانسته‌اند به برکت بکارگیری از تکنولوژی Extreme UV، تصاویر خیره کننده‌ای از خورشید و سایر سیارات و ستارگان و کهکشان‌های دور و نزدیک در دسترس آدمی قرار بدهند.

تأثیرات مثبت پرتو فرابنفش

از جمله اثرات مثبت قرار گرفتن در معرض تابش باند UVB، تحریک پوست جهت تولید "ویتامین D" است. تخمین زده می‌شود که علت مرگ ناخواسته سالانه ده‌ها هزار شهروند آمریکایی؛ تنها به دلیل سرطان‌های ناشی از کمبود واختلال درجذب ویتامین D بوده‌است. دیگر تأثیر اختلال در جذب ویتامین D، پوکی استخوان و سایر عوارض متأثراز اختلال مغز استخوان که منجر به درد، عدم تحمل وزن شخص توسط خود، و نهایتاً ایجاد ترک و شکستگی‌های نا خواسته به ویژه در خانم‌ها خواهد بود. البته امروزه در برخی کشورها تاکید بسیاری بر غنی سازی مواد خوراکی با افزودن رژیم‌های ویتامین D و کلسیم می‌گردد که در مقایسه با اثرات محتمل سوء UVB بر پوست بدن انسان (سرطان)، بسیار پسندیده و مرجح می‌باشند.
موارد حفاظتی
اصل کلی : در مورد انسان، حضور طولانی در مقابل تابش فرابنفش، می‌تواند احتمال ابتلاء به آسیب‌های حاد و مزمن پوستی، بینایی و حتی تخریب کل سیستم ایمنی بدن را به دنبال داشته باشد.

فوتون‌های پرتو فرابنفش به خصوص در باند UVB، به هر نوع مولکول DNA متعلق به ارگان‌های زنده، به اشکال گوناگون حمله ور می‌شوند.

در شایع‌ترین حالت، حمله علیه نزدیک‌ترین ترکیب "باز تیمین یا Thymine Bases" در حلقه DNA اتفاق می‌افتد. در این حالت "بازهای تیمین یا Thymine Bases" همپایه، به عوض نگهداری

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

دراین صورت زنجیره DNA با از دست دادن کد رمزی اصلی خود، به نوعی کد با رمز دیگری تبدیل و معنای اولیه ساختار هسته سلولی خود را از دست داده که عملاً حاصل، سلولی با عملکرد غیر مشخص ویا تخریب شده سرطانی است.

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

قابلیت خود حفاظتی طبیعی بدن
جهت حفاظت از اثرات مخرب پرتو فرابنفش، بدن انسان گاهی (با توجه به نوع پوست و نژاد)، از خود نوعی رنگدانه( پیگمنت) قهوه‌ای رنگ بنام ملانین Melanin آزاد می‌کند که این عمل با جلوگیری از نفوذ تابش به نسوج عمقی می‌تواند سودمند باشد. در غیر اینصورت، می‌توان از محصولات جلوگیری کننده از نفوذ تابش UV به بدن مانند لوسیون‌های ضدآفتاب یا suntan lotions که بیشتر به نام Sun blocks معروفند، استفاده شود.
امروزه بعضی از محصولات به اصطلاح Sunscreen دارای ترکیباتی از قبیل دی اکسید تیتانیوم TiO۲ و اکسید دوزنگ یا Zinc Oxide و آووبنزونAvobenzone می‌باشند که کمک بزرگی جهت حمایت بدن درمقابل انواع تابش فرابنفش هستند.
- اکثر کرم‌های ضد آفتاب با اعلام درجه اندازه گیری مقاومت خویش بر اساس معیار SPF، ظاهراً تنها قادر به محافظت پوست از باند UVB هستند که همین نکته می‌تواند شما را به اشتباه بیندازد زیرا دگرباره لازم به تکرار است که که باند UVA که توسط این گونه لوسیون‌ها پوشش داده نمی‌شوند، به علت قدرت نفوذ بسیار بالا در نسوج بدن، عامل اصلی و اولیه سرطان پوست در انسان شناخته شده‌اند !
- طبق استاندارد UPF، نوع پوشش یا لباس هم درزمینه قدرت جلوگیری از تابش‌های باند UVA و UVB موثر بوده و بر حسب توان مقاومتشان، دسته بندی می‌شوند، پس نوع لباس پوشیدن ما هم در حمایت از نسوج بدن در مقابل UV قابل توجه و اهمیت است.

حفاظت از چشم

تابش UVB قدرت بالا برای چشمان بسیارمخرب ومی تواند باعث آب مروارید Cataract و اختلال مزمن قرنیهPterygium یا کوری موقت و دائم گردد. پوشش حفاظتی چشمان برای کسانی که به مدت طولانی در معرض تابش فرابنفش وبخصوص ازنوع طول موج کوتاه آن قویاً توصیه می‌گردد، مثلاً کوهنوردان و اسکی بازان که به جهت اقامت‌های طولانی در ارتفاعات بالا، عملاً با رقیق شدن هوا، عامل اصلی مقاومت در مقابل تابش فرابنفش را ازدست می‌دهند. گر چه عینک‌های آفتابی معمولی به میزان کمی در مقابل تابش فرابنفش مقاومند، اما توصیه می‌گردد که حتی المقدور از لنزهای پلاستیکی (ترجیحاً از جنس پلی کربنات Polycarbonate ) بجای لنزهای شیشه‌ای استفاده گردد زیرا همانگونه که اشاره شد، شیشه معمولی در مقابل UVA فاقد مقاومت بوده و آن را به راحتی از خود عبور می‌دهد. عینک‌ها باید قادر باشند از ورود تابش‌های فرابنفش از کناره‌ها و بالا و پایین آن نیز جلوگیری کنند.

اثرات شیمیایی پرتو فرابنفش بر سایر مواد

• تنزل کیفی مواد پلیمری،
رنگدانه‌ها، رنگهای نساجی وصنعتی Degradation of Polymers، Pigments and Dyes اکثر مواد پلیمری صنعتی یا موارد مصرفی، به توسط تخریب انواع تابش‌های فرابنفش و به علت تنزل کیفی، نیاز به پایدار کننده‌هایی جهت کند کردن روند حمله به ساختار خود دارند.