ما هي الأطوال الموجية الضارة للأشعة فوق البنفسجية التي ترشحها أنابيب الكوارتز المطعمة بالسيريوم بشكل أساسي؟

عند تطوير الأجهزة الطبية أو أجهزة التعقيم، غالبًا ما يعطي المهندسون الأولوية لتدابير السلامة من التعرض الضار من مصادر الضوء الطبية. وتعتبر هذه مشكلة عالية الامتثال أثناء تطوير المنتج.

ومع ذلك، فإن خيارات مواد التغليف التي تحجب الأشعة فوق البنفسجية محدودة. يجب أن تسمح المادة بنفاذ الضوء المرئي العالي دون أن تتداخل مع أداء الليزر العلاجي، مع ترشيح الأشعة فوق البنفسجية الضارة. كما يجب أن تكون متينة ومقاومة لدرجات الحرارة والإشعاع المرتفعة - على سبيل المثال، ليزر ثاني أكسيد الكربون (10,600 نانومتر) وليزر Er:YAG (2940 نانومتر) المستخدم في استئصال الأورام أو إزالة الندبات يعمل عادةً عند 100-300 درجة مئوية، مما يؤدي إلى تبخير الأنسجة من خلال الامتصاص الشديد لجزيئات الماء.

واحدة من أفضل المواد المتاحة تجاريًا هي أنابيب الكوارتز المخدر بالسيريوم، مثل تلك التي تقدمها شركة totalquartzworks.com ضمن سلسلة أنابيب الكوارتز المانعة للأشعة فوق البنفسجية. وتستخدم هذه الأنابيب أيونات السيريوم (Ce³⁺/Ce⁴⁺) لامتصاص نطاقات الأشعة فوق البنفسجية الضارة بقوة.

1. الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية المرشحة

نوع الأشعة فوق البنفسجية	نطاق الطول الموجي	المخاطر المصاحبة	تأثير الترشيح
UVC	100-280 نانومتر	يسبب تلفًا شديدًا في الجلد والعينين؛ اضطراب في الحمض النووي	امتصاص عالٍ، خاصةً عند 200-280 نانومتر؛ انسداد شبه كامل
الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية	280-315 نانومتر	يؤدي إلى حروق الشمس ويزيد من خطر الإصابة بسرطان الجلد	امتصاص جزئي؛ تأثير قوي من 280-300 نانومتر، أضعف فوق 300 نانومتر
جامعة فيرجينيا	315-400 نانومتر	يتغلغل عميقًا مسببًا شيخوخة الجلد وتصبغه	امتصاص ضعيف؛ وغالبًا ما يتم استكماله بطبقات مثل TiO₂

2. التطبيقات الرئيسية

الأجهزة الطبية وأجهزة التعقيم:
تُستخدم كنوافذ مراقبة في مصابيح مبيدات الجراثيم (على سبيل المثال، 254 نانومتر)، مما يسمح بنفاذ الضوء المرئي مع حجب الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية لحماية المستخدمين.

الطباعة الحجرية لأشباه الموصلات:
مرشحات الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة من مصابيح الإكسيمر أو مصابيح الزئبق (على سبيل المثال، 193 نانومتر، 248 نانومتر) لتقليل الضرر الناتج عن الضوء الشارد.

الصناعات الفضائية والنووية:
يحمي من الأشعة فوق البنفسجية الضارة في البيئات عالية الإشعاع مع الحفاظ على الشفافية البصرية.

3. المزايا والقيود

المزايا:

• نفاذية عالية للضوء المرئي (400-700 نانومتر)
• مقاومة ممتازة للحرارة والإشعاع
• عمر أطول مقارنة بفلاتر الأشعة فوق البنفسجية العضوية مثل PMMA

القيود:

• حجب ضعيف للأشعة فوق البنفسجية ذات الأشعة فوق البنفسجية الطويلة؛ وغالبًا ما يتطلب الأمر استخدام منشطات مشتركة أو طلاءات سطحية
• يعتمد أداء الترشيح على تجانس المنشطات مما يتطلب دقة التصنيع

4. مقارنة مع مواد الترشيح بالأشعة فوق البنفسجية الأخرى

المواد	نطاق الترشيح الفعال	القيود
أنبوب كوارتز مطعّم بالسيريوم	100-300 نانومتر	ضعيف لـ UVA
زجاج كوارتز قياسي	أقل من 200 نانومتر	غير فعالة للأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية فوق البنفسجية
زجاج البورسليكات	أقل من 300 نانومتر	امتصاص منخفض، يحتاج إلى سماكة عالية
مرشحات الأشعة فوق البنفسجية العضوية	قابل للضبط حسب الصيغة	تعمّر بسرعة، مقاومة درجات الحرارة المنخفضة

الملخص

تُعد أنابيب الكوارتز المطعمة بالسيريوم مثالية لحجب الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة (الأشعة فوق البنفسجية فوق البنفسجية وجزء من الأشعة فوق البنفسجية ب)، خاصة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والإشعاع العالي. للحماية الأوسع نطاقًا، مثل التدريع الكامل للأشعة فوق البنفسجية في تطبيقات العناية الشخصية أو التطبيقات الاستهلاكية، يوصى بدمجها مع مواد أخرى.