Ποια επιβλαβή μήκη κύματος υπεριώδους ακτινοβολίας φιλτράρουν κυρίως οι σωλήνες χαλαζία με ντοπαρισμένο κέριου;

Κατά την ανάπτυξη ιατρικών συσκευών ή συσκευών αποστείρωσης, οι μηχανικοί συχνά θέτουν ως προτεραιότητα τα μέτρα ασφαλείας κατά της επιβλαβούς έκθεσης από ιατρικές πηγές φωτός. Αυτό θεωρείται ζήτημα υψηλής συμμόρφωσης κατά την ανάπτυξη προϊόντων.

Ωστόσο, οι επιλογές για υλικά ενθυλάκωσης που εμποδίζουν την υπεριώδη ακτινοβολία είναι περιορισμένες. Το υλικό πρέπει να επιτρέπει την υψηλή διαπερατότητα του ορατού φωτός χωρίς να παρεμβαίνει στην απόδοση του θεραπευτικού λέιζερ, ενώ παράλληλα πρέπει να φιλτράρει την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία. Πρέπει επίσης να είναι ανθεκτικό και ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες και ακτινοβολία - για παράδειγμα, τα λέιζερ CO₂ (10.600 nm) και τα λέιζερ Er:YAG (2940 nm) που χρησιμοποιούνται στην αφαίρεση όγκων ή ουλών λειτουργούν συνήθως στους 100-300°C, εξατμίζοντας τον ιστό μέσω έντονης απορρόφησης από μόρια νερού.

Ένα από τα καλύτερα εμπορικά διαθέσιμα υλικά είναι ο σωλήνας χαλαζία με πρόσμιξη κεραίου, όπως αυτοί που προσφέρονται από την totalquartzworks.com στο πλαίσιο της σειράς UV Block Quartz Tube. Αυτοί οι σωλήνες χρησιμοποιούν ιόντα cerium (Ce³⁺/Ce⁴⁺) για να απορροφούν έντονα τις επιβλαβείς ζώνες UV.

1. Φιλτραρισμένα μήκη κύματος UV

Τύπος UV	Εύρος μήκους κύματος	Συνδεδεμένος κίνδυνος	Επίδραση διήθησης
UVC	100-280 nm	Προκαλεί σοβαρή βλάβη στο δέρμα και στα μάτια- διαταραχή του DNA	Υψηλή απορρόφηση, ιδίως στα 200-280 nm- σχεδόν πλήρης αποκλεισμός
UVB	280-315 nm	Οδηγεί σε ηλιακά εγκαύματα και αυξάνει τον κίνδυνο καρκίνου του δέρματος	Μερική απορρόφηση- ισχυρή επίδραση από τα 280-300 nm, ασθενέστερη πάνω από τα 300 nm
UVA	315-400 nm	Διεισδύει βαθιά, προκαλώντας γήρανση του δέρματος και μελάγχρωση	Αδύναμη απορρόφηση- συχνά συμπληρώνεται με επιστρώσεις όπως TiO₂.

2. Βασικές εφαρμογές

Ιατρικές συσκευές και συσκευές αποστείρωσης:
Χρησιμοποιούνται ως παράθυρα παρατήρησης σε μικροβιοκτόνους λαμπτήρες (π.χ. 254 nm), επιτρέποντας τη μετάδοση του ορατού φωτός, ενώ εμποδίζουν το UVC για την προστασία των χρηστών.

Λιθογραφία ημιαγωγών:
Φιλτράρει την υπεριώδη ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος από λάμπες excimer ή υδραργύρου (π.χ. 193 nm, 248 nm) για να μειώσει τις βλάβες από το αδέσποτο φως.

Αεροδιαστημική και πυρηνική βιομηχανία:
Προστατεύει την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία σε περιβάλλοντα υψηλής ακτινοβολίας, διατηρώντας παράλληλα την οπτική διαφάνεια.

3. Πλεονεκτήματα και περιορισμοί

Πλεονεκτήματα:

• Υψηλή διαπερατότητα ορατού φωτός (400-700 nm)
• Εξαιρετική αντοχή στη θερμότητα και την ακτινοβολία
• Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής σε σύγκριση με τα οργανικά φίλτρα UV όπως το PMMA

Περιορισμοί:

• Αδύναμος αποκλεισμός UVA- συχνά απαιτείται συν-προσμίξεις ή επιφανειακές επιστρώσεις
• Η απόδοση διήθησης εξαρτάται από την ομοιομορφία του ντόπινγκ, που απαιτεί ακριβή κατασκευή

4. Σύγκριση με άλλα υλικά φίλτρων UV

Υλικό	Αποτελεσματικό εύρος φιλτραρίσματος	Περιορισμοί
Σωλήνας χαλαζία με ντοπαρισμένο κέριου	100-300 nm	Αδύναμη για τη UVA
Τυποποιημένο γυαλί χαλαζία	Κάτω από 200 nm	Αναποτελεσματικό για UVC/UVB
Βοριοπυριτικό γυαλί	Κάτω από 300 nm	Χαμηλή απορρόφηση, χρειάζεται μεγάλο πάχος
Οργανικά φίλτρα UV	Ρυθμιζόμενο με τύπο	Γρήγορη γήρανση, αντοχή σε χαμηλές θερμοκρασίες

Περίληψη

Οι σωλήνες χαλαζία με επικάλυψη σε κέριου είναι ιδανικοί για τον αποκλεισμό της υπεριώδους ακτινοβολίας μικρού μήκους κύματος (UVC και μέρος της UVB), ιδιαίτερα σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και ακτινοβολίας. Για ευρύτερη προστασία, όπως η πλήρης θωράκιση υπεριώδους ακτινοβολίας σε εφαρμογές προσωπικής φροντίδας ή καταναλωτικές εφαρμογές, συνιστάται ο συνδυασμός με άλλα υλικά.