Kādus kaitīgos UV starojuma viļņu garumus galvenokārt filtrē ar cērijs leģēta kvarca lampas?

Izstrādājot medicīnas vai sterilizācijas ierīces, inženieri bieži vien par prioritāti izvirza drošības pasākumus pret kaitīgu medicīnisko gaismas avotu iedarbību. Izstrādājot produktu, tas tiek uzskatīts par augstas atbilstības jautājumu.

Tomēr UV starojumu bloķējošu iekapsulēšanas materiālu izvēle ir ierobežota. Materiālam jānodrošina augsta redzamās gaismas caurlaidība, netraucējot terapeitiskā lāzera darbību, vienlaikus filtrējot arī kaitīgo UV starojumu. Tam jābūt arī izturīgam un izturīgam pret augstām temperatūrām un starojumu - piemēram, CO₂ lāzeri (10 600 nm) un Er:YAG lāzeri (2940 nm), ko izmanto audzēju ablācijā vai rētu likvidēšanā, parasti darbojas 100-300 °C temperatūrā, iztvaicējot audus, intensīvi absorbējot ūdens molekulas.

Viens no labākajiem komerciāli pieejamajiem materiāliem ir ar ceriju leģēta kvarca caurule, piemēram, tāda, ko piedāvā totalquartzworks.com savā UV bloka kvarca cauruļu sērijā. Šajās caurulītēs tiek izmantoti cerija joni (Ce³⁺/Ce⁴⁺), kas spēcīgi absorbē kaitīgās UV staru joslas.

1. Filtrētie UV starojuma viļņu garumi

UV tips	Viļņa garuma diapazons	Saistītais risks	Filtrācijas efekts
UVC	100-280 nm	Izraisa smagus ādas un acu bojājumus; izraisa DNS traucējumus.	Augsta absorbcija, īpaši pie 200-280 nm; gandrīz pilnīga bloķēšana
UVB	280-315 nm	izraisa saules apdegumus un palielina ādas vēža risku.	Daļēja absorbcija; spēcīga ietekme no 280-300 nm, vājāka virs 300 nm
UVA	315-400 nm	iekļūst dziļi, izraisot ādas novecošanos un pigmentāciju.	vāja absorbcija; bieži papildināta ar pārklājumiem, piemēram, TiO₂.

2. Galvenie lietojumi

Medicīnas un sterilizācijas ierīces:
Izmanto kā novērošanas logus baktericīdās lampās (piem., 254 nm), kas nodrošina redzamās gaismas caurlaidību, vienlaikus bloķējot UVC, lai aizsargātu lietotājus.

Pusvadītāju litogrāfija:
Īsviļņu ultravioletā starojuma filtri no eksimēru vai dzīvsudraba lampām (piemēram, 193 nm, 248 nm), lai samazinātu izkliedētās gaismas radītos bojājumus.

Kosmiskā un kodolenerģētikas nozare:
Aizsargā pret kaitīgo UV starojumu vidē ar augstu starojuma līmeni, vienlaikus saglabājot optisko caurspīdīgumu.

3. Priekšrocības un ierobežojumi

Priekšrocības:

• Augsta redzamās gaismas caurlaidība (400-700 nm)
• Lieliska izturība pret karstumu un starojumu
• Ilgāks kalpošanas laiks, salīdzinot ar tādiem organiskajiem UV filtriem kā PMMA.

Ierobežojumi:

• vāja UVA bloķēšana; bieži vien nepieciešama līdzdopēšana vai virsmas pārklājumi
• Filtrēšanas veiktspēja ir atkarīga no dopinga viendabīguma, kas prasa precīzu ražošanu.

4. Salīdzinājums ar citiem UV filtru materiāliem

Materiāls	Efektīvais filtrēšanas diapazons	Ierobežojumi
Ar cēriju leģēta kvarca caurule	100-300 nm	Vājš UVA
Standarta kvarca stikls	Zem 200 nm	Neefektīvs attiecībā uz UVC/UVB
Borosilikāta stikls	Zem 300 nm	Zema absorbcija, nepieciešams liels biezums
Organiskie UV filtri	Pielāgojams pēc formulas	Ātra novecošanās, izturība pret zemu temperatūru

Kopsavilkums

Ar cēriju leģētas kvarca caurules ir ideāli piemērotas īso viļņu ultravioletā starojuma (UVC un daļēji UVB) bloķēšanai, jo īpaši augstas temperatūras un liela starojuma vidē. Plašākai aizsardzībai, piemēram, ultravioleto staru aizsegšanai visā diapazonā personīgās higiēnas vai plaša patēriņa lietojumos, ieteicams kombinēt ar citiem materiāliem.