Que comprimentos de onda UV nocivos filtram principalmente os tubos de quartzo dopado com cério?

Ao desenvolver dispositivos médicos ou de esterilização, os engenheiros dão frequentemente prioridade a medidas de segurança contra a exposição nociva de fontes de luz médicas. Esta é considerada uma questão de elevada conformidade durante o desenvolvimento do produto.

No entanto, as opções de materiais de encapsulamento que bloqueiam a radiação UV são limitadas. O material deve permitir uma elevada transmissão de luz visível sem interferir com o desempenho do laser terapêutico, ao mesmo tempo que filtra a radiação UV nociva. Deve também ser durável e resistente a temperaturas e radiações elevadas - por exemplo, os lasers de CO₂ (10.600 nm) e Er:YAG (2940 nm) utilizados na ablação de tumores ou na remoção de cicatrizes funcionam normalmente a 100-300°C, vaporizando o tecido através da absorção intensa por moléculas de água.

Um dos melhores materiais disponíveis comercialmente é o tubo de quartzo dopado com cério, como os oferecidos pela totalquartzworks.com na sua série UV Block Quartz Tube. Estes tubos utilizam iões de cério (Ce³⁺/Ce⁴⁺) para absorver fortemente as bandas UV nocivas.

1. Comprimentos de onda UV filtrados

Tipo UV	Gama de comprimentos de onda	Risco associado	Efeito de filtragem
UVC	100-280 nm	Provoca lesões graves na pele e nos olhos; perturbação do ADN	Absorção elevada, especialmente a 200-280 nm; bloqueio quase total
UVB	280-315 nm	Provoca queimaduras solares e aumenta o risco de cancro da pele	Absorção parcial; efeito forte a partir de 280-300 nm, mais fraco acima de 300 nm
UVA	315-400 nm	Penetra em profundidade, provocando o envelhecimento e a pigmentação da pele	Absorção fraca; frequentemente complementada com revestimentos como o TiO₂

2. Principais aplicações

Dispositivos médicos e de esterilização:
Utilizados como janelas de observação em lâmpadas germicidas (por exemplo, 254 nm), permitindo a transmissão de luz visível e bloqueando a UVC para proteger os utilizadores.

Litografia de semicondutores:
Filtra ondas curtas de UV de lâmpadas de excímero ou de mercúrio (por exemplo, 193 nm, 248 nm) para reduzir os danos causados pela luz difusa.

Indústrias aeroespacial e nuclear:
Protege contra as radiações UV nocivas em ambientes de radiação elevada, mantendo a transparência ótica.

3. Vantagens e limitações

Vantagens:

• Elevada transmissão de luz visível (400-700 nm)
• Excelente resistência ao calor e à radiação
• Vida útil mais longa em comparação com os filtros UV orgânicos como o PMMA

Limitações:

• Fraco bloqueio dos raios UVA; requer frequentemente co-dopagem ou revestimentos de superfície
• O desempenho da filtragem depende da uniformidade da dopagem, exigindo um fabrico preciso

4. Comparação com outros materiais de filtro UV

Material	Gama de filtragem efectiva	Limitações
Tubo de quartzo dopado com cério	100-300 nm	Fraco para a UVA
Vidro de quartzo standard	Inferior a 200 nm	Ineficaz para UVC/UVB
Vidro borossilicato	Inferior a 300 nm	Baixa absorção, necessita de uma espessura elevada
Filtros UV orgânicos	Sintonizável por fórmula	Envelhecimento rápido, resistência a baixas temperaturas

Resumo

Os tubos de quartzo dopado com cério são ideais para bloquear a radiação ultravioleta de ondas curtas (UVC e parte da UVB), particularmente em ambientes de alta temperatura e alta radiação. Para uma proteção mais ampla, como a proteção UV de gama completa em aplicações de cuidados pessoais ou de consumo, recomenda-se a combinação com outros materiais.