Ultraviolettstrahlung

Tragbare Ultraviolettlampe

UV-Strahlung wird auch durch elektrische Lichtbögen erzeugt. Lichtbogenschweißer müssen einen Augenschutz tragen und ihre Haut bedecken, um Photokeratitis und schwere Sonnenbrände zu vermeiden. ⓘ

Ultraviolett (UV) ist eine Form der elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge von 10 nm (mit einer entsprechenden Frequenz von etwa 30 PHz) bis 400 nm (750 THz), kürzer als sichtbares Licht, aber länger als Röntgenstrahlen. UV-Strahlung ist im Sonnenlicht enthalten und macht etwa 10 % der gesamten elektromagnetischen Strahlung der Sonne aus. Sie wird auch von elektrischen Lichtbögen und speziellen Lampen wie Quecksilberdampflampen, Bräunungslampen und Schwarzlicht erzeugt. Obwohl langwelliges Ultraviolett nicht als ionisierende Strahlung gilt, weil seine Photonen nicht die Energie haben, um Atome zu ionisieren, kann es chemische Reaktionen auslösen und viele Stoffe zum Leuchten oder Fluoreszieren bringen. Folglich sind die chemischen und biologischen Wirkungen von UV-Licht größer als einfache Erwärmungseffekte, und viele praktische Anwendungen von UV-Strahlung ergeben sich aus ihren Wechselwirkungen mit organischen Molekülen. ⓘ

Kurzwelliges ultraviolettes Licht schädigt die DNA und sterilisiert Oberflächen, mit denen es in Berührung kommt. Für den Menschen sind Sonnenbräune und Sonnenbrand bekannte Auswirkungen der Exposition der Haut gegenüber UV-Licht, zusammen mit einem erhöhten Risiko für Hautkrebs. Die Menge des von der Sonne erzeugten UV-Lichts bedeutet, dass die Erde nicht in der Lage wäre, Leben auf dem Festland zu erhalten, wenn der größte Teil dieses Lichts nicht von der Atmosphäre gefiltert würde. Das energiereichere, kurzwelligere "extreme" UV unter 121 nm ionisiert die Luft so stark, dass es absorbiert wird, bevor es den Boden erreicht. Ultraviolettes Licht (insbesondere UVB) ist jedoch auch für die Bildung von Vitamin D bei den meisten Landwirbeltieren, einschließlich des Menschen, verantwortlich. Das UV-Spektrum hat also sowohl nützliche als auch schädliche Auswirkungen auf das Leben. ⓘ

Die untere Wellenlängengrenze des menschlichen Sehvermögens wird üblicherweise mit 400 nm angegeben, d. h. ultraviolette Strahlen sind für den Menschen unsichtbar, auch wenn er manchmal Licht mit kürzerer Wellenlänge wahrnehmen kann als diese. Insekten, Vögel und einige Säugetiere können Nah-UV (NUV) sehen (d. h. etwas kürzere Wellenlängen als die, die Menschen sehen können). ⓘ

Sichtbarkeit

Ultraviolettstrahlung wird vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen, da sie schon vorher komplett von der Augenlinse absorbiert wird. Dabei ist der Übergang von Violett zu Ultraviolett individuell bedingt fließend. Patienten, die nach Unfällen oder chirurgischen Eingriffen ihre Linsen verloren hatten, beschrieben Ultraviolettstrahlung als weißliches, „milchiges“ Blau-Violett. Die absorbierende Linse schützt wahrscheinlich die Netzhaut vor Schäden, da andernfalls der relativ lang lebende Mensch erblinden könnte. Eine auffällige Änderung der Wahrnehmung im Grenzbereich Violett/UV kann nach dem Linsentausch im Ergebnis der Operation am Grauen Star der Linse durch eine Intraokularlinse bemerkt werden. Auch scheint es einen Zusammenhang mit der Sehschärfe zu geben: Tierarten, deren Linsen weniger Ultraviolettstrahlung durchdringen lassen, sehen schärfer und genauer. Manche Tiere (Insekten, Vögel, Fische, Reptilien) können sie teilweise wahrnehmen. Nach Untersuchungen von 2014 lassen die Linsen Ultraviolettstrahlung von deutlich mehr Tieren als bislang angenommen durch, auch jene von Hund und Katze. Ob sie wirklich Ultraviolettstrahlung sehen können, muss in weiteren Untersuchungen erforscht werden. ⓘ

Unterhalb einer Wellenlänge von 200 nm ist die Energie eines Strahlungsquants ausreichend hoch, um Elektronen aus Atomen oder Molekülen zu lösen, also zu ionisieren. Wie bei Gamma- und Röntgenstrahlung wird daher kurzwellige Ultraviolettstrahlung unterhalb 200 nm als ionisierende Strahlung bezeichnet. ⓘ

Ultraviolette Strahlen sind für die meisten Menschen unsichtbar. Die Linse des menschlichen Auges blockiert die meisten Strahlen im Wellenlängenbereich von 300-400 nm; kürzere Wellenlängen werden von der Hornhaut blockiert. Auch die Farbrezeptoren des Menschen sind nicht an ultraviolette Strahlen angepasst. Dennoch sind die Photorezeptoren der Netzhaut empfindlich für Nah-UV, und Menschen ohne Linse (ein Zustand, der als Aphakie bekannt ist) nehmen Nah-UV als weißlich-blau oder weißlich-violett wahr. Unter bestimmten Bedingungen können Kinder und junge Erwachsene ultraviolettes Licht bis zu einer Wellenlänge von etwa 310 nm sehen. Nah-UV-Strahlung ist für Insekten, einige Säugetiere und einige Vögel sichtbar. Vögel verfügen über einen vierten Farbrezeptor für ultraviolette Strahlen; in Verbindung mit Augenstrukturen, die mehr UV durchlassen, können kleinere Vögel "echtes" UV sehen. ⓘ

Geschichte und Entdeckung

"Ultraviolett" bedeutet "jenseits von Violett" (von lateinisch ultra, "jenseits"), wobei Violett die Farbe mit den höchsten Frequenzen des sichtbaren Lichts ist. Ultraviolett hat eine höhere Frequenz (also eine kürzere Wellenlänge) als violettes Licht. ⓘ

Die UV-Strahlung wurde 1801 entdeckt, als der deutsche Physiker Johann Wilhelm Ritter beobachtete, dass unsichtbare Strahlen knapp jenseits des violetten Endes des sichtbaren Spektrums mit Silberchlorid getränktes Papier schneller verdunkelten als violettes Licht selbst. Er nannte sie "(de-)oxidierende Strahlen", um die chemische Reaktivität zu betonen und sie von den "Wärmestrahlen" zu unterscheiden, die im Jahr zuvor am anderen Ende des sichtbaren Spektrums entdeckt worden waren. Der einfachere Begriff "chemische Strahlen" wurde bald darauf übernommen und blieb während des gesamten 19. Jahrhunderts gebräuchlich, obwohl einige meinten, diese Strahlung sei völlig anders als Licht (insbesondere John William Draper, der sie "tithonische Strahlen" nannte). Die Bezeichnungen "chemische Strahlen" und "Wärmestrahlen" wurden schließlich zugunsten von ultravioletter bzw. infraroter Strahlung fallen gelassen. Im Jahr 1878 wurde die sterilisierende Wirkung von kurzwelligem Licht durch Abtötung von Bakterien entdeckt. Bis 1903 war bekannt, dass die wirksamsten Wellenlängen bei etwa 250 nm lagen. Im Jahr 1960 wurde die Wirkung ultravioletter Strahlung auf die DNA nachgewiesen. ⓘ

Die Entdeckung der ultravioletten Strahlung mit Wellenlängen unter 200 nm, die als "Vakuum-Ultraviolett" bezeichnet wird, weil sie stark vom Sauerstoff in der Luft absorbiert wird, wurde 1893 von dem deutschen Physiker Victor Schumann gemacht. ⓘ

Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die heilende Wirkung der künstlichen UV-Strahlung entdeckt. So berichtete der österreichische Arzt Gustav Kaiser (1871–1954), der sich in Würzburg mit elektrotherapeutischen Studien beschäftigt hatte, in der Vollversammlung der Gesellschaft der Ärzte in Wien im Februar 1902 über den Selbstversuch mit einer UV-Glühlampe, mit deren Hilfe er die Gesundung einer nicht heilen wollenden Wunde erreichte. Eine an Tuberkulose erkrankte Patientin soll nach dem vorliegenden Bericht mittels des „blauen Lichts“ in vier Wochen geheilt worden sein. Ermutigt durch diese Erfolge dehnte Kaiser seine Versuche mit einer Hohllinse auf Hautkrankheiten aus, wobei er ebenfalls günstige Ergebnisse erzielte. Er zog daraus den Schluss, dass die UV-Strahlung keimtötend wirkt. ⓘ

Untertypen

Das elektromagnetische Spektrum der ultravioletten Strahlung (UVR), das im weitesten Sinne als 10-400 Nanometer definiert ist, kann in eine Reihe von Bereichen unterteilt werden, die in der ISO-Norm ISO 21348 empfohlen werden:

Name	Abkürzung	Wellenlänge (nm)	Photonenenergie (eV, aJ)	Anmerkungen/alternative Bezeichnungen ⓘ
Ultraviolett A	UV-A	315–400	3.10–3.94,0.497–0.631	Langwelliges UV, schwarzes Licht, das nicht von der Ozonschicht absorbiert wird: weiches UV.
Ultraviolett B	UV-B	280–315	3.94–4.43,0.631–0.710	Mittelwelliges UV, das größtenteils von der Ozonschicht absorbiert wird: mittleres UV; Dorno-Strahlung.
Ultraviolett C	UV-C	200–280	4.43–12.4,0.710–1.987	Kurzwelliges UV, keimtötendes UV, ionisierende Strahlung kürzerer Wellenlängen, vollständig von der Ozonschicht und der Atmosphäre absorbiert: hartes UV.
Nahes Ultraviolett	N-UV	300–400	3.10–4.13,0.497–0.662	Sichtbar für Vögel, Insekten und Fische.
Mittleres Ultraviolett	M-UV	200–300	4.13–6.20,0.662–0.993
Fernes Ultraviolett	F-UV	122–200	6.20–10.16,0.993–1.628	Ionisierende Strahlung bei kürzeren Wellenlängen.
Wasserstoff Lyman-alpha	H Lyman-α	121–122	10.16–10.25,1.628–1.642	Spektrallinie bei 121,6 nm, 10,20 eV.
Extrem ultraviolett	E-UV	10–121	10.25–124,1.642–19.867	Vollständig ionisierende Strahlung nach einigen Definitionen; wird von der Atmosphäre vollständig absorbiert.
Vakuum-Ultraviolett	V-UV	100–200	6.20–124,0.993–19.867	Starke Absorption durch atmosphärischen Sauerstoff, obwohl sich Wellenlängen von 150-200 nm durch Stickstoff ausbreiten können.

Mehrere Festkörper- und Vakuumgeräte wurden für den Einsatz in verschiedenen Bereichen des UV-Spektrums erforscht. Viele Ansätze zielen darauf ab, Geräte zur Erkennung von sichtbarem Licht anzupassen, aber diese können unter unerwünschten Reaktionen auf sichtbares Licht und verschiedenen Instabilitäten leiden. Ultraviolettes Licht kann durch geeignete Photodioden und Photokathoden nachgewiesen werden, die so angepasst werden können, dass sie für verschiedene Teile des UV-Spektrums empfindlich sind. Es gibt auch empfindliche UV-Photomultiplier. Spektrometer und Radiometer werden für die Messung von UV-Strahlung hergestellt. Siliziumdetektoren werden für das gesamte Spektrum verwendet. ⓘ

Vakuum-UV-Wellenlängen (kürzer als 200 nm) werden von molekularem Sauerstoff in der Luft stark absorbiert, während sich die längeren Wellenlängen um 150-200 nm durch Stickstoff ausbreiten können. Wissenschaftliche Instrumente können daher diesen Spektralbereich nutzen, indem sie in einer sauerstofffreien Atmosphäre (in der Regel reiner Stickstoff) betrieben werden, ohne dass kostspielige Vakuumkammern erforderlich sind. Bedeutende Beispiele sind 193-nm-Photolithographiegeräte (für die Halbleiterherstellung) und Zirkulardichroismus-Spektrometer. ⓘ

Die Technologie für VUV-Instrumente wurde viele Jahrzehnte lang weitgehend von der Sonnenastronomie vorangetrieben. Zwar können Optiken eingesetzt werden, um unerwünschtes sichtbares Licht, das den VUV-Bereich verunreinigt, zu entfernen, aber im Allgemeinen können Detektoren durch ihre Reaktion auf Nicht-VUV-Strahlung eingeschränkt werden, und die Entwicklung von sonnenblinden Geräten war ein wichtiges Forschungsgebiet. Festkörperbauelemente mit großer Lücke oder Vakuumbauelemente mit Photokathoden mit hohem Abschneidegrad können im Vergleich zu Siliziumdioden attraktiv sein. ⓘ

Extremes UV (EUV oder manchmal XUV) ist durch einen Übergang in der Physik der Wechselwirkung mit Materie gekennzeichnet. Wellenlängen, die länger als etwa 30 nm sind, wechselwirken hauptsächlich mit den äußeren Valenzelektronen der Atome, während Wellenlängen, die kürzer sind, hauptsächlich mit den Elektronen der inneren Schale und den Kernen wechselwirken. Das lange Ende des EUV-Spektrums ist durch eine auffällige He⁺-Spektrallinie bei 30,4 nm gekennzeichnet. EUV wird von den meisten bekannten Materialien stark absorbiert, aber es ist möglich, Mehrschichtoptiken zu synthetisieren, die bis zu etwa 50 % der EUV-Strahlung bei normalem Einfall reflektieren. Diese Technologie wurde in den 1990er Jahren von den Höhenforschungsraketen NIXT und MSSTA entwickelt und zur Herstellung von Teleskopen für die Sonnenbeobachtung verwendet. Siehe auch den Satelliten Extreme Ultraviolet Explorer. ⓘ

Ozongehalt in verschiedenen Höhenlagen (DU/km) und Blockierung verschiedener Banden der ultravioletten Strahlung: Im Wesentlichen wird das gesamte UVC durch zweiatomigen Sauerstoff (100-200 nm) oder durch Ozon (dreiatomiger Sauerstoff) (200-280 nm) in der Atmosphäre blockiert. Die Ozonschicht blockiert dann den größten Teil der UVB-Strahlung. UVA hingegen wird durch Ozon kaum beeinträchtigt und erreicht zum größten Teil den Boden. UVA macht fast das gesamte UV-Licht aus, das die Erdatmosphäre durchdringt. ⓘ

In einigen Quellen wird zwischen "hartem UV" und "weichem UV" unterschieden. In der Astrophysik kann die Grenze beispielsweise bei der Lyman-Grenze (Wellenlänge 91,2 nm) liegen, wobei "hartes UV" energiereicher ist; dieselben Begriffe können auch in anderen Bereichen wie der Kosmetologie, der Optoelektronik usw. verwendet werden. Die Zahlenwerte für die Grenze zwischen hartem und weichem UV stimmen selbst in ähnlichen wissenschaftlichen Bereichen nicht unbedingt überein; in einer Veröffentlichung aus dem Bereich der angewandten Physik wurde beispielsweise eine Grenze von 190 nm zwischen hartem und weichem UV verwendet. ⓘ

Sonnen-Ultraviolett

Sehr heiße Objekte emittieren UV-Strahlung (siehe Strahlung von schwarzen Körpern). Die Sonne emittiert ultraviolette Strahlung bei allen Wellenlängen, einschließlich des extremen Ultraviolett, wo sie bei 10 nm in die Röntgenstrahlung übergeht. Extrem heiße Sterne emittieren proportional mehr UV-Strahlung als die Sonne. Das Sonnenlicht im Weltraum am oberen Rand der Erdatmosphäre (siehe Sonnenkonstante) besteht zu etwa 50 % aus Infrarotlicht, zu 40 % aus sichtbarem Licht und zu 10 % aus ultraviolettem Licht, was einer Gesamtintensität von etwa 1400 W/m² im Vakuum entspricht. ⓘ

Die Atmosphäre blockiert etwa 77 % des UV-Lichts der Sonne, wenn die Sonne am höchsten am Himmel steht (im Zenit), wobei die Absorption bei kürzeren UV-Wellenlängen zunimmt. Am Boden, wenn die Sonne im Zenit steht, besteht das Sonnenlicht zu 44 % aus sichtbarem Licht, zu 3 % aus ultravioletter Strahlung und zum Rest aus Infrarotstrahlung. Von der ultravioletten Strahlung, die die Erdoberfläche erreicht, entfallen mehr als 95 % auf die längeren UVA-Wellenlängen, der kleine Rest auf UVB. Fast kein UVC erreicht die Erdoberfläche. Der Anteil der UVB-Strahlung, der nach dem Durchgang durch die Atmosphäre in der UV-Strahlung verbleibt, hängt stark von der Bewölkung und den atmosphärischen Bedingungen ab. An "teilweise bewölkten" Tagen sind blaue Himmelsbereiche zwischen den Wolken ebenfalls Quellen von (gestreutem) UVA und UVB, die durch Rayleigh-Streuung auf die gleiche Weise entstehen wie das sichtbare blaue Licht aus diesen Himmelsbereichen. UVB spielt auch eine wichtige Rolle bei der Pflanzenentwicklung, da es die meisten Pflanzenhormone beeinflusst. Bei vollständiger Bewölkung hängt die Absorption durch Wolken stark von der Wolkendicke und dem Breitengrad ab, wobei es keine eindeutigen Messungen gibt, die die spezifische Dicke und die Absorption von UVB miteinander in Beziehung setzen. ⓘ

Die kürzeren UVC-Bänder sowie die noch energiereichere UV-Strahlung der Sonne werden von Sauerstoff absorbiert und bilden das Ozon in der Ozonschicht, wenn einzelne Sauerstoffatome, die bei der UV-Photolyse von Dioxygen entstehen, mit mehr Dioxygen reagieren. Die Ozonschicht ist besonders wichtig, da sie den größten Teil der UVB-Strahlung und den verbleibenden Teil der UVC-Strahlung blockiert, der nicht bereits durch den normalen Sauerstoff in der Luft blockiert wird. ⓘ

Ultraviolettstrahlung ist im kurzwelligen Anteil der Sonnenstrahlung enthalten. Wegen der Absorption in der Erdatmosphäre (besonders in der Ozonschicht) dringt UV-A- und wenig UV-B-Strahlung mit einer Wellenlänge oberhalb 300 nm bis zur Erdoberfläche vor und ist dort messbar (siehe Solares UV-Messnetz). Bestimmte Gase, insbesondere FCKW, wirken durch das Sonnen-UV auf die Ozonbindung und verschieben das Gleichgewicht in der Ozonschicht, das Ergebnis ist das Ozonloch, wobei die UV-B-Exposition der Erdoberfläche zunimmt. ⓘ

Auch andere kosmische Objekte wie Pulsare, hochangeregte Gasmassen sowie die meisten Fixsterne senden UV-Strahlung aus. Weiterhin enthält Polarlicht eine Ultraviolettstrahlung. Natürliche irdische Ultraviolettquellen sind Gewitterblitze und Elmsfeuer. ⓘ

Blocker, Absorber und Fenster

Ultraviolettabsorber sind Moleküle, die in organischen Materialien (Polymere, Farben usw.) verwendet werden, um UV-Strahlung zu absorbieren und so den UV-Abbau (Photooxidation) eines Materials zu verringern. Die Absorber selbst können sich mit der Zeit abbauen, so dass eine Überwachung des Absorbergehalts in verwitterten Materialien erforderlich ist. ⓘ

In Sonnenschutzmitteln sind Inhaltsstoffe, die UVA/UVB-Strahlen absorbieren, wie Avobenzon, Oxybenzon und Octylmethoxycinnamat, organische chemische Absorber oder "Blocker". Sie stehen im Gegensatz zu anorganischen Absorbern/Blockern" von UV-Strahlung wie Ruß, Titandioxid und Zinkoxid. ⓘ

Bei Kleidung gibt der UV-Schutzfaktor (UPF) das Verhältnis von sonnenbrandverursachender UV-Strahlung ohne und mit dem Schutz des Stoffes an, ähnlich wie der Lichtschutzfaktor (LSF) bei Sonnenschutzmitteln. Standard-Sommertextilien haben einen UPF von etwa 6, was bedeutet, dass etwa 20 % der UV-Strahlen durchgelassen werden. ⓘ

In der Glasmalerei schwebende Nanopartikel verhindern, dass UV-Strahlen chemische Reaktionen auslösen, die die Farben des Bildes verändern. Eine Reihe von Buntglas-Farbreferenzchips soll zur Kalibrierung der Farbkameras für die ESA-Marsrover-Mission 2019 verwendet werden, da sie durch die hohe UV-Belastung auf der Marsoberfläche nicht verblassen werden. ⓘ

Gewöhnliches Kalknatronglas, wie z. B. Fensterglas, ist teilweise transparent für UVA, aber undurchsichtig für kürzere Wellenlängen. Es lässt etwa 90 % des Lichts über 350 nm durch, blockiert aber über 90 % des Lichts unter 300 nm. Eine Studie ergab, dass Autoscheiben 3-4 % der UV-Strahlung aus der Umgebung durchlassen, vor allem, wenn die UV-Strahlung größer als 380 nm ist. Andere Arten von Autoscheiben können die Durchlässigkeit für UV-Strahlen über 335 nm verringern. Quarzglas kann, je nach Qualität, sogar für UV-Wellenlängen im Vakuum durchlässig sein. Kristalliner Quarz und einige Kristalle wie CaF₂ und MgF₂ sind bis zu einer Wellenlänge von 150 nm oder 160 nm gut durchlässig. ⓘ

Woods-Glas ist ein tiefviolett-blaues Barium-Natrium-Silikatglas mit etwa 9 % Nickeloxid, das im Ersten Weltkrieg entwickelt wurde, um sichtbares Licht für verdeckte Kommunikation zu blockieren. Es ermöglicht sowohl die Kommunikation im infraroten Tageslicht als auch im ultravioletten Nachtbereich, da es zwischen 320 nm und 400 nm sowie im längeren infraroten und kaum sichtbaren roten Wellenlängenbereich transparent ist. Die maximale UV-Durchlässigkeit liegt bei 365 nm, einer der Wellenlängen von Quecksilberlampen. ⓘ

Künstliche Quellen

"Schwarzlicht"

Zwei Schwarzlicht-Leuchtstoffröhren, die in Gebrauch sind. Die längere Röhre ist eine F15T8/BLB 18 Zoll, 15 Watt, die im unteren Bild in einer Standard-Leuchtstoffröhre gezeigt wird. Die kürzere Röhre ist eine F8T5/BLB 12 Zoll, 8 Watt, die in einem tragbaren batteriebetriebenen Schwarzlicht verwendet wird, das als Urindetektor für Haustiere verkauft wird. ⓘ

Eine Schwarzlichtlampe emittiert langwellige UV-A-Strahlung und wenig sichtbares Licht. Leuchtstoff-Schwarzlichtlampen funktionieren ähnlich wie andere Leuchtstofflampen, verwenden jedoch einen Leuchtstoff auf der Innenseite der Röhre, der UV-A-Strahlung anstelle von sichtbarem Licht aussendet. Einige Lampen verwenden einen tief bläulich-violetten optischen Filter aus Woods-Glas, der fast das gesamte sichtbare Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 400 Nanometern blockiert. Das violette Leuchten dieser Röhren ist nicht das ultraviolette Licht selbst, sondern das sichtbare violette Licht aus der 404-nm-Spektrallinie des Quecksilbers, das durch die Beschichtung herausgefiltert wird. Andere Schwarzlichtlampen verwenden einfaches Glas anstelle des teureren Woods-Glases, so dass sie im Betrieb hellblau erscheinen. ⓘ

Es werden auch Glühlampen-Schwarzlichter hergestellt, bei denen eine Filterbeschichtung auf der Hülle einer Glühbirne verwendet wird, die sichtbares Licht absorbiert (siehe Abschnitt unten). Diese sind billiger, aber sehr ineffizient, da sie nur einen kleinen Bruchteil ihrer Leistung als UV-Licht abgeben. Quecksilberdampf-Schwarzlichter mit einer Leistung von bis zu 1 kW mit UV-emittierendem Phosphor und einer Hülle aus Woods-Glas werden für Theater- und Konzertveranstaltungen verwendet. ⓘ

Schwarzlicht wird bei Anwendungen eingesetzt, bei denen sichtbares Fremdlicht auf ein Minimum reduziert werden muss; hauptsächlich zur Beobachtung der Fluoreszenz, dem farbigen Leuchten, das viele Substanzen abgeben, wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden. UV-A-/UV-B-Strahler werden auch für andere spezielle Zwecke verkauft, z. B. für Bräunungslampen und die Reptilienzucht. ⓘ

Schwarzlichtleuchtstofflampen ⓘ

Schwarzlicht ist die umgangssprachliche Bezeichnung für UV-A-Strahlung, die durch spezielle Lampen mit UV-A Filter erzeugt wird. Üblich sind als Quelle Gasentladungsröhren, die mit speziellen Leuchtstoffen ausgerüstet sind, um Ultraviolettstrahlung bei 350 nm oder 370 nm mit nur geringem Anteil an sichtbarem Licht abzugeben. Weitere übliche Schwarzlichtquellen sind Leuchtdioden (LED) basierend auf den Verbindungshalbleitern Aluminiumnitrid oder Aluminiumgalliumnitrid. Letzterer stellt eine Legierung von Aluminiumnitrid mit Galliumnitrid dar und erlaubt es, über das Mischungsverhältnis dieser beiden Substanzen die konkrete Wellenlänge im Ultraviolettbereich einzustellen. Schwarzlicht kann weiters, mit schlechtem Wirkungsgrad, auch durch Glühlampen mit einem das sichtbare Licht absorbierenden Glaskolben mit Nickeloxidschicht erzeugt werden. ⓘ

„Schwarzlicht“ wird oft für Showeffekte in abgedunkelten Räumen eingesetzt, wie Diskotheken, bei Zauberveranstaltungen oder auch für Schwarzlichttheater. Die Strahlung regt fluoreszierende Stoffe zum Leuchten an, und da helles Licht vermieden wird, wirken sich die Leuchteffekte besonders aus, wie dies bei Textilien, Papieren, künstlichen Zähnen und anderen Materialien mit optischen Aufhellern auffällt. ⓘ

Anwendungen sind ebenfalls das Sichtbarmachen von Sicherheitsmerkmalen auf Dokumenten, wie Ausweispapieren oder Fahrscheinen, die Echtheitsprüfung von Zahlungsmitteln und die „Neon-Stempel“ am Handrücken als „Eintrittskarte“ in ein Konzert oder als Eigentümermarkierung auf einem Kunstobjekt (gegen Diebstahl). ⓘ

Das Wort Schwarzlicht wird im Zusammenhang mit der Verkehrs-Geschwindigkeitsüberwachung auch für Identifizierungstechnik im nichtsichtbaren Spektralbereich benutzt. Dabei handelt es sich allerdings nicht um den Ultraviolettbereich, sondern um die Schwarz- oder Dunkelblitz genannte Technik aus der Infrarotfotografie. ⓘ

Kurzwellige ultraviolette Lampen

Keimtötende 9-Watt-UV-Lampe in Kompaktleuchtstofflampenform (CF)

Gewerbliche Keimtötungslampe in einer Metzgerei ⓘ

Kurzwellige UV-Lampen werden aus einer Leuchtstoffröhre ohne Phosphorbeschichtung hergestellt, die aus Quarzglas oder Vycor besteht, da gewöhnliches Glas UV-C absorbiert. Diese Lampen emittieren ultraviolettes Licht mit zwei Spitzen im UV-C-Bereich bei 253,7 nm und 185 nm, die auf das Quecksilber in der Lampe zurückzuführen sind, sowie etwas sichtbares Licht. 85 % bis 90 % des von diesen Lampen erzeugten UV-Lichts liegt bei 253,7 nm, während nur 5-10 % bei 185 nm liegen. Die Quarzglasröhre lässt die Strahlung von 253,7 nm durch, blockiert aber die Wellenlänge von 185 nm. Solche Röhren haben die zwei- bis dreifache UV-C-Leistung einer normalen Leuchtstoffröhre. Diese Niederdrucklampen haben einen typischen Wirkungsgrad von ca. 30-40 %, d. h. für je 100 Watt Strom, den die Lampe verbraucht, erzeugen sie ca. 30-40 Watt UV-Gesamtleistung. Aufgrund der anderen Spektrallinien des Quecksilbers geben sie auch bläulich-weißes sichtbares Licht ab. Diese "keimtötenden" Lampen werden in großem Umfang zur Desinfektion von Oberflächen in Labors und in der Lebensmittelindustrie sowie zur Desinfektion der Wasserversorgung eingesetzt. ⓘ

Glühlampen

Schwarzlicht"-Glühlampen bestehen ebenfalls aus einer Glühbirne mit einer Filterschicht, die das meiste sichtbare Licht absorbiert. Halogenlampen mit Quarzglasumhüllung werden als preiswerte UV-Lichtquellen im nahen UV-Bereich, von 400 bis 300 nm, in einigen wissenschaftlichen Instrumenten verwendet. Aufgrund ihres Schwarzkörperspektrums ist eine Glühlampe eine sehr ineffiziente Ultraviolettquelle, die nur einen Bruchteil ihrer Energie als UV abgibt. ⓘ

Gasentladungslampen

Spezialisierte UV-Gasentladungslampen, die verschiedene Gase enthalten, erzeugen UV-Strahlung in bestimmten Spektrallinien für wissenschaftliche Zwecke. Argon- und Deuteriumbogenlampen werden häufig als stabile Quellen verwendet, entweder ohne Fenster oder mit verschiedenen Fenstern wie Magnesiumfluorid. Sie sind häufig die Emissionsquellen in UV-Spektroskopiegeräten für die chemische Analyse. ⓘ

Andere UV-Quellen mit kontinuierlichen Emissionsspektren sind Xenonbogenlampen (die häufig als Sonnenlichtsimulatoren verwendet werden), Deuteriumbogenlampen, Quecksilber-Xenonbogenlampen und Metallhalogenidbogenlampen. ⓘ

Die Excimer-Lampe, eine in den frühen 2000er Jahren entwickelte UV-Quelle, wird zunehmend in wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt. Sie hat die Vorteile einer hohen Intensität, eines hohen Wirkungsgrads und des Betriebs in einer Vielzahl von Wellenlängenbereichen bis ins Vakuum-Ultraviolett. ⓘ

Ultraviolette LEDs

Eine 380-Nanometer-UV-LED bringt einige gängige Haushaltsgegenstände zum Fluoreszieren. ⓘ

Licht emittierende Dioden (LEDs) können so hergestellt werden, dass sie Strahlung im ultravioletten Bereich aussenden. Nach erheblichen Fortschritten in den vorangegangenen fünf Jahren waren 2019 UV-A-LEDs mit einer Wellenlänge von 365 nm und mehr verfügbar, die bei einer Leistung von 1,0 W einen Wirkungsgrad von 50 % aufweisen. Derzeit sind die gängigsten Typen von UV-LEDs mit einer Wellenlänge von 395 nm und 365 nm erhältlich, die beide zum UV-A-Spektrum gehören. Bei der Wellenlänge der UV-LEDs ist die Nennwellenlänge die Spitzenwellenlänge, die die LEDs abgeben. Es gibt sowohl Licht mit höheren als auch mit niedrigeren Wellenlängen in der Nähe der Spitzenwellenlänge, was wichtig ist, wenn man sie für bestimmte Zwecke einsetzen will. ⓘ

Die billigeren und gebräuchlicheren 395-nm-UV-LEDs liegen viel näher am sichtbaren Spektrum, und die LEDs arbeiten nicht nur bei ihrer Spitzenwellenlänge, sondern geben auch eine violette Farbe ab und emittieren kein reines UV-Licht, im Gegensatz zu anderen UV-LEDs, die tiefer im Spektrum liegen. Solche LEDs werden zunehmend für Anwendungen wie UV-Härtung, Aufladung von im Dunkeln leuchtenden Objekten wie Gemälden oder Spielzeug eingesetzt und erfreuen sich großer Beliebtheit bei einem als Retrobrighting bekannten Verfahren, das den Prozess der Aufarbeitung/Bleichung alter Kunststoffe beschleunigt, sowie bei tragbaren Taschenlampen zum Aufspüren von Falschgeld und Körperflüssigkeiten und sind bereits bei Digitaldruckanwendungen und inerten UV-Härtungsumgebungen erfolgreich. Leistungsdichten von annähernd 3 W/cm² (30 kW/m²) sind jetzt möglich, und dies in Verbindung mit den jüngsten Entwicklungen von Fotoinitiatoren und Harzformulierern macht eine Ausweitung von LED-gehärteten UV-Materialien wahrscheinlich. ⓘ

Die Entwicklung von UV-C-LEDs schreitet rasch voran, doch sind möglicherweise Tests erforderlich, um die Wirksamkeit der Desinfektion zu überprüfen. Für die großflächige Desinfektion werden nicht-LED-UV-Quellen genannt, die als keimtötende Lampen bekannt sind. Sie werden auch als Linienquellen verwendet, um Deuteriumlampen in Flüssigchromatographiegeräten zu ersetzen. ⓘ

Ultraviolett-Laser

Gaslaser, Laserdioden und Festkörperlaser können so hergestellt werden, dass sie ultraviolette Strahlen emittieren, und es gibt Laser, die den gesamten UV-Bereich abdecken. Der Stickstoffgaslaser nutzt die elektronische Anregung von Stickstoffmolekülen, um einen Strahl zu emittieren, der hauptsächlich aus UV-Strahlung besteht. Die stärksten ultravioletten Linien liegen bei einer Wellenlänge von 337,1 nm und 357,6 nm. Eine andere Art von Hochleistungs-Gaslasern sind Excimer-Laser. Sie sind weit verbreitete Laser, die im ultravioletten und vakuum-ultravioletten Wellenlängenbereich emittieren. Gegenwärtig werden UV-Argonfluorid-Excimerlaser, die bei 193 nm arbeiten, routinemäßig bei der Herstellung integrierter Schaltkreise durch Photolithographie eingesetzt. Die derzeitige Wellenlängengrenze für die Produktion von kohärentem UV liegt bei etwa 126 nm, was für den Ar₂*-Excimerlaser charakteristisch ist. ⓘ

Direkt UV-emittierende Laserdioden sind bei 375 nm erhältlich. UV-diodengepumpte Festkörperlaser wurden mit Cer-dotierten Lithium-Strontium-Aluminium-Fluorid-Kristallen (Ce:LiSAF) demonstriert, einem Verfahren, das in den 1990er Jahren am Lawrence Livermore National Laboratory entwickelt wurde. Wellenlängen kürzer als 325 nm werden kommerziell in diodengepumpten Festkörperlasern erzeugt. Ultraviolettlaser können auch durch Frequenzumwandlung von Lasern mit niedrigeren Frequenzen hergestellt werden. ⓘ

Ultraviolettlaser finden Anwendung in der Industrie (Lasergravur), in der Medizin (Dermatologie und Keratektomie), in der Chemie (MALDI), in der sicheren Kommunikation unter freiem Himmel, in der Informatik (optische Speicherung) und bei der Herstellung integrierter Schaltkreise. ⓘ

Abstimmbares Vakuum-Ultraviolett (VUV)

Der vakuum-ultraviolette (V-UV) Bereich (100-200 nm) kann durch nichtlineare 4-Wellen-Mischung in Gasen durch Summen- oder Differenzfrequenzmischung von 2 oder mehr Lasern mit längeren Wellenlängen erzeugt werden. Die Erzeugung erfolgt im Allgemeinen in Gasen (z. B. Krypton, Wasserstoff, die bei 193 nm eine Zwei-Photonen-Resonanz aufweisen) oder Metalldämpfen (z. B. Magnesium). Indem man einen der Laser abstimmbar macht, kann der V-UV abgestimmt werden. Wenn einer der Laser mit einem Übergang im Gas oder Dampf in Resonanz ist, wird die V-UV-Produktion verstärkt. Allerdings erzeugen Resonanzen auch eine Wellenlängendispersion, so dass die Phasenanpassung den abstimmbaren Bereich der Wellenmischung einschränken kann. Die Differenzfrequenzmischung (d. h. f₁ + f₂ - f₃) hat gegenüber der Summenfrequenzmischung den Vorteil, dass die Phasenanpassung eine bessere Abstimmung ermöglicht. ⓘ

Insbesondere die Differenzfrequenzmischung von zwei Photonen eines ArF-Excimerlasers (193 nm) mit einem abstimmbaren Laser im sichtbaren oder nahen IR-Bereich in Wasserstoff oder Krypton ermöglicht eine resonanzverstärkte Abstimmung im V-UV-Bereich von 100 nm bis 200 nm. In der Praxis begrenzt der Mangel an geeigneten Gas-/Dampfzellen-Fenstermaterialien oberhalb der Lithiumfluorid-Cut-off-Wellenlänge den Abstimmbereich auf mehr als 110 nm. Abstimmbare V-UV-Wellenlängen bis hinunter zu 75 nm wurden mit fensterlosen Konfigurationen erreicht. ⓘ

Plasma- und Synchrotronquellen für extremes UV

Laser wurden zur indirekten Erzeugung nicht kohärenter extremer UV-Strahlung (E-UV) bei 13,5 nm für die extreme Ultraviolettlithografie verwendet. Die UV-Strahlung wird nicht durch den Laser, sondern durch Elektronenübergänge in einem extrem heißen Zinn- oder Xenonplasma erzeugt, das durch einen Excimerlaser angeregt wird. Diese Technik erfordert kein Synchrotron, kann aber UV am Rande des Röntgenspektrums erzeugen. Synchrotron-Lichtquellen können auch alle Wellenlängen des UV erzeugen, einschließlich derjenigen an der Grenze des UV- und Röntgenspektrums bei 10 nm. ⓘ

Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Die Auswirkungen der ultravioletten Strahlung auf die menschliche Gesundheit haben Auswirkungen auf die Risiken und den Nutzen der Sonnenexposition und sind auch mit Themen wie Leuchtstofflampen und Gesundheit verknüpft. Eine zu starke Sonnenexposition kann schädlich sein, in Maßen ist die Sonnenexposition jedoch nützlich. ⓘ

Nützliche Wirkungen

UV-Licht (insbesondere UV-B) veranlasst den Körper zur Produktion von Vitamin D, das lebenswichtig ist. Der Mensch braucht eine gewisse UV-Strahlung, um einen ausreichenden Vitamin-D-Spiegel aufrechtzuerhalten. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation:

Es besteht kein Zweifel, dass ein wenig Sonnenlicht gut für Sie ist! Aber 5 bis 15 Minuten gelegentlicher Sonneneinstrahlung auf Hände, Gesicht und Arme zwei- bis dreimal pro Woche während der Sommermonate reichen aus, um den Vitamin-D-Spiegel hoch zu halten. ⓘ

Vitamin D kann auch über die Nahrung und Nahrungsergänzungsmittel aufgenommen werden. Eine übermäßige Sonnenexposition hat jedoch schädliche Auswirkungen. ⓘ

Vitamin D fördert die Bildung von Serotonin. Die Produktion von Serotonin steht in direktem Verhältnis zu der Menge an hellem Sonnenlicht, die der Körper erhält. Es wird angenommen, dass Serotonin dem Menschen Glücksgefühle, Wohlbefinden und Gelassenheit vermittelt. ⓘ

Hautkrankheiten

UV-Strahlen können auch zur Behandlung bestimmter Hautkrankheiten eingesetzt werden. Die moderne Phototherapie wurde erfolgreich zur Behandlung von Schuppenflechte, Ekzemen, Gelbsucht, Vitiligo, atopischer Dermatitis und lokalisierter Sklerodermie eingesetzt. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass UV-Licht, insbesondere UV-B-Strahlung, bei Keratinozyten, dem häufigsten Hautzelltyp, eine Unterbrechung des Zellzyklus bewirkt. Daher kann die Sonnenlichttherapie ein Kandidat für die Behandlung von Krankheiten wie Psoriasis und exfoliative Cheilitis sein, bei denen sich die Hautzellen schneller als üblich oder notwendig teilen. ⓘ

Schädliche Auswirkungen

Beim Menschen kann eine übermäßige Exposition gegenüber UV-Strahlung akute und chronische schädliche Auswirkungen auf das dioptrische System und die Netzhaut des Auges haben. Das Risiko ist in großen Höhen erhöht, und besonders gefährdet sind Menschen, die in hohen Breitengraden leben, wo der Boden bis in den Frühsommer hinein schneebedeckt ist und die Sonnenstände selbst im Zenit niedrig sind. Auch die Haut, das zirkadiane System und das Immunsystem können betroffen sein. ⓘ

Ultraviolette Photonen schädigen die DNA-Moleküle lebender Organismen auf unterschiedliche Weise. Bei einem häufigen Schadensereignis verbinden sich benachbarte Thyminbasen miteinander statt über die "Leiter". Dieses "Thymin-Dimer" bildet eine Ausbuchtung, und das verzerrte DNA-Molekül funktioniert nicht mehr richtig. ⓘ

Die Sonnenbrandwirkung (gemessen mit dem UV-Index) ist das Produkt aus dem Spektrum des Sonnenlichts (Strahlungsintensität) und dem Spektrum der erythematischen Wirkung (Empfindlichkeit der Haut) über den Bereich der UV-Wellenlängen. Die Erzeugung von Sonnenbrand pro Milliwatt Strahlungsintensität ist zwischen den nahen UV-B-Wellenlängen von 315-295 nm um fast den Faktor 100 erhöht. ⓘ

Die unterschiedlichen Auswirkungen der verschiedenen Wellenlängen des Lichts auf die menschliche Hornhaut und Haut werden manchmal als "erythematisches Wirkungsspektrum" bezeichnet. Das Wirkungsspektrum zeigt, dass UVA keine unmittelbare Reaktion hervorruft, sondern dass UV-Licht bei Wellenlängen, die in der Nähe des Beginns des UVB-Bandes bei 315 nm beginnen und rasch bis 300 nm ansteigen, Photokeratitis und Hautrötungen hervorruft (wobei hellhäutige Personen empfindlicher sind). Die Haut und die Augen sind am empfindlichsten für Schäden durch UV-Strahlung bei 265-275 nm, die in der unteren UV-C-Bande liegt. Auch bei noch kürzeren UV-Wellenlängen treten Schäden auf, aber die offensichtlichen Auswirkungen sind nicht so groß, da so wenig in die Atmosphäre eindringt. Der WHO-Standard für den Ultraviolett-Index ist ein weithin bekanntes Maß für die Gesamtstärke der UV-Wellenlängen, die auf der menschlichen Haut Sonnenbrand verursachen, indem die UV-Belastung für die Auswirkungen des Wirkungsspektrums zu einer bestimmten Zeit und an einem bestimmten Ort gewichtet wird. Dieser Standard zeigt, dass die meisten Sonnenbrände durch UV-Wellenlängen nahe der Grenze zwischen den UV-A- und UV-B-Bändern verursacht werden. ⓘ

Schädigung der Haut

Eine übermäßige Exposition gegenüber UV-B-Strahlung kann nicht nur Sonnenbrand, sondern auch einige Formen von Hautkrebs verursachen. Der Grad der Rötung und der Augenreizung (die größtenteils nicht durch UV-A verursacht werden) sagt jedoch nichts über die langfristigen Auswirkungen von UV-Strahlung aus, obwohl sie die direkte Schädigung der DNA durch ultraviolette Strahlung widerspiegeln. ⓘ

Alle Arten von UV-Strahlung schädigen die Kollagenfasern und beschleunigen die Hautalterung. Sowohl UV-A als auch UV-B zerstören Vitamin A in der Haut, was zu weiteren Schäden führen kann. ⓘ

UVB-Strahlung kann direkte DNA-Schäden verursachen. Dieser Zusammenhang mit Krebs ist ein Grund für die Besorgnis über den Ozonabbau und das Ozonloch. ⓘ

Die tödlichste Form von Hautkrebs, das maligne Melanom, wird meist durch DNA-Schäden verursacht, die unabhängig von UV-A-Strahlung auftreten. Dies zeigt sich daran, dass bei 92 % aller Melanome keine direkte UV-Signaturmutation vorliegt. Gelegentliche Überexposition und Sonnenbrand sind wahrscheinlich größere Risikofaktoren für Melanome als eine langfristige moderate Exposition. UV-C ist die energiereichste und gefährlichste Form der ultravioletten Strahlung und verursacht nachteilige Wirkungen, die auf unterschiedliche Weise mutagen oder karzinogen sein können. ⓘ

In der Vergangenheit galt UV-A als unschädlich oder weniger schädlich als UV-B, doch heute weiß man, dass es über indirekte DNA-Schäden (freie Radikale wie reaktive Sauerstoffspezies) zu Hautkrebs beiträgt. UV-A kann hochreaktive chemische Zwischenprodukte wie Hydroxyl- und Sauerstoffradikale erzeugen, die ihrerseits die DNA schädigen können. Die durch UV-A indirekt an der Haut verursachten DNA-Schäden bestehen zumeist aus Einzelstrangbrüchen in der DNA, während die durch UV-B verursachten Schäden die direkte Bildung von Thymin- oder Cytosindimeren und DNA-Doppelstrangbrüchen umfassen. UV-A wirkt immunsuppressiv auf den gesamten Körper (und macht einen Großteil der immunsuppressiven Wirkungen von Sonnenlicht aus) und ist mutagen für Basalzellen-Keratinozyten der Haut. ⓘ

UVB-Photonen können direkte DNA-Schäden verursachen. UV-B-Strahlung regt die DNA-Moleküle in den Hautzellen an, so dass sich abnorme kovalente Bindungen zwischen benachbarten Pyrimidinbasen bilden und ein Dimer entsteht. Die meisten UV-induzierten Pyrimidin-Dimere in der DNA werden durch den als Nukleotid-Exzisionsreparatur bekannten Prozess entfernt, an dem etwa 30 verschiedene Proteine beteiligt sind. Diejenigen Pyrimidindimere, die diesem Reparaturprozess entgehen, können eine Form des programmierten Zelltods (Apoptose) auslösen oder DNA-Replikationsfehler verursachen, die zu Mutationen führen. ⓘ

Zum Schutz vor UV-Strahlung nimmt die Menge des braunen Pigments Melanin in der Haut zu, wenn sie mäßiger (je nach Hauttyp) Strahlung ausgesetzt wird; dies ist allgemein als Sonnenbräune bekannt. Melanin hat die Aufgabe, UV-Strahlung zu absorbieren und die Energie in Form von harmloser Wärme abzugeben, wodurch die Haut sowohl vor direkten als auch indirekten DNA-Schäden durch UV-Strahlung geschützt wird. UV-A bewirkt eine schnelle Bräunung, die tagelang anhält, indem es bereits vorhandenes Melanin oxidiert und die Freisetzung von Melanin aus den Melanozyten auslöst. UV-B führt zu einer Bräunung, die etwa 2 Tage dauert, da es den Körper anregt, mehr Melanin zu produzieren. ⓘ

Debatte über die Sicherheit von Sonnenschutzmitteln

Demonstration der Wirkung von Sonnenschutzmitteln. Das Gesicht des Mannes hat nur auf der rechten Seite Sonnenschutzmittel. Das linke Bild ist ein normales Foto seines Gesichts; das rechte Bild zeigt reflektiertes UV-Licht. Die Gesichtsseite mit Sonnenschutzmittel ist dunkler, weil das Sonnenschutzmittel das UV-Licht absorbiert. ⓘ

Medizinische Organisationen empfehlen den Patienten, sich durch die Verwendung von Sonnenschutzmitteln vor UV-Strahlung zu schützen. Fünf Inhaltsstoffe von Sonnenschutzmitteln schützen Mäuse nachweislich vor Hauttumoren. Einige Sonnenschutzmittelchemikalien produzieren jedoch potenziell schädliche Substanzen, wenn sie bei Kontakt mit lebenden Zellen beleuchtet werden. Die Menge des Sonnenschutzmittels, die in die unteren Hautschichten eindringt, kann groß genug sein, um Schäden zu verursachen. ⓘ

Sonnenschutzmittel reduzieren die direkten DNA-Schäden, die Sonnenbrand verursachen, indem sie UV-B blockieren. Der Lichtschutzfaktor wird daher auch als UVB-PF bezeichnet, für "UV-B-Schutzfaktor". Dieser Wert sagt jedoch nichts über den wichtigen Schutz vor UVA-Strahlung aus, die zwar nicht in erster Linie Sonnenbrand verursacht, aber dennoch schädlich ist, da sie indirekt DNA-Schäden verursacht und auch als krebserregend gilt. Mehrere Studien deuten darauf hin, dass das Fehlen von UV-A-Filtern die Ursache für die höhere Inzidenz von Melanomen bei Sonnenschutzmittelbenutzern im Vergleich zu Nichtbenutzern sein könnte. Einige Sonnenschutzcremes enthalten Titandioxid, Zinkoxid und Avobenzon, die zum Schutz vor UV-A-Strahlen beitragen. ⓘ

Die photochemischen Eigenschaften von Melanin machen es zu einem hervorragenden Lichtschutzmittel. Allerdings können Sonnenschutzmittel die Energie des angeregten Zustands nicht so effizient abbauen wie Melanin, und wenn Sonnenschutzmittelwirkstoffe in die unteren Hautschichten eindringen, kann die Menge der reaktiven Sauerstoffspezies erhöht werden. Die Menge des Sonnenschutzmittels, die durch das Stratum corneum dringt, kann groß genug sein, um Schäden zu verursachen, muss es aber nicht. ⓘ

In einem 2006 veröffentlichten Experiment von Hanson et al. wurde die Menge der schädlichen reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in unbehandelter und in mit Sonnenschutzmittel behandelter Haut gemessen. In den ersten 20 Minuten hatte der Sonnenschutzfilm eine schützende Wirkung und die Anzahl der ROS-Spezies war geringer. Nach 60 Minuten war die Menge des absorbierten Sonnenschutzmittels jedoch so hoch, dass die Menge der ROS in der mit Sonnenschutzmittel behandelten Haut höher war als in der unbehandelten Haut. Die Studie deutet darauf hin, dass Sonnenschutzmittel innerhalb von 2 Stunden erneut aufgetragen werden muss, um zu verhindern, dass UV-Licht in die mit Sonnenschutzmittel behandelten lebenden Hautzellen eindringt. ⓘ

Verschlimmerung bestimmter Hautkrankheiten

Ultraviolette Strahlung kann verschiedene Hautkrankheiten verschlimmern, darunter systemischer Lupus erythematodes, Sjögren-Syndrom, Sinear-Usher-Syndrom, Rosazea, Dermatomyositis, Darier-Syndrom, Kindler-Weary-Syndrom und Porokeratose. ⓘ

Augenschäden

Häufig wird mit Schildern vor der Gefahr starker UV-Strahlung gewarnt. ⓘ

Das Auge ist am empfindlichsten gegenüber Schäden durch UV-Strahlen im unteren UV-C-Bereich bei 265-275 nm. Strahlung dieser Wellenlänge ist im Sonnenlicht fast nicht vorhanden, kommt aber in Schweißerlichtbögen und anderen künstlichen Quellen vor. Die Exposition gegenüber dieser Strahlung kann den "Schweißerblitz" oder das "Lichtbogenauge" (Photokeratitis) verursachen und zu Katarakten, Pterygium und der Bildung von Pinguecula führen. In geringerem Maße verursacht auch das UV-B im Sonnenlicht von 310 bis 280 nm eine Photokeratitis ("Schneeblindheit"), und die Hornhaut, die Linse und die Netzhaut können geschädigt werden. ⓘ

Schutzbrillen sind für Personen, die ultravioletter Strahlung ausgesetzt sind, von Vorteil. Da das Licht auch von den Seiten in die Augen gelangen kann, ist ein vollflächiger Augenschutz in der Regel dann angebracht, wenn ein erhöhtes Expositionsrisiko besteht, wie z. B. beim Bergsteigen in großen Höhen. Bergsteiger sind einer überdurchschnittlich hohen UV-Strahlung ausgesetzt, da die Luft weniger gefiltert wird und das Licht von Schnee und Eis reflektiert wird. Normale, unbehandelte Brillengläser bieten einen gewissen Schutz. Die meisten Kunststoffgläser bieten einen besseren Schutz als Glasgläser, da Glas, wie bereits erwähnt, für UV-A durchlässig ist, während der üblicherweise für Brillengläser verwendete Acrylkunststoff weniger durchlässig ist. Einige Kunststoffgläser, wie z. B. Polycarbonat, blockieren von Natur aus die meisten UV-Strahlen. ⓘ

Zersetzung von Polymeren, Pigmenten und Farbstoffen

UV-geschädigtes Polypropylenseil (links) und neues Seil (rechts) ⓘ

UV-Zersetzung ist eine Form der Polymerzersetzung, die Kunststoffe betrifft, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Das Problem zeigt sich in Form von Verfärbung oder Ausbleichen, Rissbildung, Festigkeitsverlust oder Zerfall. Die Auswirkungen des Angriffs nehmen mit der Expositionszeit und der Intensität des Sonnenlichts zu. Der Zusatz von UV-Absorbern hemmt die Wirkung. ⓘ

IR-Spektrum, das die Carbonylabsorption aufgrund des UV-Abbaus von Polyethylen zeigt ⓘ

Zu den empfindlichen Polymeren gehören Thermoplaste und Spezialfasern wie Aramide. Die UV-Absorption führt zum Abbau der Kette und zum Verlust der Festigkeit an empfindlichen Stellen in der Kettenstruktur. Aramidseile müssen mit einem Mantel aus thermoplastischem Kunststoff ummantelt werden, wenn sie ihre Festigkeit beibehalten sollen. ⓘ

Viele Pigmente und Farbstoffe absorbieren UV-Strahlung und verändern ihre Farbe, so dass Gemälde und Textilien vor Sonnenlicht und Leuchtstoffröhren, zwei häufigen Quellen von UV-Strahlung, besonders geschützt werden müssen. Fensterglas absorbiert einen Teil der schädlichen UV-Strahlung, aber wertvolle Kunstwerke brauchen einen zusätzlichen Schutz. Viele Museen hängen zum Beispiel schwarze Vorhänge über Aquarelle und alte Textilien. Da Aquarelle einen sehr geringen Pigmentanteil haben können, müssen sie besonders vor UV-Strahlung geschützt werden. Verschiedene Formen von Bilderrahmenglas, darunter Acrylglas (Plexiglas), Laminate und Beschichtungen, bieten einen unterschiedlichen Grad an UV-Schutz (und Schutz vor sichtbarem Licht). ⓘ

Anwendungen

Gauklerblumen aufgenommen in sichtbarem Licht (links) und UV-Licht (rechts). Die Abbildung zeigt das für Bienen, nicht aber für Menschen auffällige Saftmal ⓘ

Pflanzen nutzen bestimmte Blütenteile (UV-Male), um Insekten anzulocken, die, wie Bienen und Hummeln, UV-Strahlung wahrnehmen können. Die UV-Male der Blüten entstehen durch unterschiedliche Reflektivität für ultraviolettes Licht bestimmter Blütenteile, beispielsweise der Innen- und Außenseite. Dadurch finden Bienen auch bei im sichtbaren Bereich einfarbig aussehenden Blüten das Zentrum. Bei komplizierteren Blütenformen oder schwerer auszubeutenden Blüten kann der Weg zur Nahrungsquelle durch UV-Licht absorbierende Saftmale markiert sein. ⓘ

Straßenlampen mit hohem Blau- und Ultraviolettanteil (Quecksilberdampflampen) locken Insekten an und beeinflussen das biologische Gleichgewicht. Von umherfliegenden Insekten werden Fledermäuse angelockt und sie können dadurch im Straßenverkehr verunglücken. Die Beeinflussung des Verhaltens durch UV-Licht wird auch in Lichtfallen für den Insektenfang, in den UV-reiche Lichtquellen eingesetzt werden, ausgenutzt. Sie werden zur Schädlingsbekämpfung und zur Zählung/Artbestimmung in der Forschung eingesetzt. ⓘ

Da ultraviolette Strahlung in der Lage ist, chemische Reaktionen auszulösen und Fluoreszenz in Materialien anzuregen, gibt es eine Reihe von Anwendungen. In der folgenden Tabelle sind einige Anwendungen für bestimmte Wellenlängenbereiche des UV-Spektrums aufgeführt

• 13,5 nm: Extrem-Ultraviolett-Lithographie
• 30-200 nm: Photoionisation, Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie, Herstellung integrierter Standardschaltungen durch Photolithographie
• 230-365 nm: UV-ID, Etikettenverfolgung, Strichcodes
• 230-400 nm: Optische Sensoren, verschiedene Messgeräte
• 240-280 nm: Desinfektion, Dekontaminierung von Oberflächen und Wasser (DNA-Absorption hat einen Spitzenwert bei 260 nm), keimtötende Lampen
• 200-400 nm: Forensische Analyse, Drogennachweis
• 270-360 nm: Proteinanalyse, DNA-Sequenzierung, Arzneimittelforschung
• 280-400 nm: Medizinische Bildgebung von Zellen
• 300-320 nm: Lichttherapie in der Medizin
• 300-365 nm: Aushärtung von Polymeren und Druckertinten
• 350-370 nm: Insektenvernichter (Fliegen werden am meisten von Licht bei 365 nm angezogen) ⓘ

Fotografie

Ein Porträt, das nur mit UV-Licht zwischen den Wellenlängen 335 und 365 Nanometern aufgenommen wurde. ⓘ

Fotofilme reagieren auf ultraviolette Strahlung, aber die Glaslinsen der Kameras blockieren normalerweise Strahlung, die kürzer als 350 nm ist. Leicht gelbe UV-Sperrfilter werden häufig für die Außenfotografie verwendet, um unerwünschte Blaufärbung und Überbelichtung durch UV-Strahlen zu verhindern. Für die Fotografie im nahen UV-Bereich können spezielle Filter verwendet werden. Für die Fotografie mit Wellenlängen kürzer als 350 nm sind spezielle Quarzlinsen erforderlich, die die Strahlung nicht absorbieren. Die Sensoren von Digitalkameras können über interne Filter verfügen, die UV-Strahlung blockieren, um die Genauigkeit der Farbwiedergabe zu verbessern. Manchmal können diese internen Filter entfernt werden, oder sie sind nicht vorhanden, und ein externer Filter für sichtbares Licht bereitet die Kamera auf die Nah-UV-Fotografie vor. Einige wenige Kameras sind für den Einsatz im UV-Bereich konzipiert. ⓘ

Die Fotografie von reflektierter ultravioletter Strahlung ist nützlich für medizinische, wissenschaftliche und forensische Untersuchungen, z. B. zum Aufspüren von Blutergüssen auf der Haut, von Veränderungen an Dokumenten oder von Restaurierungsarbeiten an Gemälden. Für die Fotografie der durch ultraviolette Beleuchtung erzeugten Fluoreszenz werden sichtbare Wellenlängen des Lichts verwendet. ⓘ

Polarlicht am Nordpol des Jupiters, wie es vom Hubble-Weltraumteleskop im ultravioletten Licht gesehen wurde. ⓘ

In der Ultraviolettastronomie werden Messungen verwendet, um die chemische Zusammensetzung des interstellaren Mediums sowie die Temperatur und Zusammensetzung von Sternen zu bestimmen. Da die Ozonschicht viele UV-Frequenzen davon abhält, Teleskope auf der Erdoberfläche zu erreichen, werden die meisten UV-Beobachtungen vom Weltraum aus gemacht. ⓘ

Elektro- und Elektronikindustrie

Koronaentladungen auf elektrischen Geräten können durch ihre ultravioletten Emissionen nachgewiesen werden. Die Korona verursacht eine Verschlechterung der elektrischen Isolierung und die Emission von Ozon und Stickoxid. ⓘ

EPROMs (Erasable Programmable Read-Only Memory) werden durch UV-Strahlung gelöscht. Diese Module haben ein transparentes (Quarz-)Fenster auf der Oberseite des Chips, durch das die UV-Strahlung eindringen kann. ⓘ

Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen

Farblose Fluoreszenzfarbstoffe, die unter UV-Strahlung blaues Licht aussenden, werden Papier und Stoffen als optische Aufheller zugesetzt. Das von ihnen emittierte blaue Licht wirkt einem eventuell vorhandenen Gelbstich entgegen und lässt die Farben und Weißen weißer oder heller erscheinen. ⓘ

UV-Fluoreszenzfarbstoffe, die in den Grundfarben leuchten, werden in Farben, Papieren und Textilien verwendet, um die Farben bei Tageslicht zu verstärken oder um bei Beleuchtung mit UV-Lampen besondere Effekte zu erzielen. Schwarzlichtfarben, die unter UV-Licht leuchtende Farbstoffe enthalten, werden in einer Reihe von künstlerischen und ästhetischen Anwendungen eingesetzt. ⓘ

Vergnügungsparks verwenden oft UV-Beleuchtung, um Fahrgeschäfte und Kulissen zu fluoreszieren. Dies hat oft den Nebeneffekt, dass die weiße Kleidung der Fahrgäste hellviolett leuchtet. ⓘ

Auf vielen Visa-Kreditkarten erscheint ein Vogel, wenn sie unter eine UV-Lichtquelle gehalten werden. ⓘ

Um die Fälschung von Geld oder wichtigen Dokumenten wie Führerscheinen und Pässen zu verhindern, kann das Papier ein UV-Wasserzeichen oder fluoreszierende mehrfarbige Fasern enthalten, die unter ultraviolettem Licht sichtbar sind. Briefmarken sind mit einem Phosphor versehen, der unter UV-Licht leuchtet, damit die Briefmarke automatisch erkannt und der Brief zugedeckt werden kann. ⓘ

UV-Fluoreszenzfarbstoffe werden in vielen Bereichen eingesetzt (z. B. in der Biochemie und Forensik). Einige Pfefferspraymarken hinterlassen eine unsichtbare Chemikalie (UV-Farbstoff), die sich nicht so leicht von einem mit Pfefferspray besprühten Angreifer abwaschen lässt, was der Polizei helfen würde, den Angreifer später zu identifizieren. ⓘ

Bei einigen Arten der zerstörungsfreien Prüfung stimuliert UV fluoreszierende Farbstoffe, um Defekte in einer Vielzahl von Materialien aufzuzeigen. Diese Farbstoffe können durch Kapillarwirkung in die Oberfläche eindringen (Eindringprüfung) oder an Ferritpartikel gebunden werden, die in magnetischen Streufeldern von Eisenwerkstoffen hängen bleiben (Magnetpulverprüfung). ⓘ

Analytische Anwendungen

Forensik

UV ist ein Ermittlungsinstrument am Tatort, das bei der Lokalisierung und Identifizierung von Körperflüssigkeiten wie Sperma, Blut und Speichel hilfreich ist. So können beispielsweise ejakulierte Flüssigkeiten oder Speichel mit Hochleistungs-UV-Quellen nachgewiesen werden, unabhängig von der Struktur oder Farbe der Oberfläche, auf der sich die Flüssigkeit befindet. Die UV-Vis-Mikrospektroskopie wird auch zur Analyse von Beweismitteln wie Textilfasern und Farbsplittern sowie von fraglichen Dokumenten eingesetzt. ⓘ

Weitere Anwendungen sind die Echtheitsprüfung von verschiedenen Sammlerstücken und Kunstgegenständen sowie die Erkennung von Falschgeld. Auch Materialien, die nicht speziell mit UV-empfindlichen Farbstoffen markiert sind, können unter UV-Bestrahlung eine ausgeprägte Fluoreszenz aufweisen oder unter kurzwelligem und langwelligem Ultraviolett unterschiedlich fluoreszieren. ⓘ

Verstärkung des Kontrasts von Tinte

Mit Hilfe der multispektralen Bildgebung ist es möglich, unleserlichen Papyrus zu lesen, wie z. B. die verbrannten Papyri der Villa der Papyri oder von Oxyrhynchus oder das Palimpsest des Archimedes. Bei dieser Technik werden Bilder des unleserlichen Dokuments mit verschiedenen Filtern im Infrarot- oder Ultraviolettbereich aufgenommen, die fein abgestimmt sind, um bestimmte Wellenlängen des Lichts einzufangen. Auf diese Weise kann der optimale Spektralanteil gefunden werden, um Tinte von Papier auf der Papyrusoberfläche zu unterscheiden. ⓘ

Einfache NUV-Quellen können verwendet werden, um verblasste eisenhaltige Tinte auf Pergament hervorzuheben. ⓘ

Einhaltung der Hygienevorschriften

Nach einer Übung mit gefälschten Körperflüssigkeiten wird die persönliche Schutzausrüstung einer medizinischen Fachkraft mit ultraviolettem Licht auf unsichtbare Flüssigkeitstropfen untersucht. Diese Flüssigkeiten könnten tödliche Viren oder andere Verunreinigungen enthalten. ⓘ

Ultraviolettes Licht hilft dabei, Ablagerungen von organischem Material zu erkennen, die auf Oberflächen verbleiben, bei denen die regelmäßige Reinigung und Desinfektion versagt haben könnte. Es wird im Hotelgewerbe, in der Fertigung und in anderen Branchen eingesetzt, in denen der Grad der Sauberkeit oder Verunreinigung geprüft wird. ⓘ

In vielen Fernsehnachrichten wird ein investigativer Reporter mit einem ähnlichen Gerät eingesetzt, um unhygienische Zustände in Hotels, öffentlichen Toiletten, Handläufen usw. aufzudecken. ⓘ

Chemie

Die UV/Vis-Spektroskopie ist in der Chemie eine weit verbreitete Technik zur Analyse der chemischen Struktur, vor allem bei konjugierten Systemen. UV-Strahlung wird häufig zur Anregung einer bestimmten Probe verwendet, deren Fluoreszenzemission mit einem Spektrofluorometer gemessen wird. In der biologischen Forschung wird UV-Strahlung zur Quantifizierung von Nukleinsäuren oder Proteinen eingesetzt. In der Umweltchemie kann UV-Strahlung auch zum Nachweis bedenklicher Schadstoffe in Wasserproben verwendet werden. ⓘ

In der Umweltverschmutzungsbekämpfung werden Ultraviolett-Analysatoren eingesetzt, um Emissionen von Stickstoffoxiden, Schwefelverbindungen, Quecksilber und Ammoniak nachzuweisen, z. B. im Rauchgas von fossil befeuerten Kraftwerken. Ultraviolette Strahlung kann dünne Schichten von ausgelaufenem Öl auf Wasser nachweisen, entweder durch das hohe Reflexionsvermögen von Ölfilmen bei UV-Wellenlängen, durch Fluoreszenz von Verbindungen im Öl oder durch Absorption von UV, die durch Raman-Streuung im Wasser entsteht. ⓘ

Eine Sammlung von Mineralproben, die bei verschiedenen Wellenlängen brillant fluoreszieren, wenn sie mit UV-Licht bestrahlt werden. ⓘ

Ultraviolette Lampen werden auch bei der Analyse einiger Mineralien und Edelsteine eingesetzt. ⓘ

Materialwissenschaftliche Anwendungen

Branderkennung

Im Allgemeinen verwenden UV-Detektoren entweder einen Festkörper, z. B. auf der Basis von Siliziumkarbid oder Aluminiumnitrid, oder ein gasgefülltes Rohr als Sensorelement. UV-Detektoren, die für UV in jedem Teil des Spektrums empfindlich sind, reagieren auf die Bestrahlung durch Sonnenlicht und künstliches Licht. Eine brennende Wasserstoffflamme beispielsweise strahlt stark im 185- bis 260-Nanometer-Bereich und nur sehr schwach im IR-Bereich, während ein Kohlefeuer nur sehr schwach im UV-Bereich, aber sehr stark bei IR-Wellenlängen strahlt. Praktisch alle Brände emittieren einen Teil der Strahlung im UVC-Bereich, während die Sonnenstrahlung in diesem Bereich von der Erdatmosphäre absorbiert wird. Das Ergebnis ist, dass der UV-Detektor "sonnenblind" ist, d. h. er löst keinen Alarm aus, wenn er von der Sonne angestrahlt wird, so dass er problemlos sowohl in Innenräumen als auch im Freien eingesetzt werden kann. ⓘ

UV-Detektoren sind für die meisten Brände empfindlich, darunter Kohlenwasserstoffe, Metalle, Schwefel, Wasserstoff, Hydrazin und Ammoniak. Lichtbogenschweißen, elektrische Lichtbögen, Blitzschlag, Röntgenstrahlen, die in zerstörungsfreien Metallprüfgeräten verwendet werden (obwohl dies sehr unwahrscheinlich ist), und radioaktive Stoffe können Werte erzeugen, die ein UV-Detektionssystem aktivieren. Das Vorhandensein von UV-absorbierenden Gasen und Dämpfen schwächt die UV-Strahlung eines Feuers ab und beeinträchtigt die Fähigkeit des Detektors, Flammen zu erkennen. Ebenso hat das Vorhandensein eines Ölnebels in der Luft oder eines Ölfilms auf dem Detektorfenster die gleiche Wirkung. ⓘ

Fotolithografie

Ultraviolette Strahlung wird für die Fotolithografie mit sehr feiner Auflösung verwendet, ein Verfahren, bei dem eine Chemikalie, der so genannte Fotolack, mit UV-Strahlung bestrahlt wird, die eine Maske durchdrungen hat. Durch die Bestrahlung kommt es zu chemischen Reaktionen im Fotolack. Nach dem Entfernen des unerwünschten Fotolacks verbleibt ein durch die Maske bestimmtes Muster auf der Probe. Anschließend können die Bereiche der Probe, in denen kein Fotolack mehr vorhanden ist, weggeätzt, abgeschieden oder anderweitig verändert werden. ⓘ

Die Fotolithografie wird bei der Herstellung von Halbleitern, integrierten Schaltkreisen und gedruckten Schaltungen eingesetzt. Photolithographieverfahren zur Herstellung elektronischer integrierter Schaltungen verwenden derzeit 193 nm UV und experimentell 13,5 nm UV für die extreme Ultraviolettlithographie. ⓘ

Polymere

Elektronische Komponenten, die eine klare Transparenz für den Lichtaustritt bzw. -eintritt benötigen (Fotovoltaikpaneele und Sensoren), können mit Acrylharzen vergossen werden, die mit UV-Energie gehärtet werden. Die Vorteile sind geringe VOC-Emissionen und eine schnelle Aushärtung. ⓘ

Auswirkungen von UV auf fertige Oberflächen in 0, 20 und 43 Stunden. ⓘ

Bestimmte Druckfarben, Beschichtungen und Klebstoffe werden mit Fotoinitiatoren und Harzen formuliert. Wenn sie UV-Licht ausgesetzt werden, kommt es zur Polymerisation, so dass die Klebstoffe in der Regel innerhalb weniger Sekunden aushärten. Zu den Anwendungen gehören das Verkleben von Glas und Kunststoffen, die Beschichtung von Lichtleitfasern, die Beschichtung von Fußböden, UV-Lacke und Papierveredelungen im Offsetdruck, Zahnfüllungen und dekorative Fingernagelgels". ⓘ

Zu den UV-Quellen für UV-Härtungsanwendungen gehören UV-Lampen, UV-LEDs und Excimer-Blitzlampen. Schnelle Verfahren wie Flexo- oder Offsetdruck erfordern Licht mit hoher Intensität, das über Reflektoren auf ein sich bewegendes Substrat und Medium fokussiert wird, weshalb Hochdrucklampen auf Hg- (Quecksilber) oder Fe- (Eisen, dotiert) Basis verwendet werden, die mit Lichtbögen oder Mikrowellen gespeist werden. Für statische Anwendungen können Leuchtstofflampen und LEDs mit geringerer Leistung verwendet werden. Bei kleinen Hochdrucklampen kann das Licht gebündelt und über flüssigkeitsgefüllte oder faseroptische Lichtleiter auf den Arbeitsbereich übertragen werden. ⓘ

Die Wirkung von UV-Licht auf Polymere wird zur Veränderung der (Rauheit und Hydrophobie) von Polymeroberflächen genutzt. Zum Beispiel kann eine Poly(methylmethacrylat)-Oberfläche durch Vakuum-UV geglättet werden. ⓘ

UV-Strahlung ist nützlich bei der Herstellung von Polymeren mit niedriger Oberflächenenergie für Klebstoffe. Polymere, die UV-Strahlung ausgesetzt sind, oxidieren, wodurch sich die Oberflächenenergie des Polymers erhöht. Sobald die Oberflächenenergie des Polymers erhöht ist, ist die Verbindung zwischen dem Klebstoff und dem Polymer stärker. ⓘ

Verwendungen in der Biologie

Luftreinigung

Durch eine katalytische chemische Reaktion von Titandioxid und UVC-Bestrahlung werden bei der Oxidation von organischen Stoffen Krankheitserreger, Pollen und Schimmelsporen in harmlose, inerte Nebenprodukte umgewandelt. Die Reaktion von Titandioxid und UVC ist jedoch kein gerader Weg. Vor der Stufe der inerten Nebenprodukte finden mehrere hundert Reaktionen statt, die die Reaktion behindern können, so dass auf dem Weg zur Endstufe Formaldehyd, Aldehyd und andere flüchtige organische Verbindungen entstehen. Die Verwendung von Titandioxid und UVC erfordert daher sehr spezifische Parameter für ein erfolgreiches Ergebnis. Der Reinigungsmechanismus von UV ist ein photochemischer Prozess. Bei den Verunreinigungen in Innenräumen handelt es sich fast ausschließlich um organische Verbindungen auf Kohlenstoffbasis, die sich bei einer hohen UV-Intensität von 240 bis 280 nm zersetzen. Kurzwellige ultraviolette Strahlung kann die DNA in lebenden Mikroorganismen zerstören. Die Wirksamkeit von UVC steht in direktem Zusammenhang mit der Intensität und der Expositionszeit. ⓘ

Es hat sich gezeigt, dass UV auch gasförmige Schadstoffe wie Kohlenmonoxid und flüchtige organische Verbindungen (VOC) reduziert. UV-Lampen, die bei 184 und 254 nm strahlen, können geringe Konzentrationen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid entfernen, wenn die Luft zwischen dem Raum und der Lampenkammer umgewälzt wird. Auf diese Weise wird das Eindringen von Ozon in die behandelte Luft verhindert. Ebenso kann die Luft behandelt werden, indem sie durch eine einzige UV-Quelle mit einer Wellenlänge von 184 nm geleitet und über Eisenpentaoxid geführt wird, um das von der UV-Lampe erzeugte Ozon zu entfernen. ⓘ

Sterilisation und Desinfektion

Eine Niedrigdruck-Quecksilberdampfröhre ist in einer Sterilbank montiert und entkeimt so die bestrahlten Flächen mit kurzwelliger UV-Strahlung. ⓘ

Anwendung des HA-UV Raumdesinfektor 3D bei der UV-Desinfektion eines Bewohnerzimmers eines Pflegeheimes. ⓘ

Ultraviolette Strahlung wird zur Behandlung von Wasser, Luft und Oberflächen eingesetzt. Aufgrund der Geschwindigkeit der Reaktion – Mikroben werden bei ausreichender Dosis innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde inaktiviert – können UV-Strahler nicht nur zur Desinfektion von Oberflächen, sondern auch zur Desinfektion von Wasser, Luft oder sogar in Klimakanälen geführten Luftströmen eingesetzt werden. Vor der Entwicklung von Laminar-Strömungs-Anlagen für Reinräume sowie dem heute üblichen und massiven Einsatz von Desinfektionsmitteln waren daher in Krankenhäusern im Dauerbetrieb arbeitende schwache Ultraviolettstrahler üblich, um die Keimzahl gering zu halten. Die zunehmende Antibiotika-Resistenz krankenhausspezifischer Keime könnte dabei in naher Zukunft zu einer Wiederkehr der altbekannten Technik führen, da sich bei der UV-Desinfektion keine mutationsbedingten Resistenzen entwickeln können. ⓘ

Eine heute bereits recht verbreitete Methode ist die Trinkwasseraufbereitung mit UV-Strahlung. Dabei wird die Keimzahl im Wasser zuverlässig und in Abhängigkeit zur Dosis stark reduziert. Eine Zugabe von Chemikalien ist grundsätzlich nicht erforderlich. Gerade chlorresistente Krankheitserreger, wie Kryptosporidien, können mit UV-Strahlung inaktiviert werden. Geschmack, Geruch oder der pH-Wert des Mediums werden nicht beeinflusst. Das ist ein wesentlicher Unterschied zur chemischen Behandlung von Trink- oder Prozesswasser. Im Heimbereich werden entsprechende Geräte auch als „UV-Filter“ bezeichnet. ⓘ

Im Allgemeinen kommen bei der UV-Desinfektion Niederdruck-Quecksilberdampflampen zum Einsatz (ggf. auch Mitteldruckstrahler), welche Strahlung der Wellenlänge 254 nm emittieren. Kürzere Wellenlängen (kleiner 200 nm) können alle in Wasser befindlichen organischen Stoffe (TOC) zerlegen und werden zur Herstellung hochreinen Wassers benutzt. ⓘ

Bei SODIS wird länger einwirkende UV-A-Strahlung der Sonne zusammen mit der Wärme zur einfachen Wasserentkeimung auf Haushaltsebene in Entwicklungsländern genutzt. ⓘ

Neben der Mikroben-Desinfektion wird UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm auch zur Virusinaktivierung eingesetzt. Dabei wird ausgenutzt, dass die 254-nm-Strahlung bevorzugt auf die Virusnukleinsäure und weniger auf die Proteine wirkt. Strahlung der Wellenlänge 235 nm wirkt jedoch auch stark zerstörend auf Proteine. ⓘ

Im Zuge der COVID-19-Pandemie wird eine Technik in der Praxis erprobt, die Bakterien, Schimmelpilze und Viren auf Rolltreppen-Handläufen durch UV-Strahlung unschädlich machen soll. Bisher gibt es allerdings wenige Untersuchungen zur Alterung von Kunststoffen durch die eingesetzte UV-Strahlung. ⓘ

Kitas und Schulen sind in der Pandemie besonders gefährdet: In den jüngsten Altersgruppen sind keine Impfungen möglich, bei den Älteren ist die Impfquote noch niedrig. Das Lüften von Klassenzimmern allein reicht oft nicht aus – etwa, wenn die Fenster nur kippbar sind. Das hat das Umweltbundesamt in einer Stellungnahme zur Situation in Schulen am 12. Juli 2021 unterstrichen und die Nutzung von Raumluftreinigern empfohlen. Stationäre Raumlufttechnische Anlagen gehen mit baulichen Veränderungen einher und können häufig nicht unmittelbar umgesetzt werden. Deswegen sind mobile UV-C-Luftentkeimer eine sinnvolle Ergänzung, um die Virenlast im Raum zu reduzieren. Der ZVEI e. V. nennt herstellerneutral Auswahlkriterien, berechnet den voraussichtlichen Stromverbrauch und die Energiekosten. Seine Empfehlungen zu Luftwechselraten hat der Verband auf das Atemvolumen von Kindern und Jugendlichen abgestimmt. ⓘ

Eine Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungsröhre flutet das Innere einer Abzugshaube mit kurzwelligem UV-Licht, wenn sie nicht in Gebrauch ist, und sterilisiert mikrobiologische Verunreinigungen von den bestrahlten Oberflächen. ⓘ

Ultraviolettlampen werden zur Sterilisierung von Arbeitsplätzen und Werkzeugen in Biologielabors und medizinischen Einrichtungen verwendet. Handelsübliche Niederdruck-Quecksilberdampflampen emittieren etwa 86 % ihrer Strahlung bei 254 Nanometern (nm), wobei 265 nm die Kurve der höchsten keimtötenden Wirksamkeit darstellt. UV-Strahlung mit diesen keimtötenden Wellenlängen schädigt die DNA/RNA eines Mikroorganismus, so dass dieser sich nicht mehr vermehren kann, was ihn unschädlich macht (auch wenn der Organismus möglicherweise nicht abgetötet wird). Da Mikroorganismen in kleinen Ritzen und anderen schattigen Bereichen vor ultravioletten Strahlen geschützt werden können, werden diese Lampen nur als Ergänzung zu anderen Sterilisationsverfahren eingesetzt. ⓘ

UV-C-LEDs sind relativ neu auf dem kommerziellen Markt und erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Aufgrund ihres monochromatischen Charakters (±5 nm) können diese LEDs auf eine bestimmte, für die Desinfektion erforderliche Wellenlänge ausgerichtet werden. Dies ist besonders wichtig, wenn man weiß, dass Krankheitserreger unterschiedlich empfindlich auf bestimmte UV-Wellenlängen reagieren. LEDs sind quecksilberfrei, können sofort ein- und ausgeschaltet werden und haben eine unbegrenzte Lebensdauer über den Tag hinweg. ⓘ

Die Desinfektion mit UV-Strahlung wird häufig in der Abwasseraufbereitung eingesetzt und findet zunehmend auch in der kommunalen Trinkwasseraufbereitung Verwendung. Viele Abfüller von Quellwasser verwenden UV-Desinfektionsanlagen, um ihr Wasser zu sterilisieren. Die solare Wasserdesinfektion wurde erforscht, um verunreinigtes Wasser kostengünstig mit natürlichem Sonnenlicht zu behandeln. Die UV-A-Bestrahlung und die erhöhte Wassertemperatur töten Organismen im Wasser ab. ⓘ

Ultraviolette Strahlung wird in verschiedenen Lebensmittelverfahren eingesetzt, um unerwünschte Mikroorganismen abzutöten. UV-Strahlung kann zur Pasteurisierung von Fruchtsäften verwendet werden, indem der Saft über eine hochintensive Ultraviolettquelle geleitet wird. Die Wirksamkeit eines solchen Verfahrens hängt von der UV-Absorption des Saftes ab. ⓘ

Gepulstes Licht (PL) ist eine Technik zur Abtötung von Mikroorganismen auf Oberflächen mit Hilfe von Impulsen eines intensiven breiten Spektrums, das reich an UV-C zwischen 200 und 280 nm ist. Gepulstes Licht arbeitet mit Xenon-Blitzlampen, die mehrere Male pro Sekunde Blitze erzeugen können. Desinfektionsroboter verwenden gepulstes UV. ⓘ

Biologisch

Einige Tiere, darunter Vögel, Reptilien und Insekten wie Bienen, können Wellenlängen im nahen Ultraviolettbereich sehen. Viele Früchte, Blumen und Samen heben sich bei ultravioletten Wellenlängen stärker vom Hintergrund ab als beim menschlichen Farbsehen. Skorpione leuchten oder nehmen unter UV-Beleuchtung eine gelbe bis grüne Farbe an, was die Kontrolle dieser Spinnentiere erleichtert. Viele Vögel haben Muster in ihrem Gefieder, die bei gewöhnlichen Wellenlängen unsichtbar sind, aber im Ultraviolett sichtbar werden, und der Urin und andere Ausscheidungen einiger Tiere, einschließlich Hunden, Katzen und Menschen, sind mit Ultraviolett viel leichter zu erkennen. Urinspuren von Nagetieren können von Schädlingsbekämpfern aufgespürt werden, um befallene Wohnungen entsprechend zu behandeln. ⓘ

Schmetterlinge nutzen Ultraviolett als Kommunikationssystem für die Geschlechtserkennung und das Paarungsverhalten. Beim Schmetterling Colias eurytheme zum Beispiel verlassen sich die Männchen auf visuelle Hinweise, um die Weibchen zu finden und zu identifizieren. Anstatt chemische Reize zur Partnersuche zu verwenden, werden die Männchen von der ultraviolett-reflektierenden Farbe der weiblichen Hinterflügel angezogen. Bei Pieris napi-Schmetterlingen wurde gezeigt, dass Weibchen in Nordfinnland, wo die UV-Strahlung in der Umgebung geringer ist, stärkere UV-Signale zur Anlockung der Männchen aufwiesen als solche, die weiter südlich vorkamen. Dies deutet darauf hin, dass es evolutionär schwieriger war, die UV-Empfindlichkeit der Augen der Männchen zu erhöhen als die von den Weibchen ausgesandten UV-Signale zu verstärken. ⓘ

Viele Insekten nutzen die ultravioletten Wellenlängen, die von Himmelsobjekten ausgesendet werden, als Referenz für die Flugnavigation. Ein lokaler ultravioletter Strahler stört normalerweise den Navigationsprozess und lockt das fliegende Insekt schließlich an. ⓘ

Entomologe verwendet ein UV-Licht zum Sammeln von Käfern im Chaco, Paraguay. ⓘ

Das grün fluoreszierende Protein (GFP) wird in der Genetik häufig als Marker verwendet. Viele Substanzen, wie z. B. Proteine, weisen signifikante Lichtabsorptionsbanden im ultravioletten Bereich auf, die für die Biochemie und verwandte Gebiete von Interesse sind. UV-fähige Spektralphotometer sind in solchen Labors üblich. ⓘ

Ultraviolette Fallen, so genannte Bug Zapper, werden verwendet, um verschiedene kleine fliegende Insekten zu vernichten. Sie werden von der UV-Strahlung angezogen und durch einen elektrischen Schlag getötet oder gefangen, sobald sie mit dem Gerät in Berührung kommen. Verschiedene Ausführungen von UV-Fallen werden auch von Entomologen zum Sammeln nachtaktiver Insekten bei faunistischen Untersuchungen verwendet. ⓘ

Therapie

Ultraviolette Strahlung ist hilfreich bei der Behandlung von Hautkrankheiten wie Psoriasis und Vitiligo. Die Exposition gegenüber UVA-Strahlen, während die Haut überempfindlich ist, durch die Einnahme von Psoralenen ist eine wirksame Behandlung für Psoriasis. Da Psoralene die Leber schädigen können, darf die PUVA-Therapie nur eine begrenzte Anzahl von Behandlungen während des gesamten Lebens eines Patienten durchgeführt werden. ⓘ

Bei der UVB-Phototherapie sind keine zusätzlichen Medikamente oder topischen Präparate erforderlich, um den therapeutischen Nutzen zu erzielen; es ist lediglich die Bestrahlung erforderlich. Die Phototherapie kann jedoch wirksam sein, wenn sie in Verbindung mit bestimmten topischen Behandlungen wie Anthralin, Kohlenteer und Vitamin-A- und -D-Derivaten oder systemischen Behandlungen wie Methotrexat und Soriatan eingesetzt wird. ⓘ

Herpetologie

Reptilien benötigen UVB für die Biosynthese von Vitamin D und andere Stoffwechselvorgänge. Insbesondere Cholecalciferol (Vitamin D3), das für grundlegende zelluläre/neurale Funktionen sowie für die Verwertung von Kalzium für die Knochen- und Eierproduktion benötigt wird. Die UVA-Wellenlänge ist auch für viele Reptilien sichtbar und könnte eine wichtige Rolle für ihr Überleben in freier Wildbahn sowie für die visuelle Kommunikation zwischen Individuen spielen. Daher muss in einem typischen Reptiliengehege für viele in Gefangenschaft lebende Arten eine fluoreszierende UV a/b-Quelle (mit der richtigen Stärke/dem richtigen Spektrum für die jeweilige Art) vorhanden sein, damit sie überleben können. Eine einfache Ergänzung mit Cholecalciferol (Vitamin D3) reicht nicht aus, da ein kompletter Biosyntheseweg "übersprungen" wird (Risiken einer möglichen Überdosierung) und die Zwischenmoleküle und Metaboliten ebenfalls wichtige Funktionen für die Gesundheit der Tiere spielen. Natürliches Sonnenlicht in den richtigen Mengen wird künstlichen Quellen immer überlegen sein, aber dies ist für Tierhalter in verschiedenen Teilen der Welt möglicherweise nicht möglich. ⓘ

Es ist ein bekanntes Problem, dass eine hohe UVa-Strahlung sowohl Zell- als auch DNA-Schäden an empfindlichen Körperteilen der Tiere verursachen kann - insbesondere an den Augen, wo Erblindung die Folge einer unsachgemäßen Verwendung von UVa/b-Quellen und einer Photokeratitis ist. Viele Tierhalter müssen auch für eine angemessene Wärmequelle sorgen, was zur Vermarktung von Wärme- und Licht-"Kombinations"-Produkten geführt hat. Tierhalter sollten bei diesen "kombinierten" Licht-/Wärme- und UVa/b-Generatoren vorsichtig sein, da sie in der Regel hohe UVa-Werte mit niedrigeren UVb-Werten abgeben, die eingestellt und schwer zu kontrollieren sind, damit die Tiere ihre Bedürfnisse erfüllen können. Eine bessere Strategie ist es, einzelne Quellen dieser Elemente zu verwenden, die von den Tierhaltern so platziert und kontrolliert werden können, dass sie den Tieren maximal zugute kommen. ⓘ

Fluoreszenzanregung

Ein Mineral unter Tageslicht und unter UV-Strahlung ⓘ

Lichtquellen

Ultraviolett ist die primäre Emission in Leuchtstofflampen, effizienten weißen Lichtquellen, in denen die Ultraviolett-Emission einer Gasentladung von Quecksilberdampf zur Anregung von im sichtbaren Spektralbereich fluoreszierenden Leuchtstoffen genutzt wird. ⓘ

Auch andere Gasentladungslampen enthalten manchmal Leuchtstoffe, um die Farbwiedergabe zu verbessern, indem diese mit dem Ultraviolett-Strahlungsanteil der Entladung angeregt werden. Von sog. Tageslichtlampen und Vollspektrumröhren (u. ä. Bezeichnungen, herstellerabhängig) wird ein dem Sonnenlicht möglichst ähnliches Lichtspektrum inkl. UV und Infrarot abgegeben, um eine natürliche Beleuchtung zu ermöglichen (insbes. in Innenräumen, siehe auch Ergonomie); hierbei ist die Menge der UV-Emission gesundheitlich unbedenklich. ⓘ

Leuchtdioden (LED), die für den Menschen weiß erscheinendes Licht abstrahlen, benutzen eine blau strahlende Leuchtdiode im Inneren, bestehend aus Materialien wie Indiumgalliumnitrid oder Galliumnitrid. Leuchtdioden, welche UV-Strahlung abgeben, bestehen aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumgalliumnitrid und werden ohne Leuchtstoffbeschichtung als direkte UV-Strahlungsquelle eingesetzt. UV-LEDs sind bis zu Wellenlängen knapp unter 250 nm realisierbar. ⓘ

Endothelzellen unter dem Mikroskop. Die Zellkerne sind mit DAPI blau markiert. Die Mikrotubuli wurden über einen Antikörper grün markiert. Mit rot fluoreszierendem Phalloidin wurden die Aktinfilamente markiert. ⓘ

Schulungen

UV-Strahlung wird in Schulungen zur Visualisierung von mit Fluoreszenzfarbstoffen markierten Substanzen eingesetzt:

• Applikationskontrolle von Hautschutzmitteln bei der Persönlichen Schutzausrüstung (PSA)
• Demonstration von Kreuzkontamination (Keimübertragung) innerhalb von Hygiene-Schulungen
• Visualisierung bei der Händehygieneschulung (Waschkontrolle und Applikation von Handdesinfektionsmittel) ⓘ

Materialprüfung

UV-Licht kommt in der Materialprüfung bei der Inspektion von Glas(scheiben) zum Einsatz. Anhand von Fluoreszenz an Störungen kann man Sprünge oder Fehler in Glasoberflächen erkennen. Es können Qualitätsprüfungen ausgeführt werden wie beispielsweise die Qualitätsprüfung von Ölschläuchen. Aufgrund der unterschiedlichen spektralen Kennlinien von Wasser und Öl im UV-Bereich kann Öl von Wasser unterschieden werden. Das kann beispielsweise zum Aufspüren defekter Ölschläuche verwendet werden. Gemäß dem gleichen Prinzip lässt sich Öl in Wasser detektieren. Die Bahn detektiert UV-Licht zur Inspektion von Oberleitungs- und Hochspannungsanlagen, da es bei defekten Isolatoren oder angerissenen Kabeln zu sogenannten Koronaentladungen kommt. Dabei wird an den defekten hochspannungsführenden Komponenten UV-Strahlung emittiert. Diese kann von Spezialkameras erfasst werden. Viele Materialien sind einer beständigen UV-Belastung ausgesetzt. Mithilfe moderner Testsysteme ist möglich, die natürliche UV-Einstrahlung so zu verstärken, dass innerhalb von 12 Monaten 63 Jahre natürlicher UV-Einstrahlung simuliert werden. Bei der Prüfung von dünnen Metallen (zum Beispiel im Flugzeugbau) werden diese mit UV-Licht durchleuchtet; mit Hilfe spezieller UV-empfindlicher Filme wird dabei überprüft, ob Haarrisse im Metall vorhanden sind. ⓘ

Aushärtung (Vernetzung) von Polymeren

Intensive UV-Strahlung wird in der Industrie für die Aushärtung spezieller Materialien verwendet. Zu nennen sind hier spezielle, lösemittelfreie, UV-empfindliche Druckfarben, vor allem beim Offsetdruck. Es gibt UV-härtbare Materialien wie Lacke, strahlenhärtender Klebstoffe, Aushärtung von Brillengläsern, lichthärtende Kunststoffe für das Modellieren künstlicher Fingernägel und UV-härtbare Materialien für die Zahnheilkunde. Ein weiterer Einsatz ist die Scheibenreparatur des Verbundglases bei Automobilen. ⓘ

Biologische Modifikationen

Weitere Anwendungen

Überdies wird UV-Strahlung zu medizinischen und kosmetischen Zwecken eingesetzt. So wirkt vor allem UV-A-Strahlung auf die Pigmentation (Melaninbildung) der menschlichen Haut, was im Wellness-Bereich zur Bräunung der Haut in einem Solarium angewendet wird. Therapeutisch kann UV-B-Strahlung (bei geeigneter Dosierung) zur Anregung der Vitamin-D-Bildung oder des Zentralnervensystems eingesetzt werden. ⓘ

In der Chemie wird UV-Strahlung bei der Synthese und der Zersetzung unterschiedlicher Stoffe eingesetzt. Ein Beispiel aus der Photochemie ist die von Synthese von Vitamin D₂ und D₃. Beispiel für die Zersetzung von Stoffen sind die chlorfreie Bleichung von Zellstoff und der Abbau von Chloraminen bei der Wasseraufbereitung im Schwimmbad. Hierbei wird UV-Licht der Wellenlänge 185 nm verwendet. ⓘ

UV-Strahlung am Arbeitsplatz

Treten UV-Strahlungsexpositionen an Arbeitsplätzen auf, müssen geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um Schädigungen der Augen oder der Haut zu vermeiden. Beispiele hierfür sind UV-Strahlung absorbierende Fenster von Fahrzeugen, Unterstellmöglichkeiten wie Sonnenschirme oder eine Verlegung der Arbeitszeit zu früheren oder späteren Stunden. Kann die Exposition nicht vermieden werden, und ist von Interesse, wie hoch die Belastung während einer bestimmten Tätigkeit ist, so kann mittels geeigneter Datenlogger die Höhe der Exposition aufgenommen werden. Ziel ist der Informationsgewinn über die Belastung, um geeignete Arbeitsschutzmaßnahmen treffen zu können sowie eine mögliche Korrelation mit Krebserkrankungen feststellen zu können. Um eine komplette Übersicht zur Belastung der Bevölkerung durch die UV-Strahlung der Sonne zu erstellen und eine umfassende Prävention zu erreichen, finden weiterhin gezielte Messungen der UV-Belastung bei verschiedenen Freizeitaktivitäten statt. ⓘ

Evolutionäre Bedeutung

Die Evolution der frühen Fortpflanzungsproteine und -enzyme wird in modernen Modellen der Evolutionstheorie auf die ultraviolette Strahlung zurückgeführt. UVB führt dazu, dass Thymin-Basenpaare nebeneinander in genetischen Sequenzen zu Thymin-Dimeren verbunden werden, eine Störung im Strang, die reproduktive Enzyme nicht kopieren können. Dies führt zu einem Frameshifting während der genetischen Replikation und der Proteinsynthese, was in der Regel zum Tod der Zelle führt. Wenn sich frühe Prokaryoten vor der Bildung der UV-blockierenden Ozonschicht der Meeresoberfläche näherten, starben sie fast immer aus. Die wenigen, die überlebten, hatten Enzyme entwickelt, die das genetische Material überwachten und Thymin-Dimere durch Nukleotid-Exzisionsreparatur-Enzyme entfernten. Viele Enzyme und Proteine, die an der modernen Mitose und Meiose beteiligt sind, ähneln den Reparaturenzymen und sind vermutlich weiterentwickelte Modifikationen der Enzyme, die ursprünglich zur Überwindung der durch UV-Strahlung verursachten DNA-Schäden eingesetzt wurden. ⓘ

Photobiologie

Die Photobiologie ist die wissenschaftliche Untersuchung der nützlichen und schädlichen Wechselwirkungen nicht-ionisierender Strahlung in lebenden Organismen, die üblicherweise im Bereich von 10 eV, der ersten Ionisierungsenergie von Sauerstoff, angesiedelt ist. Die UV-Strahlung hat eine Energie zwischen 3 und 30 eV. Die Photobiologie befasst sich also mit einem Teil des UV-Spektrums, aber nicht mit dem gesamten Spektrum. ⓘ

Ultraviolettstrahlungsquellen

Veränderung der Intensitätsverteilung der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre, insbesondere die UV-Strahlung ⓘ

Polarlicht über Jupiters Nordpol, vom Hubble Space Telescope im UV-Spektrum fotografiert ⓘ

Bei thermischer Strahlung wird der Anteil der UV-Strahlung durch das Plancksche Strahlungsgesetz und das Wiensche Verschiebungsgesetz bestimmt. Durch angeregte Elektronen kann UV-Strahlung generiert werden, wenn deren Energie oberhalb 3,3 eV liegt. Gleiches ist bei der Temperatur der Glühwendeln von Glühlampen in geringem Maße gegeben, weshalb insbesondere Halogen-Glühlampen auch etwas Ultraviolettstrahlung aussenden. ⓘ

Künstliche Quellen

Taschenlampe mit UV-Leuchtdioden ⓘ

Ultraviolettstrahlung entsteht in folgenden künstlichen Quellen:

• Quecksilberdampflampen: Mittel-, Hoch- und -Höchstdrucklampen
  • zum Aushärten von Harzen, Klebern und Lacken,
  • Tauchstrahler mit UV-C zur Desinfektion von Trink- und Badewasser
  • in der Höhensonne, eine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe, die früher häufig zur Therapie von Akne und Rachitis sowie zur Gesichtsbräunung verwendet wurde
• Quarzlampen (Quecksilberdampf-Niederdruck-Lampen)
  • in Solarien (UV-A, Bräunung, gesundheitlich jedoch umstritten aufgrund möglicher Hautschädigung),
  • früher zur EPROM-Löschung
  • zur Desinfektion in Krankenhäusern
• Schwarzlichtlampen für UV-A
  • Glühlampen mit Filter oder Quecksilberdampf-Niederdrucklampen mit Filter und Leuchtstoff für Deko-Zwecke, Disco,
  • mineralogische Untersuchungen,
  • Geldscheinkontrolle mit einem UV-Prüfgerät. Hierbei wird der sichtbare Anteil der Strahlung ausgefiltert, so dass nur die durch UV hervorgerufenen Fluoreszenz-Effekte sichtbar sind
• Excimerlaser
  • zur Fotolithografie
  • zur photorefraktiven Keratektomie (und sonstiger Materialbearbeitung)
• UV-Leuchtdioden (neuerdings auch Diodenlaser)
• UV-Kaltkathodenröhren (UV-CCL)

Es gibt weitere künstliche Quellen, bei denen die Ultraviolett-Emission jedoch zweitrangig ist:

• Gasentladungslampen (auch Tageslichtlampen und Vollspektrumröhren; hierbei ist die UV-Emission von Tageslichtlampen gesundheitlich unbedenklich und erwünscht)
• Lichtbogenschweißen
• Koronaentladung, Koronabehandlung (siehe auch Ionisator)
• alle Prozesse, bei denen ionisierte Gase oder sehr hohe Temperaturen auftreten (beispielsweise Laser-Materialbearbeitung, Ionenquellen, Funkenstrecken)
• in geringem Maße Halogen-Glühlampen ohne Schutzglas ⓘ

Intensive UV-Quellen

• Das Lichtbogenschweißen ist eine intensive Ultraviolettquelle, so dass Schweißer und umstehende Personen Augen und Haut schützen müssen.
• Raumfahrt: Intensives UV-B und UV-C erfordern besondere Materialien, besonders für die Raumanzüge und deren Visiere zum Außeneinsatz. Außerhalb des „UV-Filters“ der Erdatmosphäre befindliche Solarzellen werden geschädigt und haben eine geringere Lebensdauer als auf der Erde.
• Bei der Laser- und Elektronenstrahl-Bearbeitung muss hinsichtlich des Arbeitsschutzes die UV-Emission beachtet werden. ⓘ