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Radiación ultravioleta

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Lámpara fluorescente de luz ultravioleta. La radiación ultravioleta no es visible; sin embargo, muchas de las lámparas ultravioletas emiten marginalmente parte de su luz en la zona adyacente del espectro visible, con lo que se observan de un color violeta (véase Violetas espectrales).

Los rayos UVA están prohibidos en la región de Polonia debido a su cultura.

Introducción al espectro radioeléctrico - Radiación ultravioleta
Espectro
Las ondas de radio, las microondas, la luz infrarroja, la luz visible, la luz ultravioleta o violeta, los rayos x y gamma

Se denomina radiación ultravioleta o radiación UV a la radiación electromagnética cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente entre los 100 nm (100×10−9 m) y los 400 nm (400×10−9 m). Su nombre proviene del hecho de que su rango empieza desde longitudes de onda más cortas de lo que el ojo humano identifica como luz violeta, pero dicha luz o longitud de onda es invisible al ojo humano, al estar por encima del espectro visible. Esta radiación es parte integrante de los rayos solares y produce varios efectos en la salud al ser una radiación entre no-ionizante e ionizante.[1]​

Descubrimiento

El descubrimiento de la radiación ultravioleta está asociado a la experimentación del oscurecimiento de las sales de plata al ser expuestas a la luz solar. En 1801 el físico alemán Johann Wilhelm Ritter descubrió que los rayos invisibles situados justo detrás del extremo violeta del espectro visible eran especialmente efectivos oscureciendo el papel impregnado con cloruro de plata. Denominó a estos rayos "rayos desoxidantes" para enfatizar su reactividad química y para distinguirlos de los «rayos calóricos» (descubiertos por William Herschel) que se encontraban al otro lado del espectro visible. Poco después se adoptó el término «rayos químicos». Estos dos términos permanecieron siendo bastante populares a lo largo del siglo XIX. Finalmente estos términos fueron dando paso a los más modernos de radiación infrarroja y ultravioleta respectivamente.[2]​

Visibilidad

Los rayos ultravioleta son invisibles para la mayoría de los seres humanos. El lente del ojo humano bloquea la mayor parte de la radiación en el rango de longitud de onda de 300-400 nm; las longitudes de onda más cortas son bloqueadas por la córnea.[3]​ Los humanos también carecen de adaptaciones de receptores de color para los rayos ultravioleta. Sin embargo, los fotorreceptores de la retina son sensibles a los rayos ultravioleta cercanos, y las personas que carecen de cristalino (una condición conocida como afaquia) perciben los rayos ultravioleta cercanos como azul blanquecino o violeta blanquecino.[4]​ En algunas condiciones, los niños y los adultos jóvenes pueden ver el ultravioleta hasta longitudes de onda de alrededor de 310 nm.[5]​[6]​ La radiación casi ultravioleta es visible para los insectos, algunos mamíferos y pájaros. Los pájaros pequeños tienen un cuarto receptor de color para los rayos ultravioleta; esto da a los pájaros una «verdadera» visión UV.[7]​[8]​

Subtipos

Según su longitud de onda, se distinguen varios subtipos de rayos ultravioleta:[9]​

Nombre Abreviatura Longitud de onda (nm) Energía por fotón (eV) Notas/ nombres alternativos
Ultravioleta A (onda larga) UVA 400-315 3,10-3,94 UV de onda larga, luz negra, no absorbida por la capa de ozono: UV suave.
Ultravioleta B (onda media) UVB 315-280 3,94-4,43 UV de onda media, principalmente absorbido por la capa de ozono: UV intermedio; radiación Dorno.
Ultravioleta C (onda corta) UVC 280-100 4,43-12,40 UV de onda corta, UV germicida, radiación ionizante en longitudes de onda más cortas, completamente absorbida por la capa de ozono y la atmósfera: UV duro.
Ultravioleta cercano (near) NUV 400-300 3,10-4,13 Visible para pájaros, insectos y peces.
Ultravioleta medio (middle) MUV 300-200 4,13-6,20
Ultravioleta lejano (far) FUV 200-122 6,20-10,16 Radiación ionizante en longitudes de onda más cortas.
Línea Lyman-alpha H Lyman-α / Ly-α 122-121 10,16-10,25 Línea espectral a 121,6 nm, 10,20 eV.
Ultravioleta de vacío VUV 200-10 6,20-124 Muy absorbido por el oxígeno atmosférico, aunque las longitudes de onda de 150 a 200 nm pueden propagarse a través del nitrógeno.
Ultravioleta extremo EUV 121-10 10,25-124 Radiación totalmente ionizante según algunas definiciones; completamente absorbido por la atmósfera.

Se han explorado varios dispositivos de estado sólido y de vacío para su uso en diferentes partes del espectro UV. Muchos enfoques tratan de adaptar los dispositivos de detección de luz visible, pero éstos pueden sufrir una respuesta no deseada a la luz visible y diversas inestabilidades. El ultravioleta puede detectarse mediante fotodiodos y fotocátodos adecuados, que pueden adaptarse para ser sensibles a diferentes partes del espectro UV. Existen fotomultiplicadores sensibles a los rayos UV. Se fabrican espectrómetros y radiómetros para medir la radiación UV. Se utilizan detectores de silicio en todo el espectro.[10]​

Las longitudes de onda del ultravioleta al vacío, o VUV, (inferiores a 200 nm) son fuertemente absorbidas por el oxígeno molecular del aire, aunque las longitudes de onda más largas, en torno a 150-200 nm, pueden propagarse a través del nitrógeno. Por lo tanto, los instrumentos científicos pueden utilizar este rango espectral operando en una atmósfera libre de oxígeno (comúnmente nitrógeno puro), sin necesidad de costosas cámaras de vacío. Algunos ejemplos significativos son los equipos de fotolitografía de 193 nm, para la fabricación de circuitos integrados, y los espectrómetros de dicroísmo circular.

La tecnología para la instrumentación VUV fue impulsada en gran medida por la astronomía solar durante muchas décadas. Aunque la óptica puede utilizarse para eliminar la luz visible no deseada que contamina el VUV, en general; los detectores pueden estar limitados por su respuesta a la radiación no VUV, y el desarrollo de dispositivos «ciegos al sol» ha sido un área importante de investigación. Los dispositivos de estado sólido de amplio margen o los dispositivos de vacío con fotocátodos de alto corte pueden resultar atractivos en comparación con los diodos de silicio.

El ultravioleta extremo (EUV o a veces XUV) se caracteriza por una transición en la física de la interacción con la materia. Las longitudes de onda superiores a unos 30 nm interactúan principalmente con los electrones de valencia externos de los átomos, mientras que las longitudes de onda más cortas interactúan principalmente con los electrones y núcleos de la capa interna. El extremo largo del espectro EUV está marcado por una prominente línea espectral de He+ a 30,4 nm. La mayoría de los materiales conocidos absorben el EUV, pero es posible sintetizar ópticas multicapa que reflejen hasta un 50 % de la radiación EUV en incidencia normal. Esta tecnología fue pionera en los cohetes de sondeo NIXT y MSSTA en los años 90, y se ha utilizado para fabricar telescopios para la obtención de imágenes solares.

Niveles de ozono a varias altitudes (DU/km) y bloqueo de diferentes bandas de radiación ultravioleta: En esencia, toda la UVC es bloqueada por el oxígeno diatómico (100-200 nm) o por el ozono (oxígeno triatómico) (200-280 nm) en la atmósfera. La capa de ozono bloquea entonces la mayor parte de los UVB. Por su parte, los rayos UVA apenas se ven afectados por el ozono y la mayor parte de ellos llegan al suelo. La UVA constituye casi toda la luz UV que penetra en la atmósfera terrestre.

Algunas fuentes utilizan la distinción de «UV duro» y «UV blando» (en el caso de la astrofísica, el límite puede estar en el límite de Lyman, es decir, la longitud de onda 91,2 nm, siendo el «UV duro» más energético).[11]​ Los mismos términos pueden utilizarse también en otros campos, como la cosmetología, la optoelectrónica, etc. El valor numérico del límite entre duro/blando, incluso dentro de campos científicos similares, no coincide necesariamente; por ejemplo, una publicación de física aplicada utilizó un límite de 190 nm entre las regiones UV dura y blanda.[12]​

Ultravioleta solar

Los objetos muy calientes emiten radiación ultravioleta (véase radiación de cuerpo negro). El Sol emite radiación ultravioleta en todas las longitudes de onda, incluido el ultravioleta extremo donde se cruza con los rayos X a 10 nm. Las estrellas extremadamente calientes emiten proporcionalmente más radiación ultravioleta que el Sol. La luz solar en el espacio en la parte superior de la atmósfera de la Tierra (ver constante solar) se compone de aproximadamente un 50 % de luz infrarroja, un 40 % de luz visible y un 10 % de luz ultravioleta, para una intensidad total de unos 1400 W/m² en el vacío.[13]​

La atmósfera bloquea alrededor del 77 % de los rayos UV del Sol, cuando éste está más alto en el cielo (en el cenit), y la absorción aumenta en las longitudes de onda UV más cortas. A nivel del suelo, con el sol en el cenit, la luz solar es un 44 % de luz visible, un 3 % de ultravioleta y el resto de infrarrojos.[14]​[15]​ De la radiación ultravioleta que llega a la superficie de la Tierra, más del 95 % son las longitudes de onda más largas de UVA, y el pequeño resto UVB. Casi ninguna UVC llega a la superficie de la Tierra.[16]​ La fracción de UVB que permanece en la radiación UV después de atravesar la atmósfera depende en gran medida de la nubosidad y de las condiciones atmosféricas. En los días «parcialmente nublados», los parches de cielo azul que se muestran entre las nubes son también fuentes de UVA y UVB (dispersos), que se producen por dispersión de Rayleigh de la misma manera que la luz azul visible de esas partes del cielo. La UVB también desempeña un papel importante en el desarrollo de las plantas, ya que afecta a la mayoría de las hormonas vegetales.[17]​ Durante el encapotamiento total, la cantidad de absorción debida a las nubes depende en gran medida del grosor de las nubes y de la latitud, sin que haya mediciones claras que correlacionen el grosor específico y la absorción de UVB.[18]​

Las bandas más cortas de UVC, así como la radiación UV aún más energética producida por el Sol, son absorbidas por el oxígeno y generan el ozono en la capa de ozono cuando los átomos de oxígeno individuales producidos por la fotólisis UV del dioxígeno reaccionan con más dioxígeno. La capa de ozono es especialmente importante para bloquear la mayor parte de los UVB y la parte restante de los UVC que no son bloqueados por el oxígeno ordinario del aire.

Bloqueadores, absorbentes y ventanas

Los absorbentes ultravioleta son moléculas utilizadas en materiales orgánicos (polímeros, pinturas, etc.) para absorber la radiación UV y reducir la degradación UV (foto-oxidación) de un material. Los absorbentes pueden degradarse a su vez con el paso del tiempo, por lo que es necesario controlar los niveles de absorción en los materiales envejecidos.

En los protectores solares, los ingredientes que absorben los rayos UVA/UVB, como la avobenzona, la oxibenzona[19]​ y el metoxicinamato de octilo, son absorbentes químicos orgánicos o «bloqueadores». Se contraponen a los absorbentes/«bloqueadores» inorgánicos de la radiación UV, como el negro de humo, el dióxido de titanio y el óxido de zinc.

En el caso de la ropa, el factor de protección ultravioleta (UPF) representa la relación entre los rayos UV que provocan quemaduras solares sin y con la protección del tejido, de forma similar al factor de protección solar (SPF) de los protectores solares. Los tejidos estándar de verano tienen UPFs en torno a 6, lo que significa que alrededor del 20 % de los rayos UV pasarán a través de ellos.[cita requerida]

Las nanopartículas suspendidas en las vidrieras impiden que los rayos UV provoquen reacciones químicas que cambien los colores de las imágenes. Está previsto utilizar un conjunto de chips de referencia de color de vidrieras para calibrar las cámaras de color de la ESA de 2019 de la ESA, ya que no se verán afectadas por la elevada radiación ultravioleta presente en la superficie de Marte.[cita requerida]

El vidrio sodocálcico común, como el de las ventanas, es parcialmente transparente a los rayos UVA, pero es opaco a las longitudes de onda más cortas, pasando alrededor del 90 % de la luz por encima de 350 nm, pero bloqueando más del 90 % de la luz por debajo de 300 nm.[20]​[21]​[22]​ Un estudio descubrió que las ventanillas de los coches dejan pasar entre un 3 y un 4 % de los rayos UV del ambiente, especialmente si los rayos UV son superiores a 380 nm.[23]​ Otros tipos de ventanillas para coches pueden reducir la transmisión de los rayos UV superiores a 335 nm.[24]​ El cuarzo fundido, dependiendo de su calidad, puede ser transparente incluso a las longitudes de onda vacío UV. El cuarzo cristalino y algunos cristales como el CaF2 y el MgF2 transmiten bien hasta las longitudes de onda de 150 nm o 160 nm.[25]​

El cristal de Wood es un vidrio de silicato de bario-sodio de color azul violáceo intenso con aproximadamente un 9 % de óxido de níquel desarrollado durante la Primera Guerra Mundial para bloquear la luz visible para las comunicaciones encubiertas. Permite las comunicaciones diurnas infrarrojas y nocturnas ultravioletas al ser transparente entre 320 nm y 400 nm y también las longitudes de onda infrarrojas más largas y rojas apenas visibles. Su máxima transmisión ultravioleta está en los 365 nm, una de las longitudes de onda de las lámparas de mercurio.

Fuentes artificiales

Luces negras

Dos tubos fluorescentes de luz negra, que muestran el uso. El tubo más largo es un tubo F15T8 / BLB de 18 pulgadas y 15 vatios, que se muestra en la imagen inferior en un dispositivo fluorescente estándar enchufable. El más corto es un tubo F8T5 / BLB de 12 pulgadas y 8 vatios, que se utiliza en una luz negra portátil a batería que se vende como detector de orina para mascotas..
Artículo principal: Luz negra

Una lámpara de luz negra emite radiación UV-A de onda larga y poca luz visible. Las lámparas fluorescentes de luz negra funcionan de forma similar a otras lámparas fluorescentes, pero utilizan un fósforo en la superficie del tubo interior que emite radiación UV-A en lugar de luz visible. Algunas lámparas utilizan un filtro óptico de vidrio de Wood de color azul intenso que bloquea casi toda la luz visible con longitudes de onda superiores a 400 nanómetros.[26]​ Otras utilizan vidrio liso en lugar del más caro vidrio de Wood, por lo que parecen de color azul claro a la vista cuando funcionan. También se producen luces negras incandescentes, que utilizan un revestimiento de filtro en la envoltura de una bombilla incandescente que absorbe la luz visible (véase la sección siguiente). Son más baratas, pero muy ineficaces, ya que sólo emiten una pequeña fracción de su potencia como UV. Las luces negras de Vapor de mercurio en potencias de hasta 1 kW con fósforo emisor de UV y una envoltura de vidrio de Wood se utilizan para espectáculos teatrales y conciertos. Las luces negras se utilizan en aplicaciones en las que la luz visible extraña debe ser minimizada; principalmente para observar la fluorescencia, el brillo coloreado que muchas sustancias emiten cuando se exponen a la luz UV. También se venden bombillas emisoras de UV-A/UV-B para otros fines especiales, como lámpara de bronceado y cría de reptiles.

Lámparas ultravioletas de onda corta

Bombilla UV germicida de 9 vatios, en factor de forma fluorescente compacta (CF)
Lámpara germicida comercial en carnicería

Las lámparas UV de onda corta se fabrican con un tubo de lámpara fluorescente sin revestimiento de fósforo, compuesto de cuarzo fundido o vycor, ya que el vidrio ordinario absorbe la UV-C. Estas lámparas emiten luz ultravioleta con dos picos en la banda UV-C a 253,7 nm (nanómetros) y 185 nm debido al mercurio dentro de la lámpara, así como algo de luz visible. Entre el 85 % y el 90 % de la luz ultravioleta producida por estas lámparas se encuentra en los 253,7 nm, mientras que sólo el 5-10 % se encuentra en los 185 nm.[cita requerida] El tubo de cuarzo fundido pasa la radiación de 253,7 nm pero bloquea la longitud de onda de 185 nm. Estos tubos tienen una potencia de UV-C dos o tres veces superior a la de un tubo de lámpara fluorescente normal. Estas lámparas de baja presión tienen una eficiencia típica de aproximadamente el 30-40 %, lo que significa que por cada 100 W (vatios) de electricidad consumidos por la lámpara, producirán aproximadamente 30-40 W de salida total de UV. También emiten luz visible de color blanco azulado, debido a las otras líneas espectrales del mercurio. Estas lámparas «germicidas» se utilizan ampliamente para la desinfección de superficies en laboratorios e industrias alimentarias, así como para la desinfección de suministros de agua.

Lámparas incandescentes

Las lámparas incandescentes de «luz negra» también se fabrican a partir de una bombilla incandescente con un revestimiento de filtro que absorbe la mayor parte de la luz visible. Las lámparas halógenas con envolturas de cuarzo fundido se utilizan como fuentes de luz ultravioleta baratas en el rango ultravioleta cercano, de 400-300 nm, en algunos instrumentos científicos. Debido a su espectro de cuerpo negro, una bombilla de filamento es una fuente ultravioleta muy ineficiente, ya que sólo emite una fracción de su energía como UV.

Lámparas de descarga de gas

Artículo principal: Lámpara de descarga de gas

Las lámparas de descarga de gas especializadas en UV que contienen diferentes gases producen radiación UV en líneas espectrales particulares para fines científicos. Las lámparas de arco de argón y lámparas de arco de deuterio se utilizan a menudo como fuentes estables, ya sea sin ventanas o con diversas ventanas como fluoruro de magnesio.[27]​ Suelen ser las fuentes emisoras en los equipos de espectroscopia UV para el análisis químico.

Otras fuentes UV con espectros de emisión más continuos son la lámparas de arco de xenón (comúnmente utilizadas como simuladores de luz solar), lámpara de arco de deuterio, lámpara de arco de xenón de precisión y lámpara de arco de haluro metálico.

La Lámpara excimer, una fuente UV desarrollada a principios de la década de 2000, se utiliza cada vez más en los campos científicos. Tiene las ventajas de una alta intensidad, una gran eficiencia y el funcionamiento en una variedad de bandas de longitud de onda hasta el ultravioleta de vacío.

Los LED´s ultravioleta

Un LED UV de 380 nanómetros hace que algunos artículos domésticos comunes sean fluorescentes

Los diodos emisores de luz (LED) pueden fabricarse para emitir radiación en el rango ultravioleta. En 2019, tras los importantes avances logrados en los cinco años anteriores, ya se dispone de LED´s UV-A de 365 nm y de mayor longitud de onda, con eficiencias del 50 % a 1,0 W de potencia. En la actualidad, los tipos más comunes de LED´s UV que se pueden encontrar/comprar son en longitudes de onda de 395 nm y 365 nm, ambas en el espectro UV-A. Al referirse a la longitud de onda de los LED´s UV, la longitud de onda nominal es la longitud de onda máxima que los LED´s emiten, y la luz en frecuencias de longitud de onda más altas y más bajas cerca de la longitud de onda máxima están presentes, lo cual es importante considerar cuando se busca aplicarlos para ciertos propósitos.

Los LED´s UV de 395 nm, más baratos y más comunes, están mucho más cerca del espectro visible, y los LED´s no solamente operan en su longitud de onda máxima, sino que también emiten un color púrpura, y terminan por no emitir luz UV pura, a diferencia de otros LED´s UV que están más profundos en el espectro.[28]​ Este tipo de LED´s se utilizan cada vez más en aplicaciones como el curado por UV, la carga de objetos que brillan en la oscuridad, como cuadros o juguetes, y se están haciendo muy populares en un proceso conocido como retro-brillante, que acelera el proceso de reacondicionamiento/blanqueo de plásticos viejos y linternas portátiles para detectar dinero falso y fluidos corporales, y ya tienen éxito en aplicaciones de impresión digital y en entornos de curado UV inerte. Las densidades de potencia que se acercan a los 3 W/cm² (30 kW/m²) son ahora posibles, y esto, junto con los recientes desarrollos de los formuladores de fotoiniciadores y resinas, hace probable la expansión de los materiales UV curados con LED.

Los LED´s UV-C se están desarrollando rápidamente, pero pueden requerir pruebas para verificar la eficacia de la desinfección. Las citas para la desinfección de grandes áreas son para fuentes UV sin LED[29]​ conocidos como lámparas germicidas.[30]​ También se utilizan como fuentes de línea para sustituir a las lámparas de deuterio en los instrumentos de cromatografía líquida.[31]​

Láser ultravioleta

Un LED UV de 380 nanómetros hace que algunos artículos domésticos comunes sean fluorescentes
Artículo principal: Láser de excímeros

Los láseres de gas, los diodos láser y los láseres de estado sólido pueden fabricarse para emitir rayos ultravioleta, y existen láseres que cubren toda la gama UV. El láser de gas nitrógeno utiliza la excitación electrónica de las moléculas de nitrógeno para emitir un haz que es mayoritariamente UV. Las líneas ultravioletas más potentes están a 337,1 nm y 357,6 nm de longitud de onda. Otro tipo de láseres de gas de alta potencia son los láseres de excímeros. Son láseres muy utilizados que emiten en los rangos de longitud de onda ultravioleta y ultravioleta de vacío. Actualmente, los láseres excimer UV de fluoruro de argón que operan a 193 nm se utilizan de forma rutinaria en la producción de circuitos integrados por fotolitografía. El límite actual de la longitud de onda de producción de UV coherente es de unos 126 nm, característico del láser de excímero de Ar2*.

Existen diodos láser emisores directos de UV a 375 nm.[32]​ Se han demostrado láseres de estado sólido bombeados por diodos UV utilizando cristales de fluoruro de aluminio y estroncio de cerio-dopado (Ce:LiSAF), un proceso desarrollado en la década de 1990 en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.[33]​ Las longitudes de onda inferiores a 325 nm se generan comercialmente en láser de estado sólido bombeado por diodos. Los láseres ultravioletas también pueden fabricarse aplicando conversión de frecuencia a láseres de baja frecuencia.

Los láseres ultravioletas tienen aplicaciones en la industria (grabado láser), la medicina (dermatología y queratectomía), la química (Maldi), la comunicaciones seguras en el aire, la informática (almacenamiento óptico) y la fabricación de circuitos integrados.

Ultravioleta de vacío sintonizable (VUV)

La banda ultravioleta del vacío (V-UV) (100-200 nm) puede generarse mediante mezcla no lineal de 4 ondas en gases por suma o diferencia de frecuencias de 2 o más láseres de mayor longitud de onda. La generación se realiza generalmente en gases (por ejemplo, criptón, hidrógeno que son resonantes de dos fotones cerca de 193 nm)[34]​ o vapores metálicos (por ejemplo, magnesio). Haciendo que uno de los láseres sea sintonizable, se puede sintonizar el V-UV. Si uno de los láseres es resonante con una transición en el gas o vapor, la producción de V-UV se intensifica. Sin embargo, las resonancias también generan dispersión de longitudes de onda, por lo que la adaptación de fase puede limitar el rango sintonizable de la mezcla de 4 ondas. La mezcla de frecuencia diferencial (es decir, f1 + f2 − f3) como una ventaja sobre la mezcla de frecuencias de suma porque la adaptación de fase puede proporcionar una mayor sintonía.[34]​

Fuentes de plasma y sincrotrón de UV extremo

Los láseres se han utilizado para generar indirectamente radiación ultravioleta extrema no coherente (E-UV) a 13,5 nm para la litografía ultravioleta extrema. La E-UV no es emitida por el láser, sino por transiciones de electrones en un plasma de estaño o xenón extremadamente caliente, que es excitado por un láser excimer.[35]​ Esta técnica no requiere un sincrotrón, aunque puede producir UV en el borde del espectro de rayos X. Las fuentes de luz de sincrotrón también pueden producir todas las longitudes de onda de la luz ultravioleta, incluidas las que se encuentran en el límite de los espectros de la luz ultravioleta y de los rayos X, a 10 nm.

Aplicaciones

La luz ultravioleta tiene numerosas aplicaciones prácticas. Se usa en la esterilización de agua y alimentos, en la soldadura de arco industrial, para el curado fotoquímico de tintas, pinturas, plásticos, para tratamientos médicos de diagnóstico y terapéuticos, como las lámparas UV utilizadas en dermatología y bronceado cosmético.[36]​

Esterilización

Artículo principal: Esterilización ultravioleta

Una de las aplicaciones de los rayos ultravioleta es como forma de esterilización. La radiación ultravioleta de ciertas longitudes de onda daña el ADN de numerosos microorganismos e impide que se reproduzcan. De esta manera pueden eliminar bacterias, virus y hongos sin dejar residuos, a diferencia de los productos químicos.[37]​[38]​ Está en estudio la esterilización UV de la leche como alternativa a la pasteurización.[39]​

Lámparas fluorescentes

Artículo principal: Luminaria fluorescente

Las lámparas fluorescentes producen radiación UV mediante la ionización de gas de mercurio a baja presión. Un recubrimiento fosforescente en el interior de los tubos absorbe la radiación UV y la convierte en luz visible. Parte de las longitudes de onda emitidas por el gas de mercurio están en el rango UVC. La exposición sin protección de la piel y ojos a lámparas de mercurio que no tienen un fósforo de conversión es sumamente peligrosa.

La luz obtenida de una lámpara de mercurio está compuesta principalmente por longitudes de onda discretas. Otras fuentes de radiación UV prácticas de espectro más continuo incluyen las lámparas de xenón, las lámparas de deuterio, las lámparas de mercurio-xenón, las lámparas de haluro metálico y la lámpara halógena.

Dos lámparas fluorescentes de luz negra, utilizadas como fuente de luz ultravioleta de onda larga.
Arte con materiales fluorescentes, iluminado con luz ultravioleta (artista: Beo Beyond).

Existen también lámparas fluorescentes capaces de emitir luz ultravioleta o «luz negra». Estas lámparas emplean solo un tipo de fósforo en lugar de los varios usados en las lámparas fluorescentes normales y, en lugar del vidrio claro, se usa uno de color azul-violeta, llamado cristal de Wood. El vidrio de Wood contiene óxido de níquel, y bloquea casi toda la luz visible que supere los 400 nm. El fósforo normalmente usado para un espectro de emisión de 368 nm a 371 nm puede ser tanto una mezcla de europio y fluoroborato de estroncio (SrB4O7F:Eu2+), o una mezcla de europio y borato de estroncio (SrB4O7:Eu2+), mientras que el fósforo usado para el rango de 350 nm a 353 nm es plomo asociado con silicato de bario (BaSi2O5:Pb+).

Ciencia e ingeniería

La radiación ultravioleta, al iluminar ciertos materiales, se hace visible debido al fenómeno denominado fluorescencia. Este método es usado comúnmente para autenticar antigüedades y billetes, pues es un método de examen no invasivo y no destructivo. En estructuras metálicas, se suele aplicar líquidos fluorescentes para después iluminarla con una luz negra, y así detectar grietas y otros defectos.

En ciencia forense, la luz negra se usa para detectar rastros de sangre, orina, semen y saliva (entre otros), causando que estos líquidos adquieran fluorescencia y facilitando así su detección.

La espectrofotometría UV/VIS (de luz ultravioleta y visible) es ampliamente usada en química analítica. Láseres como los excímeros y el de nitrógeno (TEA) radian a longitudes de onda cortas, con suficiente energía como para atomizar las muestras y obtener espectros de emisión atómica.

Control de plagas

Las trampas de moscas ultravioleta se usan para eliminar pequeños insectos voladores. Dichas criaturas son atraídas a la luz UV para luego ser eliminadas por una descarga eléctrica o atrapadas después de tocar la trampa.

Los rayos UV solares en la Tierra

La mayor parte de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra desde el Sol lo hace en las formas UV-A, UV-B y UV-C; La radiación UV-C no llega a la superficie al ser absorbida por el oxígeno y el ozono de la atmósfera; la radiación UV-B es parcialmente absorbida por el ozono y solo llega a la superficie de la tierra en un porcentaje mínimo, por lo que la radiación que llega es principalmente en esta la de tipo UV-A.

Efectos en los seres vivos

La radiación UV es altamente mutagénica, es decir, que induce a mutaciones. En el ADN provoca daño al formar dímeros de pirimidinas (generalmente dímeros de timina) que acortan la distancia normal del enlace, generando una deformación de la cadena.

Los tipos de radiación UV (A, B y C) están relacionados con el daño que producen en el ser humano: la radiación UV-C es la más perjudicial para la vida.

La radiación UV que alcanza la superficie de la tierra está compuesta en gran parte por la radiación UV-A (95 %) y en menor grado por la UV-B (5 %)[40]​

Una absorción moderada de los rayos ultravioleta UV-B permite la síntesis de la vitamina D en la piel, necesaria para la absorción de calcio y su deposición en los huesos.[41]​

Entre los daños que los rayos ultravioleta pueden provocar a los seres humanos se incluyen efectos en la piel como irritación, arrugas, pérdida de elasticidad, manchas y cáncer. También posibles afecciones a nivel ocular y pueden desencadenar lupus eritematoso sistémico o poroqueratosis.[42]​[43]​

En cantidades moderadas puede activar en algunas personas unas células de la piel llamadas melanocitos, produciendo una pigmentación conocida como bronceado. Los melanocitos tienen como misión proteger al cuerpo de excesos en la radiación solar. Pero en cantidades excesivas son los responsables de las típicas quemaduras ocasionadas por la radiación solar.

Índice ultravioleta

Artículo principal: Índice UV

El índice UV es un indicador de la intensidad de radiación UV proveniente del Sol en la superficie terrestre. El índice UV también señala la capacidad de la radiación UV solar de producir lesiones en la piel.[44]​

Ya que el índice y su representación variaban dependiendo del lugar, la Organización Mundial de la Salud junto con la Organización Meteorológica Mundial, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y la Comisión Internacional de Protección contra la Radiación no Ionizante publican un sistema estándar de medición del índice UV y una forma de presentarlo al público incluyendo un código de colores asociado.[45]​

El código se puede ver en la siguiente tabla:

Color Riesgo Índice UV
█ Verde Bajo < 2
█ Amarillo Moderado 3-5
█ Naranja Alto 6-7
█ Rojo Muy Alto 8-10
█ Violeta Extremadamente alto > 11

Visión ultravioleta

Los seres humanos al igual que la mayoría de los mamíferos son incapaces de identificar el color ultravioleta. Ello puede deberse a que sus ancestros del Cretácico eran principalmente nocturnos con el objeto de pasar inadvertidos y huir de los dinosaurios depredadores. Ese patrón hizo perder a dichos ancestros los fotorreceptores ultravioleta y rojo. Antiguamente habían poseído los cuatro fotorreceptores distintos, como es propio de peces, anfibios y reptiles e incluso aves.[46]​ Con el transcurso de la evolución y la masiva extinción de los dinosaurios, los mamíferos empezaron a colonizar el planeta y modificaron sus patrones de conducta. Se volvieron diurnos, y algunos órdenes, como los primates, recuperaron el fotorreceptor rojo, lo que facilita la detección de frutos maduros.[47]​ Otros órdenes, como los carnívoros y muchos roedores, conservaron o recuperaron el fotorreceptor ultravioleta, lo que resulta de vital importancia para marcar el territorio pues la orina y las heces reflejan eficazmente la luz ultravioleta.[46]​

En el caso de peces la comunicación ultravioleta, sobre todo en el caso de osteíctios, resulta de vital importancia para huir del depredador que no puede verla.

Soldadura eléctrica

El arco fotovoltaico de la soldadura eléctrica es fuente de radiación ultravioleta. Esta supone un riesgo importante para la salud de los soldadores.

Véase también

Referencias

  1. ↑ «Factores que influyen en los niveles de radiación UV. (Fuente: Global Solar, UV index. A practical guide. WHO, WMO, UNEP. 2002)-(Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales)». Consultado el 30 de agosto de 2021. 
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Predecesor:
Espectro visible 		Radiación ultravioleta
Longitud de onda: 3,8×10−7-10−8 m
Frecuencia: 7,89×1014-3×1016 Hz 		Sucesor:
Rayos X
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