紫外線能夠殺菌早已不是個(gè)新聞，它在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)——醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室、甚至自己的家里，只要有殺菌的需求，紫外線燈就永遠(yuǎn)不會(huì)缺席。

新加坡新冠疫情期間，一個(gè)名為Sunburst UV Bot的自主移動(dòng)機(jī)器人被部署在Northpoint City商場(chǎng)，該機(jī)器人可利用紫外線消毒物體的表面

紫外線燈殺菌的原理

事實(shí)上，紫外燈的構(gòu)造與其作用原理有著密不可分的關(guān)系。已知紫外線殺菌就是通過(guò)紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。

根據(jù)生物效應(yīng)的不同，紫外線可按照波長(zhǎng)劃分為UVA波段、UVB波段、UVC波段和UVD波段。其中，UVC波長(zhǎng)100～275nm，它是真正具有殺菌作用的波段，因此又稱(chēng)為短波滅菌紫外線，紫外線殺菌燈發(fā)出的就是UVC短波紫外線。

UVC之所以適合殺菌，是因?yàn)?/span>它很容易被生物體的DNA吸收，尤其是253.7nm左右的紫外線。但也正因如此，它對(duì)人體的傷害也很大，短時(shí)間照射即可灼傷皮膚，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度照射還會(huì)引發(fā)皮膚癌。在日常生活中，我們之所以不會(huì)被UVC傷害到，是因?yàn)閁VC的穿透能力很弱，日光中含有的短波紫外線幾乎都被臭氧層完全吸收了，同時(shí)也無(wú)法穿透大部分的透明玻璃及塑料。

燈管選用石英玻璃的理由

前面提到了，UVC的穿透能力很弱。而紫外線殺菌燈實(shí)際上和普通日光燈一樣，都屬于低壓汞燈，利用低壓汞蒸汽（<10-2Pa）被激發(fā)后發(fā)射紫外線。但日光燈的燈管采用的是普通玻璃，穿透力極差的UVC（253.7nm）根本透不出來(lái)，只能被燈管內(nèi)壁的熒光粉吸收后激發(fā)出可見(jiàn)光。

與普通玻璃相比，石英玻璃在性能上有很大的改進(jìn)，對(duì)紫外線各波段有更高的透過(guò)率，可達(dá)80%-90%，因此現(xiàn)在大多數(shù)殺菌燈的燈管都采用石英玻璃來(lái)制作。不過(guò)由于熱膨脹系數(shù)不同，殺菌燈一般不能封接鋁蓋燈頭，其燈頭材料主要采用膠木、塑料或先進(jìn)陶瓷。

石英燈管

另外，紫外線殺菌燈的發(fā)光譜線主要有254nm和185nm兩條。254nm紫外線通過(guò)照射微生物的DNA來(lái)殺滅細(xì)菌，185nm紫外線可將空氣中的O₂變成O₃，臭氧具有強(qiáng)氧化作用，可有效地殺滅細(xì)菌，彌補(bǔ)紫外線只沿直線傳播、消毒有死角的缺點(diǎn)。在煉制石英玻璃時(shí)，如果添加足夠數(shù)量的鈦（Ti）元素，就能使透過(guò)它的紫外線在200nm以下發(fā)生截止，而對(duì)254nm紫外線透過(guò)基本無(wú)影響。因此適當(dāng)控制鈦元素的添加量，就可有效的控制185nm紫外線的逸出量以制作出低臭氧（無(wú)臭氧）、臭氧、高臭氧等三種紫外線殺菌燈管。

石英玻璃燈管的前景

由于成本與用途不同的原因，事實(shí)上也有人用紫外線穿透率＜50%的高硼砂玻璃管代替石英玻璃。但成本降低后，性能也降低了——據(jù)悉，高硼燈管的紫外光強(qiáng)度很容易衰減，點(diǎn)燈數(shù)百小時(shí)后紫外線強(qiáng)度就大幅下降到初始時(shí)的50%-70%；而石英燈管在點(diǎn)燃2000-3000小時(shí)后，紫外線強(qiáng)度只減到初始時(shí)的80%-70%，光衰程度遠(yuǎn)小于高硼燈。

雖說(shuō)由于工藝特殊、制造較困難等原因，石英玻璃的成本較高，在一定程度上會(huì)限制它的推廣應(yīng)用。但在紫外消毒燈燈管這部分應(yīng)用上，可以說(shuō)只有石英玻璃能夠勝任，考慮到現(xiàn)在疫情遠(yuǎn)不到結(jié)束的時(shí)候，人們的殺菌消毒意識(shí)也有了極大的增長(zhǎng)，相信這塊市場(chǎng)還會(huì)有增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。

粉體圈 小榆