有关短波紫外光源-汞灯的那些事儿

2020年新冠疫情的爆发，唤起了人们对于日常消杀的重视，重新树立了健康消费观念，消毒产品的普及率大大提高。紫外线消毒这一广谱杀菌方式，成为了当下的“爆款”，无论医用还是民用，都有着很高的接受度和认可度，终端消费市场不断扩大，有数据显示，到2021年，我国紫外线杀菌装置市场规模将有望突破73亿。

紫外线是通过对微生物机体细胞的核酸产生光化学危害，阻止其体内蛋白质和酶的合成，致其变异死亡，而起到杀菌的目的。国际照明委员会(CIE)对紫外辐射给出了明确的波段定义，波长介于315～390nm的长波紫外线简称UVA，波长介于280～315nm的中波紫外线简称UVB,波长小于280nm的短波紫外线简称UVC。有研究表明，杀菌有效区主要以 UVC波段为主。

那你知道紫外光源的分类吗？

紫外光源是以产生紫外辐射为主要目的的非照明用电光源。紫外辐射是波长小于紫色光波长的一定范围的电磁辐射，波长为1～380nm,可划分为长波（代号UV-A，波长315～380nm）、中波(UV-B，280～315nm)、短波(UV-C,200～280nm)、真空(UV-D,1～200nm)4个波段，相应的紫外光源分别称之为长波、中波、短波和真空紫外光源。紫外光源具有荧光效应、生物效应、光化学效应和光电效应，适用于工业、农业、国防和医疗等领域。

今天我们主要说说短波紫外光源—汞灯：

汞灯为当前技术状态下应用最为广泛的光源，低压未蒸气放电紫外线消毒灯的外壳由石英玻璃管或透短波紫外线玻璃管制成内充低压惰性气体和少量远素两端为金属冷电极或热灯丝电极,通过给两极加高压或在触发高压启动后由较低的电源电压维持放电,从而产生以253.7nm为主的紫外线。该紫外线的杀菌作用很强能摧毁对人体有害的细菌或病毒从而起到消毒作用。

低压蒸气放电紫外消毒灯的主要品种有如下几种：

1.1热阴极低压杀菌紫外线灯

这种放电灯的电极是用钨丝绕成双螺旋灯丝，涂上碳酸钡、碳酸碳酸钙混合物，通电加热时，混合物被激活分解形成钙、银、钡的氧化物。灯启动时，灯丝被加热发射电子,轰击灯管内的汞蒸气，使原子的外层电子跃迁到高能级轨位置成为激发态。跃迁到高能级轨道上的电子仅能停留10-5~10-11s,然后又回落到低能级轨道,同时以紫外线的形式释放能量。这种灯辐射的紫外线,95%以上波长253.7m,同时也有少量的波长为184.9nm、404nm、435nm、545nm、577nm、579nm。

1.2冷阴极低压紫外线杀菌灯

该灯用镍制成电极，在石英灯管内充入汞和氩气，靠强电场的作用,使冷阴极发射电子,轰击汞原子,使其激发发光。灯管可以做成各种形状,例如盘香形、U形、直管形等,辐射的紫外线有60%以上波长为253.7m。

2020年疫情期间,冷阴极紫外线消毒灯开始走入大家的视野。由于可操作性高、被开发出各类的便携式外线消毒新兴产品(如手持消毒棒、手机消毒盒消毒包、牙刷消毒器等)火爆海外市场。

1.3高压汞紫外线杀菌灯

该灯灯管内汞蒸气的压强可以达到几个大气压,功率可达50~1000W或更高，在辐射光谱中只有一小部分是杀菌紫外线,但总能大,所以仍不失为良好的消毒紫外线光源,一般用于水的消毒。

普通玻和有机玻璃不能透过253.7nm紫外线,但石英玻璃可以透过80%以上,一般塑料的透过率也很低。聚亚乙烯树脂薄膜(0.1mm厚)可透过253.7nm紫外线60%左右,乙烯共聚脂膜(0.1mm厚)可透过40%。253.7m紫外线可穿透水2cm，而在空气钟传播时会被悬浮的粒子所阻挡。

2537m紫外线照射到物质表面时般会被吸收，转变成物质的内能，不易穿透到物品深处部分，故紫外线照射只能杀灭物品表面的微生物。

入射到两种媒质界面处的253.7nm紫外线会产生反射。在进入第二种媒质时发生折射。各种材料对253.7nm紫外线的反射系数不问，氧化镁为 80%-93% 抛光铝为60%-90%；白漆为46%；白石灰为40%，白磁砖为 4.7% 可据此选择紫外线灯具的反射材料。

短波紫外灯光源除了汞灯，还有很多的种类：如金属卤化灯、脉冲紫外灯、准分子激光灯、UV LED灯等。