紫外線とは?

紫外線とは?

電磁波の一種で可視光より短い波長の光です。

電磁波の一種で可視光より波長の長い光を赤外線、短い光が紫外線(UV)と呼ばれます。
さらにUV-A(380~315nm)、UV-B(315~280nm)、UV-C(280nmより短波長側)に分類されます。nmは10億分の1メートル

おおきなエネルギーを持っています。

光のエネルギーはε=h(c/λ)であらわされます。
h=プランクの定数、c=光速、λ=波長波長に反比例しますので短い光ほど大きなエネルギーをもっています。
このおおきなエネルギーがいろいろな産業に利用がされています。
赤外線加熱におきかえることでエネルギー効率があがり、また省スペースが可能となっています。

外線照射装置で用いられる単位

UV照度
mw/cm2(ミリワット/平方センチメートル)、μw/cm2(マイクロワット/平方センチメートル)が用いられることもあります。mw/cm2の1000分の1です。
UV光量
mj/cm2(ミリジュール/平方センチメートル)、UV光量=UV照度×時間(秒)の関係があります。
波長
nm(ナノメートル)、10億分の1メートルです。

※UV照度や光量を測定する場合は、紫外線照度計、紫外線光量計が用いられます。
測定波長域は250nm付近、360nm付近、420nm付近などがあります。用途にあった測定波長センサーヘッドを選ぶ必要があります。

作用・効果

紫外線を照射することで感光性物質に光化学反応を起こします。
UV樹脂やインキの硬化、乾燥や電子部品の接着固定、容器や木製品へのUV塗装などが利用されています。
UV-Cには殺菌作用があります。飲料水や工場での純水製造で使用されたり、病院等の空気殺菌や医療用途で用いられています。
また、UV-Aには肌の色素沈着、UV-Bには紅斑作用、UV-Cには紫外性眼炎作用があるために注意が必要です。
日焼け止めクリームに表示されるSPF**は紫外線防御指数ともいわれ皮膚が赤くなるの(UV-B)を防ぐ効果の指標です。
PA*はUV-A防御指数ともいわれ皮膚が黒くなるのを防ぐ効果の指標です。

発生源は

紫外線を放射するものに放電灯とよばれる、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、石英製低圧水銀ランプがあります。
中でも、高圧水銀ランプとメタルハライドランプはサイズが豊富なため多く利用されています。
これらのランプを点灯させるためには安定器と呼ばれる特殊トランスが必要です。
放電を安定させる、放電を開始させる為の高電圧パルス発生、調光などの機能を持っています。
また、装置として使用する為には反射板や適正なランプ冷却装置(空冷、水冷)や搬送装置、それらの制御装置、安全装置が組み合させれます。
近年では紫外線LEDも高出力のものが開発され、インクジェットプリンターや印刷分野で利用され始めています。
今後、LED用紫外線硬化樹脂とともに並行して改良が進み、用途が増えていくものと思われます。

高圧水銀ランプエネルギー分布

200~450nmの紫外線を全体に放射し、発光効率の高いランプです。
紫外線光源として最も一般的に使用され、長尺のものまで応用範囲の広いランプです。オゾンタイプとオゾンレスタイプがあります。

代表的なメタルハライドランプエネルギー分布

350~400nmの波長範囲にエネルギーを集中させたランプです。
紫外線発光効率が高く、スピードの短縮が図れます。
他に400~430nmにエネルギーを集中させたランプもあります。

石英製低圧水銀ランプ

発光原理は蛍光灯と同じですが、外管の材質を紫外線を良く透過する石英にしたものです。
殺菌線と呼ばれる254nmの光を効率よく放射します。
紫外線殺菌装置やUV/オゾン洗浄装置に利用されます。

UV-LED

「ハイパワーUV-LEDで365nm、385nm、405nmがあります。殺菌用途として300nm以下も開発が進んでいます。
高圧水銀ランプやメタルハライドランプと違って単一波長の光となります。使用するにあたっては 照度計でメタルハライドランプなどと同一照度でも効果が違ってきます。効果(硬化)の事前確認は必須です。」