DeepLightSeekdefinición:
Luz invisible con una longitud de onda inferior a unos 400 nm.
La luz ultravioleta es luz con una longitud de onda inferior a aproximadamente 400 nm (el límite inferior de la longitud de onda de la luz visible).
Existen varias definiciones diferentes para distinguir diferentes regiones espectrales:
- El rango espectral UV cercano es de 400 nm a 300 nm. La luz UV media oscila entre 300nm-200nm, mientras que 200nm-10nm pertenece a la región UV lejana. Las longitudes de onda más cortas pertenecen a la luz ultravioleta extrema (EUV).
- UV al vacío (menos de 200 nm) se refiere al rango de longitud de onda comúnmente utilizado en dispositivos de vacío, ya que la energía de luz en esta longitud de onda es fuertemente absorbida por el aire. El vacío UV incluye luz UV lejana y ultravioleta extrema.
- UVA representa un rango de longitud de onda de 320-400nm, UVB es 280-320nm, y UVC es 200-280nm
La luz UV tiene muchos usos, como desinfectar agua y herramientas, curar adhesivos, controlar la calidad de muchos materiales y excitar la fluorescencia.
catálogo
- Las principales propiedades de la luz ultravioleta
- Generar luz ultravioleta
- óptica UV
- Potencial peligro de seguridad
Las principales propiedades de la luz ultravioleta
La luz ultravioleta difiere de la luz visible de dos maneras:
- Su corta longitud de onda puede enfocarse con precisión y producir estructuras muy finas (si se utiliza una fuente de luz altamente coherente espacialmente). Esto se puede aplicar a la tecnología de litografía UV para la fabricación de dispositivos microelectrónicos, tales como microprocesadores y chips. Los futuros microprocesadores requieren estructuras más finas y tecnología de fotolitografía en la región EUV. Actualmente estamos desarrollando fuentes de luz EUV y su correspondiente fotoresistencia.
- Su energía fotonica es mayor que la energía de banda de muchos objetos. Por lo tanto, la luz ultravioleta puede ser absorbida por muchas sustancias, y el proceso de excitación resultante puede causar cambios en la estructura química de la sustancia (como la rotura de enlaces químicos). Esto se puede usar en el procesamiento de materiales láser (tal como grabado láser, deposición láser pulsada, preparación de rejillas de fibra Bragg) para desinfectar y esterilizar agua o dispositivos médicos. La luz UV puede dañar la piel humana, especialmente la luz UVC tiene efectos bactericidas. Cuando la luz ultravioleta interactúa con trazas de hidrocarburos en el aire, se pueden depositar capas delgadas orgánicas en superficies cercanas; Este tipo de contaminación luminosa puede reducir la calidad de los cristales no lineales en las fuentes láser UV.
Generar luz ultravioleta
La generación láser de luz ultravioleta enfrenta muchos problemas, pero todavía hay algunos láseres ultravioletas que pueden generar directamente luz UV: algunos láseres a granel (como el uso de cristales dopados con cerio, Ce: LiCAF), láseres de fibra, diodos láser (principalmente usando GaN), láseres de tinte, láseres cuasi moleculares y láseres de electrones libres.
Otra forma de generar luz ultravioleta es realizar conversión de frecuencia no lineal en la luz de salida de láseres de infrarrojo cercano. Consulte el láser UV para más detalles.
Especialmente en la región EUV, la descarga de gas (tal como xenón o vapor de estaño) o plasma inducido por láser se utiliza comúnmente para generar radiación UV de alta potencia de varios vatios o incluso decenas de vatios. Sin embargo, este tipo de fuente de luz no es coherente.
A veces la luz ultravioleta no es generada por los láseres. De particular importancia son las lámparas de descarga de gas (tales como tubos de mercurio), y los diodos emisores de luz (LED UV) también se usan ampliamente.
óptica UV
Cuando se trata de luz UV, se requiere una teoría óptica UV especial. Los parámetros importantes del material en aplicaciones UV son el bajo contenido de espuma e inclusión, la buena uniformidad del índice de refracción, la baja birefringencia y la superficie lisa. Especialmente cuando se usan láseres UV fuertes, la resistencia UV a largo plazo también es importante.
La óptica UV se requiere en fluoruro de calcio puro, que tiene baja absorción UV, alta uniformidad, baja birefringencia, alta dureza (en comparación con otros materiales de fluoruro), alta estabilidad y alto umbral de daño. Puede usarse por debajo de 160 nm, por lo tanto puede usarse para láseres excímeros de fluoruro de argón.
Pero es frágil, no isotrópico e higroscópico. Su sustituto es la sílice fundida de grado UV, que se puede usar para longitudes de onda por debajo de 200 nm, mientras que la sílice fundida estándar barata tiene pérdidas significativas por debajo de 260 nm. Otro material disponible es el diamante, que es transparente por debajo de 230 nm pero muy caro.
Algunas fibras ópticas pueden usarse en la región espectral ultravioleta cercana, pero la pérdida de propagación es relativamente alta. La transmisión de luz ultravioleta a través de fibras ópticas no es factible en situaciones en las que la longitud de onda es más corta o la potencia es mayor.
En la región EUV, casi todos los materiales sólidos tienen una fuerte absorción, y se produce una fuerte atenuación incluso en el aire por debajo de 200 nm. Por lo tanto, se requiere UV al vacío o EUV para la litografía en condiciones de vacío.
El reflector Bragg puede prepararse usando una estructura de molibdeno/silicio (Mo/Si) en la región EUV, logrando una reflectividad de aproximadamente el 70% a 12 nm. Debido a su limitada reflectividad, es necesario modificar el diseño de la estructura óptica EUV para lograr el número mínimo de superficies reflectantes.
Peligros de seguridad
La luz ultravioleta es perjudicial tanto para los ojos (especialmente a 250-300 nm) como para la piel (especialmente a 280-315 nm), ya que puede causar cataratas o queratitis. Además de causar deposición de pigmentos y eritema, también puede conducir a cáncer de piel.
Y las pequeñas dosis que no son suficientes para causar reacciones agudas también pueden acelerar el envejecimiento de la piel. Por lo tanto, si se utiliza luz UV para el funcionamiento, especialmente láseres UV, se requieren medidas especiales de protección láser. Por ejemplo, los rayos UV en dispositivos ópticos abiertos deben estar cerrados con algunos tubos metálicos.
