مصباح مبيد للجراثيم
 | تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . ( يوليو 2017 ) |
المصباح القاتل للجراثيم (المعروف أيضًا باسم مصباح التطهير أو مصباح التعقيم ) هو ضوء كهربائي ينتج ضوءًا فوق بنفسجيًا من النوع C (UVC). يعطل هذا الضوء فوق البنفسجي قصير الموجة اقتران قواعد الحمض النووي ، مما يتسبب في تكوين ثنائيات البيريميدين ، ويؤدي إلى تعطيل البكتيريا والفيروسات والكائنات الأولية . يمكن استخدامه أيضًا لإنتاج الأوزون لتطهير المياه . يتم استخدامها في الإشعاع الجرثومي فوق البنفسجي (UVGI).
هناك أربعة أنواع شائعة متاحة:
- مصابيح الزئبق منخفضة الضغط
- مصابيح الزئبق ذات الضغط العالي
- مصابيح إكسيمر
- مصابيح LED
مصابيح الزئبق منخفضة الضغط
تتشابه مصابيح الزئبق منخفضة الضغط إلى حد كبير مع مصباح الفلورسنت ، حيث يبلغ طول الموجة 253.7 نانومتر (1182.5 تيراهرتز).
يبدو الشكل الأكثر شيوعًا لمصباح مبيد الجراثيم مشابهًا لمصباح الفلورسنت العادي ولكن الأنبوب لا يحتوي على فوسفور فلوري . بالإضافة إلى ذلك، بدلاً من أن يكون مصنوعًا من زجاج البورسليكات العادي ، فإن الأنبوب مصنوع من الكوارتز المنصهر أو زجاج فيكور 7913 [1] . تتحد هذان التغييران للسماح للضوء فوق البنفسجي بطول موجي 253.7 نانومتر الذي ينتجه قوس الزئبق بالمرور من المصباح دون تعديل (بينما في مصابيح الفلورسنت الشائعة، فإنه يتسبب في توهج الفوسفور ، مما ينتج ضوءًا مرئيًا ). لا تزال المصابيح القاتلة للجراثيم تنتج كمية صغيرة من الضوء المرئي بسبب نطاقات إشعاع الزئبق الأخرى.
يبدو التصميم الأقدم مثل المصباح المتوهج ولكن مع غلاف يحتوي على بضع قطرات من الزئبق. في هذا التصميم، يقوم الفتيل المتوهج بتسخين الزئبق، مما ينتج عنه بخار يسمح في النهاية بضرب قوس كهربائي، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي في الفتيل المتوهج.
كما هو الحال مع جميع مصابيح التفريغ الغازي ، فإن مصابيح الزئبق منخفضة وعالي الضغط تظهر مقاومة سلبية وتتطلب استخدام صابورة خارجية لتنظيم تدفق التيار. غالبًا ما كانت المصابيح القديمة التي تشبه المصباح المتوهج تعمل على التوالي مع مصباح "جهاز" متوهج عادي بقوة 40 وات؛ يعمل المصباح المتوهج كصابورة للمصباح القاتل للجراثيم.
مصابيح الزئبق ذات الضغط العالي
تتشابه مصابيح الضغط العالي مع مصابيح HID أكثر من مصابيح الفلورسنت.
تشع هذه المصابيح أشعة UVC ذات النطاق العريض، وليس خطًا واحدًا. وهي تستخدم على نطاق واسع في معالجة المياه الصناعية، لأنها مصادر إشعاع شديدة الكثافة. تنتج المصابيح ذات الضغط العالي ضوءًا أبيض مزرقًا شديد السطوع.
مصابيح إكسيمر
تصدر مصابيح الإكسيمر الأشعة فوق البنفسجية ضيقة النطاق والأشعة فوق البنفسجية الفراغية عند مجموعة متنوعة من الأطوال الموجية اعتمادًا على الوسط. وهي خالية من الزئبق وتصل إلى أقصى إنتاجها بشكل أسرع من مصباح الزئبق، وتولد حرارة أقل. ويبدو أن انبعاث الإكسيمر عند 207 و222 نانومتر أكثر أمانًا من الإشعاع الجرثومي التقليدي عند 254 نانومتر، وذلك بسبب انخفاض اختراق هذه الأطوال الموجية في الجلد البشري بشكل كبير.
الثنائيات الباعثة للضوء (LED)
لقد أدت التطورات الأخيرة في تكنولوجيا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) إلى التوفر التجاري لمصادر UVC LED.
تستخدم مصابيح LED UVC مواد شبه موصلة لإنتاج الضوء في جهاز الحالة الصلبة. يمكن ضبط طول موجة الانبعاث عن طريق ضبط كيمياء مادة شبه الموصل، مما يعطي انتقائية لملف انبعاث LED عبر نطاق الطول الموجي الجرثومي وما بعده. أدى التقدم في فهم وتوليف نظام مواد AlGaN إلى زيادات كبيرة في طاقة الإخراج وعمر الجهاز وكفاءة مصابيح LED UVC في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.
يفتح الحجم المصغر لمصابيح LED خيارات لأنظمة المفاعلات الصغيرة مما يسمح بتطبيقات نقطة الاستخدام والتكامل في الأجهزة الطبية. [2] يؤدي انخفاض استهلاك أشباه الموصلات للطاقة إلى إدخال أنظمة تطهير الأشعة فوق البنفسجية التي تستخدم الخلايا الشمسية الصغيرة في التطبيقات النائية أو في العالم الثالث. [2]
بحلول عام 2019، شكلت مصابيح LED ما نسبته 41.4% من مبيعات الأشعة فوق البنفسجية، ارتفاعًا من 19.2% في عام 2014 [3] ومن المتوقع أن يرتفع سوق مصابيح LED UV-C العالمية من 223 مليون دولار في عام 2017 إلى 991 مليون دولار أمريكي في عام 2023. [4]
الاستخدامات
تُستخدم المصابيح القاتلة للجراثيم لتعقيم أماكن العمل والأدوات المستخدمة في المختبرات البيولوجية والمرافق الطبية. إذا كان غلاف الكوارتز ينقل أطوال موجية أقصر، مثل خط انبعاث الزئبق 185 نانومتر، فيمكن أيضًا استخدامها حيثما يكون الأوزون مطلوبًا، على سبيل المثال، في أنظمة التعقيم في أحواض المياه الساخنة وأحواض السمك . كما يستخدمها الجيولوجيون لإثارة الفلورسنت في عينات المعادن ، مما يساعد في تحديدها. في هذا التطبيق، يتم عادةً ترشيح الضوء الناتج عن المصباح لإزالة أكبر قدر ممكن من الضوء المرئي، وترك ضوء الأشعة فوق البنفسجية فقط. تُستخدم المصابيح القاتلة للجراثيم أيضًا في معالجة مياه الصرف الصحي من أجل قتل الكائنات الحية الدقيقة.
يتم استخدام الضوء الناتج عن المصابيح القاتلة للجراثيم أيضًا لمحو EPROMs ؛ تتمتع الفوتونات فوق البنفسجية بالطاقة الكافية للسماح للإلكترونات المحاصرة على البوابات العائمة للترانزستورات بالمرور عبر عزل البوابة، مما يؤدي في النهاية إلى إزالة الشحنة المخزنة التي تمثل الواحدات الثنائية والأصفار.
انتاج الأوزون
بالنسبة لمعظم الأغراض، فإن إنتاج الأوزون سيكون أحد الآثار الجانبية الضارة لتشغيل المصباح. ولمنع ذلك، يتم معالجة معظم المصابيح القاتلة للجراثيم لامتصاص خط انبعاث الزئبق بطول 185 نانومتر (وهو أطول طول موجي لضوء الزئبق الذي يعمل على تأين الأكسجين).
في بعض الحالات (مثل تعقيم المياه)، يكون إنتاج الأوزون هو الهدف بالتحديد. وهذا يتطلب مصابيح متخصصة لا تحتوي على معالجة سطحية.
المخاوف المتعلقة بالسلامة
الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة ضارة بالبشر. بالإضافة إلى التسبب في حروق الشمس وسرطان الجلد (بمرور الوقت) ، يمكن أن يسبب هذا الضوء التهابًا مؤلمًا للغاية في قرنية العين، مما قد يؤدي إلى ضعف مؤقت أو دائم في الرؤية . لهذا السبب، يجب حماية الضوء الناتج عن مصباح مبيد للجراثيم بعناية من الرؤية المباشرة، مع مراعاة الانعكاسات والضوء المشتت. خلص تحليل مخاطر أجري في فبراير 2017 لأضواء الأشعة فوق البنفسجية إلى أن الأشعة فوق البنفسجية من هذه المصابيح يمكن أن تسبب مشاكل في الجلد والعين. [5]
مراجع
- ^ "زجاج Corning Vycor® 7913 الناقل للأشعة فوق البنفسجية". www.matweb.com . Corning . تم الاسترجاع في 3 ديسمبر 2019 .
- ^ ab Hessling, Martin; Gross, Andrej; Hoenes, Katharina; Rath, Monika; Stangl, Felix; Tritschler, Hanna; Sift, Michael (2016-01-27). "التطهير الفعال لمياه الصنبور والسطح باستخدام مصباح LED واحد عالي الطاقة 285 نانومتر وأنبوب كوارتز مربع". Photonics . 3 (1): 7. Bibcode :2016Photo...3....7H. doi : 10.3390/photonics3010007 .
- ^ "التكنولوجيا – الأشعة فوق البنفسجية LED". سيول فيوسيز . تم الاسترجاع في 2020-04-09 .
- ^ "تطبيقات LED UV-C المضادة للبكتيريا تدفع نموًا مستقرًا في سوق LED UV-C". Semiconductor Today . تم الاسترجاع في 2020-04-09 .
- ^ "الرأي النهائي". 2016-11-25.
روابط خارجية
الوسائط المتعلقة بالمصابيح القاتلة للجراثيم في ويكيميديا كومنز
