一、
紫外線簡介
1.
紫外線分類
紫外線（英語：Ultraviolet，簡稱為UV），為波長在10nm至400nm之間的電磁波，波長比可見光短，但比X射線長。太陽光中含有部分的紫外線，電弧、水銀燈、黑光燈也會發出紫外線。雖然紫外線不屬於游離輻射但紫外線仍會引發化學反應與使一些物質發出螢光。
而小於200奈米的紫外線輻射會被空氣強烈的吸收，因此稱之為真空紫外線。
紫色是可見光中的顏色中波長最短的。紫外光的波長比紫色光更短。
l 紫外線A（UVA）：波長較長，波長介於320~400奈米，可穿透雲層、玻璃進入室內及車內，可穿透至皮膚真皮層，會造成曬黑。UVA可再細分為UVA-2（320~340nm）與UVA-1（340~400nm）。
n UVA-1穿透力最強，可達真皮層使皮膚曬黑，對皮膚的傷害性最大，但也是對它最容易忽視的，特別在非夏季時UVA-1強度雖然較弱，但仍然存在，會因為長時間累積的量，會造成皮膚傷害。特別是皮膚鬆馳、失去彈性、黑色素沉澱…
n UVA-2則與UVB同樣可到達皮膚表皮，它會引起皮膚曬傷、變紅發痛、日光性角化症、失去透明感。
l 紫外線B（UVB）：波長居中，波長介於280~320奈米，會被[臭氧層]所吸收，會引起曬傷及皮膚紅、腫、熱及痛，嚴重者還會起水泡或脫皮（類似燒燙傷之症狀）
l 紫外線C（UVC）：波長介於100~280奈米，但由於200奈米以下的波長為真空紫外線，故可被空氣吸收，因此紫外線C（UVC）可穿越大氣層的波長介於200~280奈米，其波長越短、越危險，但又由於可被[臭氧層]所阻隔，只有少量會到達地球表面。
每一個人對紫外線的容忍度不同，視日照累積量到某一極限，就會造成傷害。而暴露於工業設備產生的UV-C或高強度UV-B及UV-A同樣會造成眼睛表層組織的傷害。
在光雕和雷射技術中，所稱的深紫外線是指波長短於300奈米的紫外線
「真空紫外線」（VUV）是因為會被空氣強烈的吸收，因此只能用在真空環境下。在這個範圍的長波上限，大約在150-200奈米，主要的吸收氣體就是空氣中的氧。因此可以在無氧的環境中，使用這種波長來工作，純氮是最常用的，以避免需要真空室。
太陽輻射出的紫外線包括UVA、UVB、和UVC頻帶。地球的臭氧層阻絕了97-99%穿透大氣層的紫外線輻射。到達地球表面的紫外線98.7%是UVA（UVC和更高能的輻射會促成臭氧的生成，並且形成臭氧層）。
真空紫外線的波長始於200奈米，在真空中當然可以傳遞通過－因此得到這樣的名稱－但在空氣中會被氧分子吸收，因而是無法穿透的。
2.
紫外線螢光燈
沒有磷光塗料的螢光燈不能將紫外線轉換成可見光，燈泡內的汞發射出的紫外線有253.7奈米和185奈米兩個峰值。這種燈泡發射的紫外線有85到90%在253.7奈米，雖然只有5到10%是在185奈米，殺菌燈仍然使用添加石英的玻璃來阻隔185奈米波長的紫外線。加上適當的磷光塗料，可以修改產生UVA、UVB、或可見光譜（所有的住宅和商業照明用的螢光管都是以汞為核心發射紫外線）。
這種低壓汞燈廣泛的用於消毒，並且標準的型式在攝氏30度左右是最佳的工作溫度。使用汞合金（混合物）可以讓工作溫度上升至100℃，並且每單位光弧長的UVC發射可以加倍或3倍。這種低壓燈的有效功率大約為30至35%，意味著每100瓦的燈泡電力消耗中，它會產生總產量大約30-35瓦的紫外線的典型效率。
3.
紫外線消毒
「劑量（mJ/cm2）＝ UVC 輻射強度（mW/cm2）x 時間（Sec）」， 輻射強度愈高，殺菌時間就會相對愈短，因此若要達到秒殺程度，UVC LED 光強度就必須提升，針對不同細菌或病毒等微生物的 UV 致死劑量也各有不同。過去 SARS 病毒的例子，以光強 90 μW/cm2（相當於 0.09 mW/cm2）照射 30 分鐘即 1,800 秒就能將病毒成功消滅；如果將時間縮短到 1.8 秒的秒殺程度，要達到相同劑量就必須將強度提高到 90,000 μW/cm2（即 90
mW/cm2）。
單一顆20 mW UVC LED晶片，水流量每分鐘3公升，除菌率可達 99.99 %
紫外線之所以能殺菌，靠的就是透過電輻射來破壞微生物的核酸、脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)等，進而殺死為生物細胞，以達到消毒、滅菌的效果，對蛋白質等其他生命物質亦產生一定之作用力。因此，需要病菌暴露於紫外線照射之下，才能夠達到消毒、滅菌的成效
而生活中的陽光是最大的紫外線來源源，但是經由電離層、臭氧層…等障礙物隔離後，剩下而能到達地面的，主要是消毒能力較弱的UV-A、UV-B，能殺菌的UV-C則微乎其微。為了更方便取得充份的紫外線，科學家發明了人造的「UV-C紫外線殺菌燈」。能更有效、更快速的達到殺滅細菌的目的。
10 mW 到 30 mW規格的產品是針對小流量（例如手機、奶嘴、餐具等）的殺菌與淨化，也需要消毒較長的時間。要到30 mW以上～50 mW 階段的產品，才適合擔任中流量的殺菌與淨化。
在室內無人條件下，可採取紫外線燈懸吊式或移動式直接照射。採用室內懸吊式紫外線消毒時，室內安裝紫外線消毒燈的數量為平均每立方米不少於1.5W，照射時間不少於30分鐘。
可採用水內照射或水外照射，採用水內照射法時，紫外光源應裝有石英玻璃保護罩，無論採取何種方法，水層厚度均應小於2cm，根據紫外光源的強度確定水流速度。消毒後水必須達到國家規定標準。
紫外線肉眼看不見，燈管輻射出藍色光線並不代表紫外線強度，應定期檢測燈管的輻射照度值，可用標定有效期內的紫外線照度儀或專用的測定紫外線強度的指示卡，判斷紫外線燈是否達到使用期限。凡照射強度低於70μW/cm2者應及時更換。
1.紫外線劑量是照射強度與照射時間的乘積[K(殺菌劑量)＝I(照射強度)×t(照射時間)]。從公式得知，高強度短時間與低強度長時間之照射其效果是相同的。
2.紫外線燈管是以天然水晶為材料之純石英玻璃管所製造，或用高硼砂玻璃管，其特性與效果都有相當之差異。純石英管其紫外線穿透率大於80%，高硼砂玻璃管的紫外線穿透率為小於50%，以消毒殺菌為主要訴求應考慮用石英玻璃管所製造的紫外線燈管。
當紫外線照射強度高於70μw/cm2時(1w＝103mw＝106μw)，才能發揮理想的消毒功能，當照射強度低於40μw/cm2時，即使時間增長，其殺菌效果並不理想
一般用1.5MW/M2 之幅照強度，在20度C，RH=50%時，照射物件表面，這時的殺菌能力是太陽的60倍，照射大腸桿菌約一分鐘，就能使細菌減少到1/1000，對沙門氏菌所做的實驗得出，以15.8J/M2的照射的殺菌率是64%，以47.4l/M2照射的殺菌率是98%，以94.8J/M2照射的殺菌率是99%。
石英玻璃管，完全須要進口，材料成本高。再者是石英玻璃的熔點非長的高，一般在1700Co左右，以低壓放電燈之燈絲上應含之電子幅射物質，耐溫只有1200Co，冷卻作業，一不小心極易損壞，工藝控制十分不易，損害壞率非常高
經實驗驗證結果顯示，紫外線抑菌單元所發出的發光波長為 385~700 nm 之範圍，峰值波長則是 414 nm；在 120 分鐘紫外線照射後，對於金黃色葡萄球菌之抑菌率可達 99.1%，大腸桿菌的抑菌率則可達 94.1%。
在不同的距離，要決定 UV 強度之換算，此強度參數表適用於所有紫外
燈，而強度是以在 1 公尺距離，每平方公分的微瓦數（μW/cm2）為標準。照射強度及照射時間的主要考量是 UV 的殺傷力或微生物的活動力。
通常，紫外線劑量是照射強度與照射時間的乘積：
K (殺菌劑量) = I (照射強度) × t (照射時間)
通常，紫外線照射強度高於 70 μW/cm2 時，才能發揮理想的消毒功能；只要照射強度高於 40 μW/cm2，高強度短時間與低強度長時間之照射其效果相同，當照射強度低於 40 μW/cm2時，即使增長照射時間，其殺菌效果並不理想
一般用 1.5mW/m2 之 UVC 照射強度，在 20 oC，RH=50%時，照射物件表面，這時的殺菌能力是太陽的 60 倍
照射大腸桿菌約一分鐘（9,000 μJ/cm2）就能使細菌減少到 1/1000 。
對沙門氏菌(Salmonella Typhi)所做的實驗得出，以 1,580 μJ/cm2 的照射的殺菌率是64%，以
4,740 μJ/cm2照射的殺菌率是 98%，以 9,480 μJ/cm2照射的殺菌率是99%。
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