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蛍光灯

詳細は蛍光灯を参照

蛍光灯は、低圧の水銀蒸気をイオン化することにより紫外線を作り出す。蛍光管の内側の蛍光物質は、紫外線を吸収しそれを可視光線に変える。

水銀蒸気の放射する紫外線はUVC領域であり、蛍光物質を塗布されていない水銀アーク灯からの放射を防備なしに皮膚や目に受けることは非常に危険である。 一般的な蛍光灯のガラスはUVC領域の透過性の悪いガラスが使われているため蛍光物質が部分的に剥がれても危険は生じないが意図的にUVC領域を放射させる事を目的とした殺菌灯は透過率が極めて優れる石英ガラスが使用されているため直視することは大変危険である。

水銀灯の光は、離散的な波長で構成されている。より、連続発光スペクトルに近い紫外線源としては、キセノンアーク灯(太陽光のシミュレータに使用される)、ジュウテリウムアーク灯、水銀キセノンアーク灯、金属-ハロゲン化物アーク灯とタングステンハロゲン白熱灯等がある。 また水銀灯メタルハライドランプも発光管に石英ガラスが使われており外側のバルブが破損状態で点灯しているのもUVCが強力に放射されているため直視は極めて危険である。死亡者も出る。

M101星雲の紫外線像木星の北極点のオーロラ。ハッブル宇宙望遠鏡により紫外線で見ることができる


天文学

天文学において、非常に熱い物体は紫外線を放射する(ウィーンの変位則)。しかし、地上から紫外線観測を行うことは、オゾン層の存在により難しいので、ほとんどの観測は宇宙から行われることになる。(紫外線天文学宇宙望遠鏡を参照)

例えば、1990年代のNIXT、MSSTA、最近のSOHO/EIT、TRACE等の観測衛星において使用されている。


紫外線を用いた害虫駆除

紫外線を用いた害虫駆除装置が、羽虫等の昆虫駆除に使用される。紫外線(誘虫灯)により引き寄せられてきた昆虫は、装置の電気ショックで死亡するか、罠により捕獲される。


可視分光光度法

紫外・可視・近赤外分光法は、化学構造解析のような化学分析技術として広く使用されている。紫外線照射は、試料に蛍光剤が存在するかを確認のために、可視分光光度法において使用される。


鉱物の解析

紫外線ランプは、鉱物宝石を調べたり、様々な含有物の検証を行う際に使用される。これらの含有物は可視光の元でも確認できるが、紫外線を照射した際や、照射した場合でも長波長と短波長の紫外線では、異なる蛍光を示すことがある。

このように紫外線による蛍光を利用した紫外線蛍光色素は、様々な用途に使用されている(たとえば、生化学的用途や犯罪捜査の用途)。蛍光たんぱく質(GFP,Green Fluorescent Protein)は、遺伝学でのマーカーとして使用される。たんぱく質の様な多くの物質は、紫外線に対して吸収帯域を持ち、これは生物化学分野もしくは関連する分野で関心がもたれている。その様な研究には、紫外線吸収分光光度計が使用される。


フォトリソグラフィ

半導体(ICLSI)の露光工程において、微小パターン形成には、波長の短い光を用いた露光が必要となる。このフォトリソグラフィには、紫外線が使用される。

フォトリソグラフィでは、半導体表面に塗布された、フォトレジストと呼ばれる感光性の樹脂に、フォトマスクと呼ばれるガラス板上に描かれた図形を通して紫外線を照射し、マスク上に書かれた構造をフォトレジスト上に転写する。その後、この様に形成されたレジストをさらにマスクとして、エッチング、メタル形成、酸化膜形成等を行い、目的の構造を作成する。

初期のフォトリソグラフィでは、光源にg線(436nm)が使用されていたが、その後、加工構造の微細化に伴い、i線(365nm)、KrFエキシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザー(193nm)、F2エキシマレーザー(157nm)と短波長化が進み、更に短波長化を進めるため、これらの液浸エキシマレーザーも開発されている。研究段階ではEUV、X線を用いた露光装置もある。

この様なフォトリソグラフィは半導体やICのみならず、プリント基板の製造においても使用されており、紫外線はエレクトロニクス産業では広く使用されている。


電気的絶縁のチェック

紫外線の新たな用途として、電気試料上のコロナ放電(単に「コロナ」と呼ばれる)を観測することがある。試料の絶縁の劣化や汚染はコロナを引き起こす。そのコロナでは高電界が空気をイオン化し、窒素分子を励起し、紫外線の放射を引き起こす。 コロナは試料の絶縁性を低下させる。コロナはオゾンとわずかな酸化窒素を作り出し、酸化窒素は、周囲の空気中の水分と反応し亜硝酸もしくは硝酸の蒸気を作りだす。


殺菌

紫外線ランプは生物学研究所と医療施設で場所や道具の殺菌に使用される。 市販の低圧水銀灯は254nmの紫外線を86%放射する。DNAの紫外線に対する吸収スペクトルは、約265nmと約185nmの2箇所にピークを持ち、この254nmは、その片方とよく一致する。185nmの紫外線は、DNAへの吸収率としては良いが、空気中の酸素や、ランプに使用される石英ガラスが、185nmに対して不透明であるため、この用途には使用されない。 これらの殺菌用の波長の紫外線は、DNAの隣接した塩基を二量体化する。微生物のDNA上にこれらの欠陥が十分に蓄積すれば、(たとえその微生物が死滅しないとしても)、微生物の増殖は抑えられ、無害になる。実際には、紫外線の照射の隙間や影により、照射されない微生物が存在するため、これらのランプは他の殺菌技術の補助として使用される。


上水道の殺菌

紫外線は効果的な殺ウイルス、殺菌効果を有している。これを排水処理施設のみでなく、上水道の殺菌処理に使用するということが、海外では実施されている。SODISと呼ばれる工程は、スイスの研究機関により広く研究され、少量の水の処理には利用可能であることが証明された。この工程では、汚染された水を透明なプラスチックビンに入れ、6時間強烈な日光を浴びせる。汚染された水は2つの同期した装置においてこの処理を行われ、UVA(波長320-400nm)の照射を受け、水温が上昇する。水温が50度より上昇すれば、殺菌工程は3倍の速度になる。日本では塩素による殺菌を行っているが、1970年代後半から、塩素と水中の有機物の反応によるトリハロメタン等の発ガン性物質の生成が問題となり、紫外線による消毒が注目をあびている。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
担当:Mamenoki