УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, УФ-спектроскопия, раздел спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области спектра от 400 нм до 10 нм. Исследованием спектров в области 200-10 нм занимается вакуумная спектроскопия (см. Ультрафиолетовое излучение). В области спектра 400-200 нм используют приборы, построенные по тем же оптич. схемам, что и для видимой области спектра; отличие состоит лишь в замене стеклянных призм, линз и др. оптич. деталей на кварцевые. При измерении интенсивности УФ-излучения в качестве эталонных применяют источники, имеющие в УФ-области спектра известное распределение спектральной яркости (ленточная вольфрамовая лампа, угольная дуга, а также синхротронное излучение); стандартными приёмниками в этой области спектра являются термопара и градуированные фотоэлементы.

У. с. применяется при исследовании атомов, ионов, молекул и твёрдых тел для изучения их уровней энергии, вероятностей переходов и др. характеристик. В УФ-области спектра лежат резонансные линии нейтральных, одно- и двукратно ионизованных атомов, а также спектральные линии, испускаемые возбуждёнными конфигурациями высокоионизованных "атомов. Электронно-колебательно-вращательные полосы молекул в основном также располагаются в ближней УФ-области спектра. Здесь же сосредоточены полосы поглощения в спектрах большинства полупроводников, возникающие при прямых переходах из валентной зоны в зону проводимости. Многие хим. соединения дают сильные полосы поглощения в УФ-области, что создаёт преимущества использования У. с. в спектральном анализе. У. с. имеет большое значение для внеатмосферной астрофизики при изучении Солнца, звёзд, туманностей и др.

Лит.: Тaffе Н. Н., Оrсhin M., Theory and applications of ultraviolet spectroscopy, N. Y., [1962]. См. также лит. при ст. Ультрафиолетовое излучение. А. Н. Рябцев.

(от ультра... и фиолетовый), ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн X 400-10 нм. Вся область У. и. условно делится на ближнюю (400- 200 нм) и далёкую, или вакуумную (200-10 нм); последнее название обусловлено тем, что У. и. этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.

Ближнее У. и. открыто в 1801 нем. учёным Н. Риттером и англ. учёным У. Волластоном по фотохим. действию этого излучения на хлористое серебро. Вакуумное У. и. обнаружено нем. учёным В. Шуманом при помощи построенного им вакуумного спектрографа с флюоритовой призмой (1885-1903) и безжелатиновых фотопластинок. Он получил возможность регистрировать коротковолновое излучение до 130 нм. Англ. учёный Т. Лайман, впервые построив вакуумный спектрограф с вогнутой дифракционной решёткой, регистрировал У. и. с длиной волны до 25 нм (1924). К 1927 был изучен весь промежуток между вакуумным У. и. и рентгеновским излучением.

Спектр У. и. может быть линейчатым, непрерывным или состоять из полос в зависимости от природы источника У. и. (см. Спектры оптические). Линейчатым спектром обладает УФ-излучение атомов, ионов или лёгких молекул (напр., Н2). Для спектров тяжёлых молекул характерны полосы, обусловленные электронно-колебательно-вращательными переходами молекул (см. Молекулярные спектры). Непрерывный спектр возникает при торможении и рекомбинации электронов (см. Тормозное излучение).

Оптические свойства веществ в ультрафиолетовой области спектра значительно отличаются от их оптич. свойств в видимой области. Характерной чертой является уменьшение прозрачности (увеличение коэфф. поглощения) большинства тел, прозрачных в видимой области. Напр., обычное стекло непрозрачно при Ч < 320 нм; в более коротковолновой области прозрачны лишь увиолевое стекло, сапфир, фтористый магний, кварц, флюорит, фтористый литий и нек-рые др. материалы. Наиболее далёкую границу прозрачности (105 нм) имеет фтористый литий. Для Ч<105 нм прозрачных материалов практически нет. Из газообразных веществ наибольшую прозрачность имеют инертные газы, граница прозрачности к-рых определяется величиной их ионизационного потенциала. Самую коротковолновую границу прозрачности имеет гелий - 50,4 нм. Воздух непрозрачен практически при Ч< 185 нм из-за поглощения кислородом.

Коэфф. отражения всех материалов (в т. ч. металлов) уменьшается с уменьшением длины волны излучения. Напр., коэфф. отражения свеженапылённого алюминия, одного из лучших материалов для отражающих покрытий в видимой области спектра, резко уменьшается при Ч<90 нм (рис. 1). Отражение алюминия значительно уменьшается также вследствие окисления поверхности. Для защиты поверхности алюминия от окисления применяются покрытия из фтористого лития или фтористого магния. В области Ч <80 мл нек-рые материалы имеют коэфф. отражения 10-30% (золото, платина, радий, вольфрам и др.), однако при Ч<40 нм и их коэфф. отражения снижается до 1% и меньше.

Источники У. и. Излучение накалённых до 3000 К твёрдых тел содержит заметную долю У. и. непрерывного спектра, интенсивность к-рого растёт с увеличением темп-ры. Более мощное У. и. испускает плазма газового разряда. При этом в зависимости от разрядных условий и рабочего вещества может испускаться как непрерывный, так и линейчаый спектр. Для различных применений У. и. пром-сть выпускает ртутные, водородные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы, окна к-рых (либо целиком колбы) изготовляют из прозрачных для У. и. материалов (чаще из кварца). Любая высокотемпературная плазма (плазма электрич. искр и дуг, плазма, образующаяся при фокусировке мощного лазерного излучения в газах или на поверхности твёрдых тел, и т. д.) является мощным источником У. и. Интенсивное У. и. непрерывного спектра испускают электроны, ускоренные в синхротроне (синхротронное излучение). Для ультрафиолетовой области спектра разработаны также оптич. квантовые генераторы (лазеры). Наименьшую длину волны имеет водородный лазер (109,8 нм).

Естеств. источники У. и.- Солнце, звёзды, туманности и др. космич. объекты. Однако лишь длинноволновая часть У. и. (Ч>290 нм) достигает земной поверхности. Более коротковолновое У. и. поглощается озоном, кислородом и др. компонентами атмосферы на выс. 30-200 км от поверхности Земли, что играет большую роль в атм. процессах. У. и. звёзд и др. космич. тел, кроме поглощения в земной атмосфере, в интервале 91,2-20 нм практически полностью поглощается межзвёздным водородом.

Приёмники У. и. Для регистрации У. и. при Ч>230 нм используются обычные фотоматериалы. В более коротковолновой области к нему чувствительны спец. маложелатиновые фотослои. Применяются фо-тоэлектрич. приёмники, использующие способность У. и. вызывать ионизацию и фотоэффект: фотодиоды, ионизационные камеры, счётчики фотонов, фотоумножители и др. Разработан также особый вид фотоумножителей - каналовые электронные умножители, позволяющие создавать микроканаловые пластины. В таких пластинах каждая ячейка является каналовым электронным умножителем размером до 10 мкм. Микроканаловые пластины позволяют получать фотоэлектрич. изображения в У. и. и объединяют преимущества фотографич. и фотоэлектрич. методов регистрации излучения. При исследовании У. и. также используют различные люминесцирующие вещества, преобразующие У. и. в видимое. На этой основе созданы приборы для визуализации изображений в У. и.

Применение У. и. Изучение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области позволяет определять электронную структуру атомов, ионов, молекул, а также твёрдых тел. УФ-спектры Солнца, звёзд и др. несут информацию о физич. процессах, происходящих в горячих областях этих космич. объектов (см. Ультрафиолетовая спектроскопия, Вакуумная спектроскопия). На фотоэффекте, вызываемом У. и., основана фотоэлектронная спектроскопия. У. и. может нарушать хим. связи в молекулах, в результате чего могут происходить различные хим. реакции (окисление, восстановление, разложение, полимеризация и т. д., см. Фотохимия). Люминесценция под действием У. и. используется при создании люминесцентных ламп, светящихся красок, в люминесцентном анализе и люминесцентной дефектоскопии. У. и. применяется в криминалистике для установления идентичности красителей, подлинности документов и т. п. В искусствоведении У. и. позволяет обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставраций (рис. 2). Способность мн. веществ к избирательному поглощению У. и. используется для обнаружения в атмосфере вредных примесей, а также в ультрафиолетовой микроскопии.

Лит.: Мейер А., Зейтц Э., Ультрафиолетовое излучение, пер. с нем., М., 1952; Лазарев Д. Н., Ультрафиолетовая радиация и ее применение, Л. - М., 1950; Samson I. A. R., Techniques of vacuum ultraviolet spectroscopy, N. Y. - L. -Sydney, [1967]; 3айдель А. Н., Шрейдер Е. Я. Спектроскопия вакуумного ультрафиолета М., 1967; Столяров К. П., Химический анализ в ультрафиолетовых лучах, М. -Л. 1965; Бейкер А., Беттеридж Д. Фотоэлектронная спектроскопия, пер. с англ. М., 1975. Л. Н. Рябцев

Биологическое действие У. и. При действии на живые организмы У. и. поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных. В основе биол. действия У. и. лежат химич. изменения молекул биополимеров. Эти изменения вызываются как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и (в меньшей степени) образующимися при облучении радикалами воды и др. низкомолекулярных соединений.

На человека и животных малые дозы У. и. оказывают благотворное действие - способствуют образованию витаминов группы D (см. Кальциферолы), улучшают иммунобиологические свойства организма. Характерной реакцией кожи на У. и. является специфич. покраснение - эритема (макс. эритемным действием обладает У. и. с Ч = 296,7 нм и Ч = 253,7 им), к-рая обычно переходит в защитную пигментацию (загар). Большие дозы У. и. могут вызывать повреждения глаз (фотоофтальмию) и ожог кожи. Частые и чрезмерные дозы У. и. в нек-рых случаях могут оказывать канцерогенное действие на кожу.

В растениях У. и. изменяет активность ферментов и гормонов, влияет на синтез пигментов, интенсивность фотосинтеза и фотопериодич. реакции. Не установлено, полезны ли и тем более необходимы ли для прорастания семян, развития проростков и нормальной жизнедеятельности высших растений малые дозы У. и. Большие дозы У. и., несомненно, неблагоприятны для растений, о чём свидетельствуют и существующие у них защитные приспособления (напр., накопление определённых пигментов, клеточные механизмы восстановления от повреждений ).

На микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений У. и. оказывает губительное и мутагенное действие (наиболее эффективно У. и. с X в пределах 280-240 нм). Обычно спектр летального и мутагенного действия У. и. примерно совпадает со спектром поглощения нуклеиновых кислот - ДНК и РНК (рис. 3,А), в нек-рых случаях спектр биол. действия близок к спектру поглощения белков (рис. 3,Б). Осн. роль в действии У. и. на клетки принадлежит, по-видимому, химич. изменениям ДНК: входящие в её состав пиримидиновые основания (гл. обр. тимин) при поглощении квантов У. и. образуют димеры, к-рые препятствуют нормальному удвоению (репликации) ДНК при подготовке клетки к делению. Это может приводить к гибели клеток или изменению их наследств. свойств (мутациям). Определённое значение в летальном действии У. и. на клетки имеют также повреждение биол. мембран и нарушение синтеза различных компонентов мембран и клеточной оболочки.

Большинство живых клеток может восстанавливаться от вызываемых У. и. повреждений благодаря наличию у них систем репарации. Способность восстанавливаться от повреждений, вызываемых У. и., возникла, вероятно, на ранних этапах эволюции и играла важную роль в выживании первичных организмов, подвергавшихся интенсивному солнечному ультрафиолетовому облучению.

По чувствительности к У. и. биол. объекты различаются очень сильно. Напр., доза У. и., вызывающая гибель 90% клеток, для разных штаммов кишечной палочки равна 10, 100 и 800 эрг/мм2, а для бактерий Micrococcus radiodurans- 7000 эрг/мм2 (рис. 4, А и Б). Чувствительность клеток к У. и. в большой степени зависит также от их физиол. состояния и условий культивирования до и после облучения (темп-pa, состав питательной среды и др.). Сильно влияют на чувствительность клеток к У. и. мутации нек-рых генов. У бактерий и дрожжей известно ок. 20 генов, мутации к-рых повышают чувствительность к У. и. В ряде случаев такие гены ответственны за восстановление клеток от лучевых повреждений. Мутации других генов нарушают синтез белка и строение клеточных мембран, тем самым повышая радиочувствительность негенетических компонентов клетки. Мутации, повышающие чувствительность к У. и., известны и у высших организмов, в т. ч. у человека. Так, наследств. заболевание - пигментная ксеродерма обусловлено мутациями генов, контролирующих темновую репарацию. Генетич. последствия облучения У. и. пыльцы высших растений, клеток растений и животных, а также микроорганизмов выражаются в повышении частот мутирования генов, хромосом и плазмид. Частота мутирования отд. генов, при действии высоких доз У. и., может повышаться в тысячи раз по сравнению с естеств. уровнем и достигает неск. процентов. В отличие от генетич. действия ионизирующих излучений, мутации генов под влиянием У. и. возникают относительно чаще, чем мутации хромосом. Благодаря сильному мутагенному эффекту У. и. широко используют как в генетич. исследованиях, так и в селекции растений и пром. микроорганизмов, являющихся продуцентами антибиотиков, аминокислот, витаминов и белковой биомассы. Генетич. действие У. и. могло играть существ. роль в эволюции живых организмов. О применении У. и. в медицине см. Светолечение.

Лит.: Самойлова К. А., Действие ультрафиолетовой радиации на клетку, Л., 1967; Дубров А. П., Генетические и физиологические эффекты действия ультрафиолетовой радиации на высшие растения, М., 1968; Галанин Н. Ф., Лучистая энергия и ее гигиеническое значение, Л., 1969; Смит К., Хэнеуолт Ф., Молекулярная фотобиология, пер. с англ., М., 1972; Шульгин И. А., Растение и солнце, Л., 1973; Мясник М. Н., Генетический контроль радиочувствигельности бактерий, М., 1974. В. И. Корогодин.




Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ОБЛУЧЕНИЕ →← УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ МИКРОСКОПИЯ

Смотреть что такое УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ в других словарях:

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

        УФ-спектроскопия, раздел спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-област... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

(УФ спектроскопия), раздел оптич. спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в ... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, спектроскопия ультрафиолетовой области спектра (см. Ультрафиолетовое излучение). Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн 200-10 нм называется вакуумной, т. к. воздух в этой области непрозрачен и для исследований применяют вакуумные спектральные приборы. Области приложения - спектральный анализ, астрофизика, физика плазмы и др.<br><br><br>... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ спектроскопия - спектроскопия ультрафиолетовой области спектра (см. Ультрафиолетовое излучение). Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн 200-10 нм называется вакуумной, т. к. воздух в этой области непрозрачен и для исследований применяют вакуумные спектральные приборы. Области приложения - спектральный анализ, астрофизика, физика плазмы и др.<br>... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ , спектроскопия ультрафиолетовой области спектра (см. Ультрафиолетовое излучение). Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн 200-10 нм называется вакуумной, т. к. воздух в этой области непрозрачен и для исследований применяют вакуумные спектральные приборы. Области приложения - спектральный анализ, астрофизика, физика плазмы и др.... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, спектроскопия ультрафиолетовой области спектра (см. Ультрафиолетовое излучение). Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн 200-10 нм называется вакуумной, т. к. воздух в этой области непрозрачен и для исследований применяют вакуумные спектральные приборы. Области приложения - спектральный анализ, астрофизика, физика плазмы и др.... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

- спектроскопия ультрафиолетовой областиспектра (см. Ультрафиолетовое излучение). Ультрафиолетовая спектроскопия вобласти длин волн 200-10 нм называется вакуумной, т. к. воздух в этойобласти непрозрачен и для исследований применяют вакуумные спектральныеприборы. Области приложения - спектральный анализ, астрофизика, физикаплазмы и др.... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

спектроскопия УФ области спектра (см. Ультрафиолетовое излучение). У. с. в области длин волн 200-10 нм наз. вакуумной, т.к. воздух в этой области непро... смотреть

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

(УФ спектроскопия, УФС), раздел оптич. спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в ... смотреть

T: 152