รังสีอัลตราไวโอเลต ( Ultraviolet Radiation : UV )
เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สั้น ช่วงต่อจากแสงสีม่วง(ระหว่างVisible Spectrum กับ X-ray) เป็นรังสีที่ตาคนมองไม่เห็น และไม่สามารถรับรู้ได้อย่างคลื่นรังสีอินฟราเรด(IR) เราแบ่งเป็นสามประเภท ดังนี้
1. UV-A ช่วงความยาวคลื่น 315 - 380 nm
เป็นรังสีUVที่ไม่ค่อยมีอันตรายมากนัก สามารถนำ มาใช้เป็นประโยชน์ได้หลายด้าน โดยเฉพาะทางด้านเคมี, ฟิสิกส์
2. UV-B ช่วงความยาวคลื่น 280 - 315 nm
มีผลต่อร่างกายและสิ่งของได้ ก่อให้เกิดการไหม้ของผิวหนัง(Sunburn or Erythematic) และการอักเสบของตาดำ ได้ แต่มีคุณประโยชน์ในการรักษาโรคผิวหนังบางชนิดได้ รวมถึงการประยุกต์ ในงานอุตสาหกรรมเคมี
3. UV-C ช่วงความยาวคลื่น 100 - 280 nm
เป็นรังสีที่มีอันตรายต่อร่างกายได้อย่างรุนแรง เช่น ผิวแดงไหม้เกรียม (Erythema) หรือ เยื่อบุตาอักเสบ(Conjunctivitis) ซึ่งเราประยุกต์มาทำ ประโยชน์ในการฆ่าเชื้อโรคได้
** รังสีUV ทุกชนิด ควรระวังไม่ให้ถูกผิวหนังหรือตา อย่างต่อเนื่อง **
ประโยชน์ของหลอดไฟอัลตราไวโอเลต( UV Lamps )
1. การเร่งปฏิกิริยาเคมีด้วยแสง (Photochemical Process)
- การทำ ให้อยู่ตัวหรือแข็งตัวโดยวิธีโพลีเมอไรเซชั่น (Curing & Hardening by olymerization)
ทำให้หมึก, สี, แล็คเกอร์ นั้นแห้งภายในระยะเวลาสั้นๆ จึงทำให้ผลิตสินค้าได้รวดเร็วขึ้น และมีต้นทุนถูกลงได้
- การทำ เพลท (Plate)
2. การตรวจและวิเคราะห์ชิ้นงาน (Detection, Inspection and Analysis) เช่น
- การตรวจดูเส้นด้ายและความเรียบร้อยในการทอผ้า
- ตรวจผลิตภัณฑ์เคมี ว่าเป็นชนิดใด
- ตรวจหาเชื้อราในผลิตภัณฑ์อาหาร เพราะเชื้อราบางชนิดมองเห็นได้ชัดในรังสี UV
- ใช้วิเคราะห์แร่ธาตุต่างๆ
- ตรวจลายเซ็น, ตรวจธนบัตร, ตรวจบัตรเครดิต
- การออกแบบแสง (Decorative and Special Lighting Application) ให้เกิดความแปลกตา หรือสวยงาม (Luminescence purposes)
- วิเคราะห์ลายนิ้วมือ หรือ การเคลือบพื้นผิววัตถุ
3. การฆ่าเชื้อโรค( Disinfection) ด้วยหลอดให้แสงUV-Cที่มีความยาวคลื่น 253.7nm
4. ล่อแมลง (Insect Trap) เช่น จับไปขาย, ทำลายทิ้ง, ล่อออกไป
5. รักษาโรคผิวหนัง
6. การถ่ายเอกสาร ถ่ายพิมพ์เขียว
การใช้หลอดอัลตราไวโอเลต ในการฆ่าเชื้อโรค
(Disinfection by UVGI Lamp - Ultra-violet Germicidal Irradiation)
ในทางปฏิบัติ การฆ่าเชื้อโรคด้วยการฉายรังสี UV-C ขึ้นกับสององค์ประกอบหลัก คือ
1. ความลึกในการแทรกซึม (Depth of Penetration) ของรังสีUV-C ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญมาก เนื่องจากรังสี UV มีขีดจำกัดในการแทรกซึมผ่านวัตถุ (ยกเว้นนํ้าและของเหลวบางชนิด) เพราะผิวชั้นนอกของวัตถุจะดูดซับรังสีเอาไว้
2. อันตรายจากรังสีต่างๆ (Possible Hazardous Effects of Such Radiation) ผู้ที่รับการฉายรังสีไม่ควรได้รับรังสีมากไป แต่อย่างไรก็ดี การใช้รังสี UV-C ซึ่งได้จากหลอดฆ่าเชื้อโรคนั้น ก็มีข้อควรสังเกต ดังนี้ :
- UV-C ต้องถูกเชื้อโรคโดยตรงเท่านั้น ถ้าเชื้อโรคซ่อนอยู่ในเงาของวัตถุ เชื้อโรคนั้นจะไม่ตาย
- UV-C จะต้องถูกเชื้อโรคเป็นระยะเวลานานพอ (นานแค่ไหนขึ้นอยู่กับชนิดของเชื้อโรค) จึงจะสามารถฆ่าเชื้อโรคได้ ซึ่งเชื้อโรคบางชนิดทนต่อรังสี UV-C ได้นานมาก
- UV-C ถูกดูดซึมได้ง่าย จึงควรใช้ในที่อากาศแห้ง เพราะจะมีประสิทธิภาพดีที่สุด และใช้ขนาด Dose น้อยที่สุด ถ้าใช้ในอากาศชื้นมากๆ ต้องใช้ขนาด Dose เป็นสองเท่า ถ้าใช้ในน้ำดื่มธรรมดาจากนํ้าก๊อก อาจต้องใช้ขนาดมากถึงสิบเท่า
- การใช้หลอดUV-C ควรระวังไม่ให้ถูกตาและผิวหนังของคนโดยตรง (ถ้าสะท้อนจากผนัง ก็ต้องคอยระวังไม่ให้นานเกินไป)
ลักษณะใช้งานฆ่าเชื้อโรคด้วยหลอดรังสีเหนือม่วง
1. การฆ่าเชื้อโรคในอากาศ (Air Disinfection) ทำ ได้ 4 วิธีคือ
1.1 ติดหลอดUV ไว้บนเพดาน (Ceiling-mounted UV Lamp) รังสีกระจายทั่วไป ใช้ในเวลาปลอดคน
1.2 ฉายรังสีสู่อากาศด้านบนของห้อง (Upper-Air Irradiation) โดยใช้โคมหันขึ้น ไม่ส่องลงมาสู่ตาคน
1.3 ฉายรังสีใส่อากาศที่พื้นห้อง (Floor-Zone Irradiation) ด้วยโคมชนิดหันลง เพื่อฉายรังสีใส่อากาศที่พื้น
1.4 ในท่ออากาศหรือท่อลม (Air-Ducts) เหมาะสำ หรับสถานที่มีระบบปรับอากาศ(Air Conditioning System)
2. ฆ่าเชื้อโรคที่พื้นผิวของวัตถุ (Surface Disinfection) ใช้กับการผลิตอาหารและยา ทั้งโดยตรงหรือภาชนะบรรจุ
3. ฆ่าเชื้อโรคในของเหลว (Liquid Disinfection) ใช้ในการผลิตนํ้าดื่ม, นํ้าผลไม้, นํ้าเลี้ยงปลา, นํ้าในสระว่ายนํ้า
ประเภทหลอดฆ่าเชื้อโรค
1. Tubular UVGI ทั้งแบบ Standard และ High-output
2. Compact Single-ended UVGI
หลอดทั้งสองประเภท เป็นหลอดแบบLow-pressure Mercury-vapour Discharge Technology
3. High Intensity Discharge Tube เป็นหลอดแบบMedium-pressure Mercury-vapour มีพลังงานมากกว่า
การประยุกต์ใช้งาน (Applications)
1. สถานที่สาธารณะ ที่มีคนอยู่เป็นจำนวนมากหรืออยู่เป็นเวลานาน เช่นห้องเรียน, ค่ายทหาร, โรงภาพยนตร์, หอประชุม, ห้องรับรอง, สำนักงาน ฯลฯ ให้ติดตั้งหลอดUVGI ในท่อฆ่าเชื้อโรคในอากาศ (Air-disinfecting Duct), ท่อปรับสภาพอากาศ (Air-conditioning Duct)
2. โรงพยาบาล (Hospital) ตึกคนไข้, ห้องตรวจ, ที่พักคอย, ครัว, ที่เก็บเครื่องมือผ่าตัดและอุปกรณ์ของใช้ต่างๆ อาหารและเครื่องดื่ม (Food and Beverage) ทั้งขั้นตอน ขณะผลิต, บรรจุหีบห่อ, จัดเก็บ หรือส่งสินค้าจำหน่าย
3. อุตสาหกรรมการผลิตเวชภัณฑ์ (Pharmaceutical Industry) รวมถึง สารปฏิชีวนะ ยา และเครื่องสำอาง
4. ห้องครัว (Kitchen) ในตู้เย็น
5. การป้องกันสัตว์ป่วย (Animal Protection) ใช้กับเรือนปศุสัตว์, คอก, ฟาร์ม, เล้า, กรงขัง รวมไปถึงสวนสัตว์ได้
6. อุปกรณ์สำหรับการบรรจุหีบห่อ (Packaging Material) และการปิดผนึก(Sealing)
7. ห้องทดลอง (Laboratory) และเครื่องมือทดลองต่างๆ
8. Water Purification เช่น Drinking Water, Aquarium, Swimming Pools, Supplementing Chlorination
คุณสมบัติที่ดีของเครื่องฆ่าเชื้อโรคในน้ำด้วยแสงยูวี
แสงยูวีควรมีความยาวคลื่น 2537 A0 และมีความเข้มข้นไม่น้อยกว่า 16,000 ไมโครวัตต์-วินาที/ตร.ซม. ที่ตำแหน่งต่างๆภายในห้องฆ่าเชื้อ
น้ำที่จะให้แสงยูวีส่องผ่านเข้าไปฆ่าเชื้อต้องไม่ลึกกว่า 7.5 ซม.
ตัวหลอดไฟยูวีควรสร้างขึ้นจาก QUARTZ หรือแก้วที่มีซิลิกาสูง ทั้งนี้เพื่อให้มีการดูดกลืนแสงยูวีเกิดขึ้นน้อยที่สุด นอกจากนี้อุณหภูมิทำงานของหลอดแสงยูวีควรสูงประมาณ 1050F
ก่อนใช้เครื่องยูวีต้องอุ่นเครื่องประมาณ 2 นาที ดังนั้นจึงต้องมีอุปกรณ์หน่วงเวลามิให้น้ำไหลเข้าเครื่องใน ระหว่างเวลาอุ่นเครื่อง ทั้งนี้เพื่อมิให้มีการผลิตน้ำที่ยังไม่ได้ฆ่าเชื้อผ่านออกจากเครื่องยูวีในระหว่างที่เครื่องยังไม่ทำงาน
ต้องมีอุปกรณ์ทำความสะอาดผิวนอก (ด้านที่สัมผัสกับน้ำ) ของหลอดยูวีอย่างสม่ำเสมอ เพื่อป้องกันมิให้สิ่งสกปรกมาเคลือบหลอดยูวี จนทำให้การฆ่าเชื้อโรคไม่เกิดผล
ควรมีระบบสัญญาณเตือนให้รู้ถึงความผิดปกติของเครื่องฆ่าเชื้อ
วัสดุที่ใช้สร้างเครื่องยูวี ต้องไม่ทำให้น้ำเป็นพิษทั้งโดยทางตรงและอ้อม
เครื่องยูวีต้องไม่ทำให้ผู้ใช้ได้รับอันตรายเนื่องจากสัมผัสกับแสงยูวีมากเกินไป หรือเนื่องจากไฟฟ้าช็อต หรืออื่นๆ
แสงยูวีฆ่าเชื้อโรคในน้ำได้ก็ต่อเมื่อแสงสัมผัสกับเชื้อโรค ดังนั้นน้ำต้องปราศจากความขุ่นหรือสี ความขุ่นหรือสิ่งสกปรกสามารถเกาะจับอยู่บนหลอดแสงยูวี และทำให้แสงยูวีไม่สามารถส่องผ่านได้ตลอดความลึก
