12 InkohaerenteLichtquellen UV Strahlungsquellen

Kapitel UV-StrahlungsquellenFolie 1

Inkohrente LichtquellenProf. Dr. T. Jstel, FH Mnster

12. UV-StrahlungsquellenInhalt

12.1 Einteilung der UV-Strahlung12.2 Photochemische Anwendungen12.3 Biochemische Anwendungen12.4 Natrliche UV-Strahlungsquellen12.5 Knstliche UV-Strahlungsquellen12.6 UV-Leuchtstoffe12.7 Brunungslampen12.8 Psoriasislampen12.9 Strahlungsquellen fr Desinfektionszwecke12.10 Strahlungsquellen fr Wasserreinigungszwecke



100 nm 200 nm 280 nm 320 nm 400 nm

UV-B UV-AUV-CVUV

12.5 - 6.9 eV 6.2 4.5 eV 4.5 - 3.9 eV 3.9 3.1 eV

Spaltung von H2O und O2 in Radikale

Ozonbildung

Spaltung von C-C, C-H, C-O Bindungen

Anregung von C=C BindungenAnregung der NukleobasenSpaltung von O3, ClO2und H2O2

Vitamin D BildungTranskription von ReparaturenzymenBildung von Melanosomen in der Haut

Photokatalytische ReaktionenOxidation von Melanin in der HautZersetzung organischer PigmenteAktivierung photokata-lytischer Pigmente

WaverreinigungPhotochemie

Desinfektion von Luft, H2O und OberflchenPhotochemie

Behandlung von Haut-krankheiten (Psoriasis)BrunungPhotochemie

Wasser- und Luftreinigung mittels TiO2 PhotokatalysatorBrunungPhotochemie

12.1 Einteilung der UV-Strahlung



Chemische Bindung und Photonenenergie

Energie von chemischen Bindungen~ 10 1000 kJ/mol

Energie von optischer Strahlung

600 300 150

200 400 800

Ultraviolett Sichtbar Nah Infrarot

(V)UV - VIS Strahlung kann also chemische Bindungen spalten

E-E 100 500 kJ/mol F-F 159 kJ/molC-C 348 kJ/mol

E=E 400 700 kJ/mol O=O 498 kJ/molC=C 648 kJ/mol

EE 800 1100 kJ/mol NN 946 kJ/molCC 839 kJ/mol

H-Brcken 10 - 160 kJ/mol H...F > H...O > H...NVan-der-Waals 0.5 - 5 kJ/mol

1200 kJ/mol-1

Vakuum Ultraviolett

100 nm

75

1600

12.2 Photochemische Anwendungen



Photolysereaktionen

Spaltung von AzidenM-N=N=N + h(< 300 nm) M=N + N2 mit M = Cr, Mn, Fe, Ru etc.

Homolytische Spaltung von IodI2 + h(520 nm) 2 I.

Zersetzung von HgO2 HgO + h(< 600 nm) 2 Hg + O2

Zersetzung von DiazoverbindungenR-CO-CH=N=N + h(< 350 nm) R-CH=C=O + N2

IsomerisierungenPraecalciferol + h(282 nm) Calciferol (Vitamin D3)

Spaltung von Ameisensure HCOOHHCOOH + h(< 260 nm) CO + H2O




12.2 Photochemische AnwendungenEffects on organic molecules

Photoinitiated polymerisation K[Cr(NH3)2(NCS)4] + 2 H2O + h K[Cr(NH3)2(NCS)3(OH)] + H3O+ + NCS- Anionic Polymerisation of ethyl--cyanoacrylate by the addition of NCS- as a chain starter

Photoinduced formation of oximes



12.2 Photochemische AnwendungenEffects on organic molecules

Photooxidative initiated polymerisation Flow coat process as a step of the CRT production process(polyvinyl alcohole + ammonium dichromate) R-CH2-OH + CrO42- + h(vis.) R-CH=O Polymerisation

Photooxidative synthesis of organic molecules



12.2 Photochemische AnwendungenWasser- und Oberflchenreinigung mit VUV-Licht

1. Spaltung von Wasser in RadikaleH2O + h(< 200 nm) OH. + H.2 OH. H2O22 H2O2 2 H2O +1O2

2. Ozonbildung3 O2 + h(< 240 nm) 2 O3

H2O2 und O3 bauen organische Substanzen oxidativ ab




200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300

Wellenlnge [nm] 0

20

40

60

80

100

120

140

160

E

x

t

i

n

k

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k

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e

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f

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z

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H

2

O

2

Wasser- und Oberflchenreinigung mit UV-Strahlung

1. Spaltung von Wasserstoffperoxid in Radikale (H2O2/UV-Prozess)H2O2 + h(< 280 nm) 2 OH.2 OH. + M OH- + M+

2. Umsetzung von Ozon in H2O2O3 + H2O + h(< 330 nm) H2O2 + O2

UV-Oxidation wird zum Abbau von Medikamenten, Hormonen und Rntgenkontrastmitteln eingesetzt Abwsser von Krankenhusern



12.3 Biochemische AnwendungenDesinfektion

Wasser, Luft und Oberflchen enthalten Mikroorganismen, wie Pilze, Bakterien, Protozoen und Viren

Abttung der Mikroorganismen durch Hitze (> 80 120 C) Chemikalien (Cl2, ClO2) UV-Strahlung (< 300 nm)

Der Effekt von UV-Strahlung beruht vor allem auf der Hemmung des Wachstumsder Mikroorganismen

200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0 Disinfection efficiency (DIn 5031-10)

Absorption spectrum of dTMP

R

e

l

.

e

f

f

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c

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c

y

/

a

b

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o

r

p

t

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o

n

Wavelength [nm]



12.3 Biochemische AnwendungenDesinfektion Photobiochemie

Struktur von DNA helikaler Doppelstrang aus Nukleotiden dNMP dNMP = Base + Phosphat + Desoxyribose

-A-T-A-T-G-C-T-A-G-G-C-C--T-A-T-A-C-G-A-T-C-C-G-G-

Mechanismus der DesinfektionswirkungUV-C wird von Purin- und Pyrimidinbasen absorbiert Reaktion zwischen benachbarten Thyminbasen

(2 + 2 Cycloaddition erlaubt nach Woodward-Hoffmann) Fehler beim Kopieren der DNADas Bild kann zurzeit nicht angezeigt werden.Das Bild kann zurzeit nicht angezeigt werden.

Nucleotid Extinktionskoeffizient bei 260 nmdAMP 15200dTMP 8400dGMP 12000dCMP 7100

P

P

O

CCCN

NCO

O

CH3H

H

P

O

CCCN

NCO

O

CH3H

H

O

CCCN

NC OO

CH3

H

HO

OCC

CNNC O

CH3H

H

P



12.3 Biochemische Anwendungen

Direkte Pigmentierung: Oxidation von Melanin zu Melaninoxid (geringe Lebensdauer)Indirekte Pigmentierung: Einlagerung von neuen Melanosomen (Langzeiteffekt)

250 300 350 400 450 5000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0 Direct pigmentation Indirect pigmentation

Wavelength [nm]

R

e

l

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i

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n

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[

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u

.

]

Brunung

UV-A: Direkte Pigmentierung UV-B: Indirekte Pigmentierung

Brunung von Haut

R

e

f

l

e

x

i

o

n

400 500 600 700 800

50%

40%

30%

20%

10%

0%

Zunahme der Absorption

Wellenlnge [nm]



Durch UV-Licht wird die Haut gereizt und in Folge der strkeren Durchblutung gertetBei lngerer UV-Exposition kommt es zu phototoxischen Reaktionen (Sonnenbrand)

Hautempfindlichkeit gem DIN 5031-10

250 - 298 nm: E = 1

298 - 328 nm: E = 1*10^(0.094*(298-))328 - 400 nm: E = 1*10^(0.015*(140-))

260 280 300 320 340 360 380 400 420

1E-3

0,01

0,1

1

R

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E

f

f

i

z

i

e

n

z

Wellenlnge [nm]

12.3 Biochemische AnwendungenBrunung - Nebeneffekt: Erythem = Hautrtung oder Sonnenbrand



12.3 Biochemische Anwendungen

280 300 320 340 360 380 4000,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

Vitamin D3 production

R

e

l

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v

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f

f

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v

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n

e

s

s

Wavelength [nm]

280 300 320 340 360 380 4000,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

Photoconjunctivitis Pyrimidine dimerisation Photoceratitis

R

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l

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v

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n

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s

Wavelength [nm]

Vitamin D3 Produktion in der Haut Phototoxische Wirkungen

Brunung Weitere Nebeneffekte

Im wesentlichen ist UV-B Strahlung fr positive und negative Wirkungen verantwortlich Die Wellenlngenabhngigkeit der biologischen Effekte ist im UV-B sehr ausgeprgt



12.4 Natrliche UV-Strahlungsquellen

Hautrtung bzw. Sonnenbrand werden im Wesentlichen durch UV-B Strahlung verursacht

280 300 320 340 360 380 4000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

L

[

W

m

-

2

n

m

-

1

]

Wellenlnge [nm]280 300 320 340 360 380 400

0,000

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

L

e

r

[

W

n

m

-

1

m

-

2

]

Wellenlnge [nm]

Die natrliche UV-Strahlungsquelle ist die Sonne

UV-Spektrum bei 60 Sonnenhhenwinkel Entsprechendes Erythem-Spektrum

400280

totr, )d)E(L(L e



12.4 Natrliche UV-StrahlungsquellenZeitabhngige Verteilung der UV-Strahlung (Norderney: 53.2 nrdlicher Breite)

Jahreszeit

T

a

g

e

s

z

e

i

t



12.4 Natrliche UV-StrahlungsquellenOrtsabhngige Verteilung der UV-Strahlung (am 21. Juni zur Mittagszeit)

In hohen Breiten ist nur sehr wenig UV-B Strahlung im Tageslicht

Hamburg (~53.5 nrdlicher Breite) am 21. Juni, mittags (Sonnenhhenwinkel ~ 60) UV-B/UV-A [%] 2.30 E(320) 3.54

Solarheight

Latitude[] N

Nearest location at10 E

UV-B[W/m2]

UV-A[W/m2]

UV-B[%]

E320[W/m2]

E320

83.5 30 Ghadames, Libya 1.66 61.0 2.65 0.1654 0.0380 4.3578.5 35 Sfax, Tunisia 1.61 59.9 2.61 0.1587 0.0373 4.2573.5 40 Sardinia 1.52 58.0 2.55 0.1487 0.0360 4.1368.5 45 La Spezia, Italy 1.41 55.7 2.47 0.1359 0.0345 3.9463.5 50 Schweinfurt, Germany 1.28 52.7 2.37 0.1208 0.0325 3.7260 53.5 Hamburg, Germany 1.18 50.2 2.30 0.1094 0.0309 3.5458.5 55 rhus, Denmark 1.13 49.1 2.25 0.1043 0.0302 3.4553.5 60 Oslo, Norway 0.97 45.0 2.11 0.0870 0.0275 3.1648.5 65 Trondheim, Norway 0.80 40.5 1.94 0.0697 0.0246 2.83



Lampentypen

Hg-Entladungslampen Niederdruck 185, 254 nm

Mitteldruck + Filter 200 - 400 nm

Niederdruck + Leuchtstoff 200 - 400 nm

Exzimerlampen Xe2* 172 nm

XeBr* 282 nm

XeCl* 308 nm

Xe2* + Leuchtstoff 200 - 400 nm

UVC-Strahlungsquelle

12.5 Knstliche UV-Strahlungsquellen



Emissionsmaxima und Effizienzen von Exzimerlichtquellen im Sinus-Betrieb


F Cl Br I Edelgas

ReinesHalogen

?158 nm

?258 nm

?293 nm

?342 nm -

Ar > 10%193 nm

ca. 5%175 nm

< 0.1%161 nm

-Ar*2

~10%126 nm

Kr > 10%248 nm

18%222 nm

ca. 5%207 nm

< 0.1%185 nm

Kr*2~15%

146 nm

Xe > 10%351 nm

14%308 nm

15%282 nm

ca. 5%253 nm

Xe*230%

172 nm



12.5 Knstliche UV-StrahlungsquellenHg-Mitteldrucklampen

Lampenglas und Filter: Keine Emission unterhalb von 280 nm! Hoher UV-B Anteil ~ 10% Gesichtsbruner

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 8000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

HPA404 HPA1200

E

m

i

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o

n

s

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n

t

e

n

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t

t

(

a

.

u

.

)

Wellenlnge [nm]



FluoreszenzlampenHg-Niederdruckentladung

Xe2*-Exzimerentladung

200 300 400 500 6000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

185 nm

254 nm

N

o

r

m

a

l

i

z

e

d

e

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

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n

s

i

t

y

Wavelength [nm]

150 nm172 nm

UV-Strahlung

UV-Leuchtstoffschicht

Wellenlnge [nm]

147 nm 172 nm

Resonanzlinie

E

m

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s

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n

s

i

n

t

e

n

s

i

t

t 2ndK

ontinuum

1stK

ontinuum

185 nm254 nm

Lampenglas

Deutsches PatentDE 199 19 169.7

150 nm




Kommerzielle Leuchtstoffe fr UV-Lichtquellenauf der Basis einer Hg-Niederdruckentladung

SrAl12O19:Ce3+ 305 nmLaB3O6:Bi3+,Gd3+ 311 nmLaPO4:Ce3+ 320 nm

LaMgAl11O19:Ce3+ 340 nm(Y,Gd)PO4:Ce3+ 335, 355 nmBaSi2O5:Pb2+ 350 nmSr2MgSi2O7:Pb2+ 365 nmSrB4O7:Eu2+ 370 nmBaSO4:Eu2+ 375 nm

Aktivatoren: Ce3+, Gd3+, Pb2+, Eu2+280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0BaSO4:Eu

YPO4:Ce

LaMgAl11O19:Ce

E

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

e

n

s

i

t

y

[

a

.

u

.

]

BaSi2O5:Pb SrB4O7:Eu

Sr2MgSi2O7:Pb

Wavelength [nm]

280 300 320 340 360 380 400 420 440 4600,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0LaB3O6:Bi,Gd

E

m

i

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n

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t

e

n

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y

[

a

.

u

.

]

LaPO4:Ce

SrAl12O19:Ce

Wavelength [nm]

12.6 UV-Leuchtstoffe



UV und VUV Effizienz von UV-A Leuchtstoffen (Ce3+ und Pb2+ aktiviert)

254 nm Effizienz: LaMgAl11O19:Ce ~ YPO4:Ce ~ BaSi2O5:Pb ~ Sr2MgSi2O7:Pb172 nm Effizienz: LaMgAl11O19:Ce > YPO4:Ce ~ BaSi2O5:Pb > Sr2MgSi2O7:Pb

150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0 YPO4:CeLaMgAl11O19:CeBaSi2O5:Pb

Sr2MgSi2O7:Pb

R

e

l

a

t

i

v

e

i

n

t

e

n

s

i

t

y

Wavelength [nm]

172 nm

12.6 UV-Leuchtstoffe



Historische Entwicklung

60er und frhe 70er Harte UV Strahlungsquellen (UV-C!) Hhensonnen

Mitte der 70er Harte UV Strahlung schdigt die DNATL Lampen mit UV-A Leuchtstoff

spte 70er TL Lampen mit verbessertem UV-A Leuchtstoff

80er Brunung mit UV-A Strahlung ist sicherTL Lampen mit UV-LeuchtstoffmischungenHg-Hochdrucklampen mit Filter

frhe 90er Ausgewogenes UV-B/UV-A Verhltnis ist gnstigLampen mit Glas mit erhhter UV-Transparenz (undUV-B Leuchtstoff)

spte 90er Optimal sind Strahlungsquellen mit tageslichhnlichemUV-SpektrumUV-B/UV-A Leuchtstoffmischungen

12.7 Brunungslampen



Fluoreszenzlampen Historische Entwicklung

1. Generation 2. Generation 3. Generation

BaSi2O5:Pb BaSi2O5:Pb YPO4:Ceoder Sr2MgSi2O7:Pb + LaPO4:Ce + LaPO4:Ce

Die Stabilitt der Pb2+-Leuchtstoffe begrenzt die Lebensdauer der Sonnenbanklampen aufetwa 1000 h

280 300 320 340 360 380 4000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

LaPO4:CeBaSi2O5:Pb

UV-AUV-B

E

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

e

n

s

i

t

y

[

a

.

u

.

]

Wavelength[nm]280 300 320 340 360 380 400

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

BaSi2O5:PbUV-AUV-B

E

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

e

n

s

i

t

y

[

a

.

u

.

]

Wavelength[nm]280 300 320 340 360 380 400

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

LaPO4:CeYPO4:Ce

UV-AUV-B

E

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

e

n

s

i

t

y

[

a

.

u

.

]

Wavelength[nm]

12.7 Brunungslampen



Durch die Prsenz der Hg-Linien im sichtbaren Spektral-bereich emittieren Sonnenbanklampen bluliches Licht Konversion in ein Weilichtspektrum durch Zugabe eines rot-emittierenden Leuchtstoffes, wie z.B. Y2O3:Eu

200 300 400 500 6000,0

0,3

0,5

0,8

1,0

R

e

l

a

t

i

v

e

I

n

t

e

n

s

i

t

t

Wellenlnge [nm]

12.7 Brungungslampen12.7 BrunungslampenFluoreszenzlampen Spektren + Farbpunkte

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,80,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Y2O3:Eu

CLEO Performance

BBLy

x



12.7 BrunungslampenFluoreszenzlichtquellen mit tageslichthnlichem Erythemspektrum

UV-A + UV-B Leuchtstoff, z.B. LaPO4:Ce + BaSi2O5:Pb

280 300 320 340 360 380 4000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

CLEO Natural

Referenz-Sonnenlicht

UV-AUV-B

R

e

l

a

t

i

v

e

B

r

u

n

u

n

g

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f

f

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z

i

e

n

z

Wellenlnge [nm]



12.8 PsoriasislampenBehandlung von Hautkrankheiten

Psoriasis, Vitiligo, atopische Dermatitis und andere Hautkrankheiten knnen mit UV-B Strahlung behandelt werden

PsoriasislampenHg-Niederdrucklampen+ UV-B Leuchtstoff

StandardleuchtstoffLaB3O6:Bi3+,Gd3+

UV-B Linienemitter!

Anregung Bi3+ (Bi3+)*Energietransfer (Bi3+)* + Gd3+ Bi3+ + (Gd3+)*Emission (Gd3+)* Gd3+ + 311 nm (6P7/2 8S)

Emissionsspektrum von LaB3O6:Bi,Gd (254 nm Anregung)

200 300 400 5000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

E

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

e

n

s

i

t

y

[

a

.

u

.

]

Wavelength [nm]



Leuchtstoffe fr UV-B Fluoreszenzlampen

Standard LaB3O6:Bi3+,Gd3+ Wirtsgitter mit Gd3+ als EmitterSensibilisierung erforderlich Ce3+ oder Pr3+

Problem: Photostabilitt von Bi3+

Lsung: Verwendung von Ce3+ als Photosensibilisator Geringe Aufspaltung der 5d-Orbitale des Ce3+ erforderlich (z.B. in Phosphaten) Wirtsgitter mit hoher Koordinationszahl fr Ln3+ (z.B. GdMgB5O10)

100 150 200 250 300 350 400 450 5000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Ce3+(5d1- 4f1)

Ce3+(4f1 - 5d1)

Host lattice

Gd3+ (6PJ - 8S)

Emission spectrum 254 nm exc. Excitation spectrum

R

e

l

a

t

i

v

e

i

n

t

e

n

s

i

t

y

Wavelength [nm]

100 200 300 400 5000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Bi3+

Bi3+

Bi3+

Host lattice

Gd3+ (6PJ - 8S)

Emission spectrum 254 nm exc. Excitation spectrum

R

e

l

a

t

i

v

e

i

n

t

e

n

s

i

t

y

Wavelength [nm]

12.8 Psoriasislampen



Zur Desinfektion von Wasser, Luft und Oberflchen

Anforderungen Emission zwischen 230 und 280 nm Keine Strahlung < 230 nm, da sonst Photoreduktion von NO3- zu NO2- (in Wasser) Keine Strahlung < 200 nm, da sonst Spaltung von H2O in H. + OH.

Geignete Lampentypen Hg-Niederdruckentladungslampen

Linienemission bei 254 nm

Hg-MitteldruckentladungslampenEmission im ganzen UV-Bereich

Hg-HochdruckentladungslampenEmission im ganzen UV-Bereich 200 300 400 500 600

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

254 nm

E

m

i

s

s

i

o

n

s

i

n

t

e

n

s

i

t

t

Wellenlnge [nm]

Spektrum einer Hg-Niederdruckentladungslampe

12.9 Strahlungsquellen fr Desinfektionszwecke



Mercury Low Pressure Discharge Efficiency

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Temperature / C

R

e

l

a

t

i

v

e

E

f

f

i

c

i

e

n

c

y

/

%

Pure Mercury

BiIn Amalgam

12.9 Strahlungsquellen fr DesinfektionszweckeHg-Entladungslampen: Nachteile

Umweltvertrglichkeit (Hg-Gehalt) Empfindlichkeit gegenber schnellen Schaltzyklen Temperaturabhngigkeit der Entladungseffizienz und UV-Lichtausbeute

(Wassertemperatur ~ 10 15 C) Zylinderfrmige Geometrie



+

-

Entladungsbogen

Elektrode (Kathode)

DielektrikumLeuchtstoffschicht

e- + Xe Xe*Xe* + 2 Xe Xe2* + XeXe2* 2 Xe + 172 nm

AC

12.9 Strahlungsquellen fr DesinfektionszweckeDielektrisch behinderte Entladungslampen (Xe-Exzimerlampen)

LeuchtstoffschichtDielektrikum

Elektrode (Anode)



Wavelength [nm]147 172

R

e

s

o

n

a

n

c

e

L

i

n

e

I

n

t

e

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i

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y

[

a

.

u

.

]

2

n

d

C

o

n

t

i

n

u

u

m

1

s

t

C

o

n

t

i

n

u

u

m


Xe2* Excimer

Emissionspektrum

convert to 190 - 200 nm convert to 200 - 280 nm

100101102103104105106107108

H2O

A

b

s

o

r

p

t

i

o

n

c

o

e

f

f

i

c

i

e

n

t

[

m

-

1

]

10010-110-210-310-410-510-610-710-8

P

e

n

e

t

r

a

t

i

o

n

d

e

p

t

h

[

m

]

150 160 170 180 190 200

Xenon Excimer

Wavelength [nm]200 220 240 260 280 300 320

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0 Disinfection efficiency (DIN 5031-10)

R

e

l

.

e

f

f

i

c

i

e

n

c

y

/

a

b

s

o

r

p

t

i

o

n

Wavelength [nm]

Zur Erhhung der Eindringtiefe Zur Erhhung des GAC-Overlaps

FluoreszenteXe-Exzimerlampen



UVC Leuchtstoffe fr Xe-Exzimerlampen

Anforderungen Emissionsbande im Bereich (190) 200 - 280 nm Hohe Lichtausbeute unter 172 nm Anregung Hohe VUV Stabilitt

Wirtsgitter mit Bandlcken > 6.0 eV und redoxstabile Aktivatoren

Leuchtstoff = Wirtsgitter + Aktivator (optischer bergang)Fluorid Tl+ 6s-6p Phosphat Pb2+ 6s-6pSulfat Bi3+ 6s-6pBorat Nd3+ 4f-5dOxid Pr3+ 4f-5d




Freies Ionin der

Gasphase

Aktivator-Wirtsgitter

Wechselwirkung

Kristallfeld-aufspaltung

Ion Eu2+ Ce3+ Pr3+ Nd3+4fn-15d1 Niveau 34000 cm-1 50000 cm-1 62000 cm-1 74000 cm-1

295 nm 200 nm 160 nm 130 nm

E 5d

4f

ccfs

Stokes Shift

12.9 Strahlungsquellen fr DesinfektionszweckeUVC Leuchtstoffe Modulation der Aktivatorabsorption und -emission



Nd3+ Phosphors VUV LichtquellenPr3+ Phosphors UV-C Lichtquellen

200 250 300 350 4000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

YPO4:Pr

YBO3:Pr

LaPO4:Pr

E

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

e

n

s

i

t

y

[

a

.

u

.

]

Wavelength [nm]200 250 300 350 400

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

E

m

i

s

s

i

o

n

i

n

t

e

n

s

i

t

y

[

a

.

u

.

]

Wavelength [nm]

YPO4:Nd

12.9 Strahlungsquellen fr DesinfektionszweckeNd3+- und Pr3+-Leuchtstoffe

[Xe]4f25d1 [Xe]4f3 (4IJ) [Xe]4f15d1 [Xe]4f2 (4HJ, 3F2)



Spektrum einer Xe-Exzimerlampe mit YBO3:Pr als VUV zu UV-C Konverter

0

100

200

300

400

500

600

200 250 300 350 400 450 500 550 600

Wellenlnge [nm]

I

n

t

e

n

s

i

t

t

[

1

0

3

C

o

u

n

t

s

/

s

]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

R

e

l

a

t

i

v

e

K

e

i

m

t

t

u

n

g

s

w

i

r

k

u

n

g

[

%

]

Lampenspektrum

DIN - Wirkungsspektrum


Date post:	10-Nov-2015
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12 InkohaerenteLichtquellen UV Strahlungsquellen

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