Ultraviolettstrahlung: Unterschied zwischen den Versionen

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Ultraviolettstrahlung: Unterschied zwischen den Versionen

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{{Weiterleitungshinweis|UV}}
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'''Ultraviolettstrahlung''', kurz '''Ultraviolett''', UV oder '''UV-Strahlung''', umgangssprachlich '''ultraviolettes Licht''', seltener und fälschlich '''Infraviolett-Strahlung''', ist die für den Menschen unsichtbare [[elektromagnetische Strahlung]] mit Wellenlängen, die kürzer als das sichtbare Licht sind. Im elektromagnetischen Wellenspektrum schließt sich, ausgehend vom für den Menschen sichtbaren Bereich, dem Licht- oder Farbspektrum, an das Ultraviolett die [[Röntgenstrahlung]] an.
'''Ultraviolettstrahlung''', kurz '''UV''', '''UV-Strahlung''', '''UV-Licht''' oder  '''Schwarzlicht''', ist [[elektromagnetische Strahlung]] im optischen Frequenzbereich ([[Licht]]) mit kürzeren [[Wellenlänge]]n als das für den Menschen sichtbare Licht. Jenseits der UV-Strahlung schließt die [[Röntgenstrahlung]] an. Die Farbwahrnehmung violett entsteht durch die kürzesten noch mit dem [[Visuelles System|Auge]] wahrnehmbaren Wellenlängen. „Ultraviolett“ (lat. ultra ''jenseits'')<ref>''Navigium [https://www.navigium.de//latein-woerterbuch.html?form=ultra&wb=gross&nr=09 Latein-Deutsch Wörterbuch]''</ref> bedeutet „jenseits von Violett“, d. h. vergleichsweise höhere [[Elektromagnetische Welle|Lichtfrequenzen]], die jenseits derjenigen des [[Farbwahrnehmung#Sichtbares_Licht|sichtbaren Spektrums]] liegen. Bei [[Schwarzlichtlampe]]n wird der begleitende Anteil sichtbarer Strahlung durch einen Filter weitgehend unterdrückt, sodass in einer damit bestrahlten Szene im Wesentlichen nur [[Fluoreszenz|fluoreszierende]] Stoffe leuchten.
 
Die Bezeichnung ''ultraviolett'' (etwa „jenseits von Violett“) beruht darauf, dass sich das UV-[[Elektromagnetisches Spektrum|Spektrum]] zu kürzeren [[Wellenlänge]]n an Violett anschließt. Letzteres ist definitionsgemäß der für Menschen gerade noch wahrnehmbare Farbreiz. Wahrgenommen werden jene indirekt durch ultraviolette Strahlung zum Leuchten im sichtbaren Bereich angeregten [[Fluoreszenz|fluoreszierenden]] Stoffe. Aus diesem Zusammenhang entstand für UV der umgangssprachliche Begriff '''Schwarzlicht'''. Scheinbar ohne Einfluss von Licht (vermeintlich schwarz) „leuchten“ Fluoreszenzflächen im Dunklen hell.
 
[[Datei:Electromagnetic spectrum c.svg|mini|hochkant=3|Der UV-Bereich schließt sich unmittelbar links an den sichtbaren Bereich an.]]


== Entdeckung ==
== Entdeckung ==
Die Entdeckung der UV-Strahlung folgte aus den ersten Experimenten mit der Schwärzung von [[Silbersalze]]n im Sonnenlicht. Im Jahr 1801 machte der deutsche Physiker [[Johann Wilhelm Ritter]] die Beobachtung, dass Strahlen gerade jenseits des violetten Endes im sichtbaren Spektrum im Schwärzen von Silberchloridpapier sehr effektiv waren. Er nannte die Strahlen zunächst „de-oxidierende Strahlen“, um ihre chemische Wirkungskraft zu betonen und sie von den [[Infrarotstrahlung|infraroten]] „Wärmestrahlen“ am anderen Ende des Spektrums zu unterscheiden. Bis ins 19.&nbsp;Jahrhundert wurde UV als „chemische Strahlung“ bezeichnet. Mittlerweile werden die Bezeichnungen „Infrarotstrahlung“ und „Ultraviolettstrahlung“ verwendet, um die beiden Strahlungsarten zu charakterisieren.<ref>{{Literatur |Autor=P. E. Hockberger |Titel=A history of ultraviolet photobiology for humans, animals and microorganisms |Sammelwerk=Photochem. Photobiol |Band=76 |Datum=2002 |Seiten=561–579 |PMID=12511035}}</ref>
Die Entdeckung der UV-Strahlung folgte aus den ersten Experimenten mit der Schwärzung von [[Silbersalze]]n im Sonnenlicht. Im Jahr 1801 machte der deutsche Physiker [[Johann Wilhelm Ritter]] in [[Jena]] die Beobachtung, dass Strahlen gerade jenseits des violetten Endes im sichtbaren Spektrum im Schwärzen von Silberchloridpapier sehr effektiv waren. Er nannte die Strahlen zunächst „de-oxidierende Strahlen“, um ihre chemische Wirkungskraft zu betonen und sie von den [[Infrarotstrahlung|infraroten]] „Wärmestrahlen“ am anderen Ende des Spektrums zu unterscheiden. Bis ins 19.&nbsp;Jahrhundert wurde UV als „chemische Strahlung“ bezeichnet. Mittlerweile werden die Bezeichnungen „Infrarotstrahlung“ und „Ultraviolettstrahlung“ verwendet, um die beiden Strahlungsarten zu charakterisieren.<ref>{{Literatur |Autor=P. E. Hockberger |Titel=A history of ultraviolet photobiology for humans, animals and microorganisms |Sammelwerk=Photochem. Photobiol |Band=76 |Datum=2002 |Seiten=561–579 |PMID=12511035}}</ref>


Anfang des 20.&nbsp;Jahrhunderts wurde die heilende Wirkung der künstlichen UV-Strahlung entdeckt. So berichtete der österreichische Arzt [[Gustav Kaiser]] (1871–1954), der sich in Würzburg mit elektrotherapeutischen Studien beschäftigt hatte, in der Vollversammlung der [[Gesellschaft der Ärzte in Wien]] im Februar 1902 über den Selbstversuch mit einer UV-Glühlampe, mit deren Hilfe er die Gesundung einer nicht heilen wollenden Wunde erreichte. Eine schwer erkrankte tuberkulöse Patientin soll nach dem vorliegenden Bericht mittels des „blauen Lichts“ in vier Wochen geheilt worden sein. Ermutigt durch diese Erfolge dehnte Kaiser seine Versuche mit einer Hohllinse auf Hautkrankheiten aus, wobei er ebenfalls günstige Ergebnisse erzielte. Er zog daraus den Schluss, dass die UV-Strahlung keimtötend wirkt.<ref>Innsbrucker Nachrichten, 15. Februar 1902</ref>
Anfang des 20.&nbsp;Jahrhunderts wurde die heilende Wirkung der künstlichen UV-Strahlung entdeckt. So berichtete der österreichische Arzt [[Gustav Kaiser]] (1871–1954), der sich in Würzburg mit elektrotherapeutischen Studien beschäftigt hatte, in der Vollversammlung der [[Gesellschaft der Ärzte in Wien]] im Februar 1902 über den Selbstversuch mit einer UV-Glühlampe, mit deren Hilfe er die Gesundung einer nicht heilen wollenden Wunde erreichte. Eine an Tuberkulose erkrankte Patientin soll nach dem vorliegenden Bericht mittels des „blauen Lichts“ in vier Wochen geheilt worden sein. Ermutigt durch diese Erfolge dehnte Kaiser seine Versuche mit einer Hohllinse auf Hautkrankheiten aus, wobei er ebenfalls günstige Ergebnisse erzielte. Er zog daraus den Schluss, dass die UV-Strahlung keimtötend wirkt.<ref>Innsbrucker Nachrichten, 15. Februar 1902</ref>


== Spektrum und Bezeichnungen ==
== Spektrum und Bezeichnungen ==
{| class="wikitable float-right"
{| class="wikitable float-right"
|+ Einteilung nach Wellenlänge (DIN 5031-7<ref name="5031-7">Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): ''Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche.'' DIN 5031 Teil 7, Januar 1984.</ref>)
|- class="hintergrundfarbe6"
|- class="hintergrundfarbe6"
!Name
! !![[Wellenlänge]]n<ref name="5031-7">Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): ''Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche.'' DIN&nbsp;5031 Teil&nbsp;7, Januar 1984.</ref>
!Abkürzung
![[Wellenlänge]]n-<br />bereich
!Photonen-<br />energie
|-
|-
|''Nahes UV'' („Schwarzlicht“)
|UV-A
|UV-A
|380–315&nbsp;nm
|{{nowrap|380–315 nm}}
|{{0}}3,26–3,94&nbsp;eV
|-
|-
|''Mittleres UV'' ([[Carl Dorno|Dorno]]-Strahlung)
|UV-B
|UV-B
|315–280&nbsp;nm
|315–280 nm
|{{0}}3,94–4,43&nbsp;eV
|-
|''Fernes UV''
|UV-C-FUV
|280–200&nbsp;nm
|{{0}}4,43–6,20&nbsp;eV
|-
|''[[Vakuum-UV]]''
|UV-C-VUV
|200–100&nbsp;nm
|{{0}}6,20–12,4&nbsp;eV
|-
|-
|''[[Extremes UV]]''<ref name="ISO21348">ISO 21348 1. Mai 2007. ''Space environment (natural and artificial) — Process for determining solar irradiances.''</ref>
|UV-C
|EUV
|280–100 nm
|121–10&nbsp;nm
|10,25–124&nbsp;eV
|}
|}


Gemäß [[DIN]] 5031, Teil 7,<ref name="5031-7" /> umfasst das Spektrum im Ultravioletten die Wellenlängen von 100&nbsp;[[Nanometer|nm]] bis 380&nbsp;nm (Grenze zum sichtbaren [[Licht]]), die [[Frequenz]] der Strahlung reicht von etwa 790&nbsp;[[Hertz (Einheit)|THz]] (380&nbsp;nm) bis 3000&nbsp;THz (100&nbsp;nm). Die von den häufig 400&nbsp;nm als Grenze verwendete „unrunde Zahl“ von 380&nbsp;nm ist durch den (Un-) Empfindlichkeitsbereich des Auges definiert. UV ist also definitionsgemäß unsichtbar für das menschliche Auge. Dieser Bereich wird in die Unterbereiche UV-A, UV-B und UV-C eingeteilt. Unabhängig von der Normung nach DIN existieren mehrere, sich überlappende und nicht genau definierte Unterteilungsmuster. Speziell für den biologischen und dermatologischen Bereich zählen beispielsweise die [[Extrem ultraviolette Strahlung|extrem ultraviolette]] und die [[vakuumultraviolette Strahlung]] hierzu. Der UV-Bereich reicht laut [[Weltgesundheitsorganisation]] (WHO) von 1&nbsp;nm bis 400&nbsp;nm.<ref>[[Weltgesundheitsorganisation]] (Hrsg.): ''Global Solar UV Index: A Practical Guide.'' 2002 ([http://www.who.int/entity/uv/publications/en/GlobalUVI.pdf PDF; 620&nbsp;kB]). Nach diesem Leitfaden richtet sich auch die Norm ISO 21348 ''Process for Determining Solar Irradiances.'' 1. Mai 2007 ([http://www.spacewx.com/Docs/ISO_PRF_21348_e.pdf Entwurf als PDF]).</ref>
Traditionell reicht der UV-Bereich von 380 bis 100&nbsp;[[Nanometer|nm]] und wird mit Blick auf die Transmission atmosphärischer Gase in die Unterbereiche UV-A, UV-B und UV-C eingeteilt, siehe Tabelle. Die „unrunden“ Grenzen haben folgende Bedeutung: 380&nbsp;[[Nanometer|nm]] ist die Empfindlichkeitsgrenze des menschlichen Auges. Ab etwa 315&nbsp;nm absorbiert [[Ozon]] so stark, dass Licht kaum noch durch die Ozonschicht dringt. Ab 280&nbsp;nm reicht der normale, zweiatomige Sauerstoff für die völlige Absorption innerhalb der Atmosphäre. Ab etwa 200&nbsp;nm wird die Absorption durch Sauerstoff so stark, dass sie auch auf laborüblichen Distanzen stört; zudem setzt [[Photolyse]] und Ozonbildung ein. Dagegen hilft Spülen des Strahlengangs mit Schutzgas oder [[Vakuum|Evakuieren]], worauf der Begriff '''Vakuum-Ultraviolett''' (VUV) für diesen Bereich zurückgeht. Der UV-C-Bereich endet traditionell (und gemäß [[DIN]] 5031-7<ref name="5031-7" />) aufgrund experimenteller Probleme (Transmission refraktiver Optiken) etwas willkürlich bei 100&nbsp;nm. Licht dieser Wellenlänge wird bereits in der [[Ionosphäre]] absorbiert.


Für UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 300&nbsp;nm ist in der [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithographie]] ([[Kryptonmonofluorid|KrF]]-[[Excimerlaser]] mit einer Wellenlänge von 248&nbsp;nm) und der [[Lasertechnik]] der Begriff „tiefes Ultraviolett“ ({{enS|''deep ultraviolet''}}, ''DUV'') gebräuchlich. Unterhalb 200&nbsp;nm ist Ultraviolettstrahlung so kurzwellig und energiereich, dass sie durch molekularen [[Sauerstoff]] (O<sub>2</sub>) absorbiert wird; dabei wird der molekulare Sauerstoff (O<sub>2</sub>) in zwei freie [[Radikale (Chemie)|Sauerstoffradikale]] (2 O<sup>•</sup>) gespalten, die jeweils mit einem weiteren Molekül Sauerstoff (O<sub>2</sub>) zu [[Ozon]] (O<sub>3</sub>) weiterreagieren. UV-Strahlung mit Wellenlängen kleiner 200&nbsp;nm kann sich folglich nur unter Schutzgas und die kurzwelligen Anteile unter 100&nbsp;nm nur noch im Vakuum über signifikante Distanzen ausbreiten, darauf geht der Ausdruck „Vakuum-Ultraviolett“ zurück.
Für die Anwendung oberhalb der Ozonschicht, also für die [[Aeronomie]] und die [[Astronomie]] hat die Einteilung in UV-A, -B und -C keine Relevanz. Hier unterscheidet man nahes (NUV), mittleres (MUV), fernes (FUV) und [[extremes UV]] (EUV) zwischen den Grenzen 400, 300, 200, 100 und 10&nbsp;nm.<ref>Stanford Solar Center: [http://solar-center.stanford.edu/about/uvlight.html ''UV Light.'']</ref><ref name="ISO21348">ISO 21348 1. Mai 2007. ''Space environment (natural and artificial) — Process for determining solar irradiances.''</ref> Auch die [[Weltgesundheitsorganisation]] (WHO) lässt den UV-Bereich schon bei 400&nbsp;nm beginnen.<ref>[[Weltgesundheitsorganisation]] (Hrsg.): ''Global Solar UV Index: A Practical Guide.'' 2002 ([http://www.who.int/entity/uv/publications/en/GlobalUVI.pdf PDF; 620&nbsp;kB]).</ref>
 
Eine vollständige Übersicht über die elektromagnetischen Wellenbereiche findet sich im Artikel [[Elektromagnetisches Spektrum]].


== Ultraviolettstrahlungsquellen ==
== Ultraviolettstrahlungsquellen ==
[[Datei:Sonne Strahlungsintensitaet.svg|mini|lang=de|hochkant=1.5|Veränderung der Intensitätsverteilung der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre, insbesondere die UV-Strahlung]]
[[Datei:Sonne Strahlungsintensitaet.svg|mini|lang=de|hochkant=1.5|Veränderung der Intensitätsverteilung der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre, insbesondere die UV-Strahlung]]
[[Datei:Jupiter.Aurora.HST.UV.jpg|mini|Polarlicht über [[Jupiter (Planet)|Jupiters]] Nordpol, vom [[Hubble Space Telescope]] im UV-Spektrum fotografiert]]
[[Datei:Jupiter.Aurora.HST.UV.jpg|mini|Polarlicht über [[Jupiter (Planet)|Jupiters]] Nordpol, vom [[Hubble Space Telescope]] im UV-Spektrum fotografiert]]
Bei [[Thermische Strahlung|thermischer Strahlung]] wird der Anteil der UV-Strahlung durch das [[Plancksches Strahlungsgesetz|Plancksche Strahlungsgesetz]] und das [[Wiensches Strahlungsgesetz|Wiensche Verschiebungsgesetz]] bestimmt. Durch angeregte [[Elektron]]en kann UV-Strahlung generiert werden, wenn deren Energie oberhalb 3,3&nbsp;[[Elektronenvolt|eV]] liegt. Gleiches ist bei der Temperatur der Glühwendeln von [[Glühlampe]]n in geringem Maße gegeben, weshalb insbesondere Halogen-Glühlampen auch etwas Ultraviolettstrahlung aussenden.
Bei [[Thermische Strahlung|thermischer Strahlung]] wird der Anteil der UV-Strahlung durch das [[Plancksches Strahlungsgesetz|Plancksche Strahlungsgesetz]] und das [[Wiensches Strahlungsgesetz|Wiensche Verschiebungsgesetz]] bestimmt. Durch angeregte [[Elektron]]en kann UV-Strahlung generiert werden, wenn deren Energie oberhalb 3,3&nbsp;[[Elektronenvolt|eV]] liegt. Gleiches ist bei der Temperatur der Glühwendeln von [[Glühlampe]]n in geringem Maße gegeben, weshalb insbesondere Halogen-Glühlampen auch etwas Ultraviolettstrahlung aussenden.


=== Natürliche Quellen ===
=== Natürliche Quellen ===
Ultraviolettstrahlung ist im kurzwelligen Anteil der [[Sonnenstrahlung]] enthalten. Wegen der [[Absorption (Physik)|Absorption]] in der [[Erdatmosphäre]] (besonders in der [[Ozonschicht]]) dringt UV-A- und wenig UV-B-Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb 300&nbsp;nm bis zur Erdoberfläche vor. Bestimmte Gase, insbesondere FCKW, wirken durch das Sonnen-UV auf die Ozonbindung und verschieben das Gleichgewicht in der Ozonschicht, das Ergebnis ist das [[Ozonloch]], wobei die UV-B-Exposition der Erdoberfläche zunimmt.
Ultraviolettstrahlung ist im kurzwelligen Anteil der [[Sonnenstrahlung]] enthalten. Wegen der [[Absorption (Physik)|Absorption]] in der [[Erdatmosphäre]] (besonders in der [[Ozonschicht]]) dringt UV-A- und wenig UV-B-Strahlung mit einer Wellenlänge oberhalb 300&nbsp;nm bis zur Erdoberfläche vor und ist dort messbar (siehe [[Solares UV-Messnetz]]). Bestimmte Gase, insbesondere [[FCKW]], wirken durch das Sonnen-UV auf die Ozonbindung und verschieben das Gleichgewicht in der Ozonschicht, das Ergebnis ist das [[Ozonloch]], wobei die UV-B-Exposition der Erdoberfläche zunimmt.


Auch andere kosmische Objekte wie [[Pulsar]]e, hochangeregte Gasmassen sowie die meisten [[Fixstern]]e senden UV-Strahlung aus. Weiterhin enthält [[Polarlicht]] eine Ultraviolettstrahlung. Natürliche irdische Ultraviolettquellen sind [[Gewitterblitz]]e und [[Elmsfeuer]].
Auch andere kosmische Objekte wie [[Pulsar]]e, hochangeregte Gasmassen sowie die meisten [[Fixstern]]e senden UV-Strahlung aus. Weiterhin enthält [[Polarlicht]] eine Ultraviolettstrahlung. Natürliche irdische Ultraviolettquellen sind [[Gewitterblitz]]e und [[Elmsfeuer]].
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=== Künstliche Quellen ===
=== Künstliche Quellen ===
[[Datei:LED black light flashlight.jpg|mini|Taschenlampe mit UV-Leuchtdioden]]
[[Datei:LED black light flashlight.jpg|mini|Taschenlampe mit UV-Leuchtdioden]]
Ultraviolettstrahlung entsteht in folgenden künstlichen Quellen:
Ultraviolettstrahlung entsteht in folgenden künstlichen Quellen:
* [[Quecksilberdampflampe]]n: Mittel-, Hoch- und -Höchstdrucklampen
* [[Quecksilberdampflampe]]n: Mittel-, Hoch- und -Höchstdrucklampen
** zur Fotolithografie,
** zum [[#Aushärtung (Vernetzung) von Polymeren|Aushärten]] von Harzen, Klebern und Lacken,
** zum Aushärten von Harzen, Klebern und Lacken,
** [[Tauchstrahler]] mit UV-C zur [[Desinfektion]] von Trink- und Badewasser
** zur Wasser-Desinfektion
** in der [[Höhensonne]], eine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe, die früher häufig zur Therapie von [[Akne]] und [[Rachitis]] sowie zur Gesichtsbräunung verwendet wurde
** in der [[Höhensonne]], eine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe, die früher häufig zur Therapie von [[Akne]] und [[Rachitis]] sowie zur Gesichtsbräunung verwendet wurde
* [[Quarzlampe]]n (Quecksilberdampf-Niederdruck-Lampen)
* [[Quarzlampe]]n (Quecksilberdampf-Niederdruck-Lampen)
** in [[Solarium|Solarien]] (UV-A, Bräunung, gesundheitlich jedoch umstritten aufgrund möglicher Hautschädigung),
** in [[Solarium|Solarien]] (UV-A, Bräunung, gesundheitlich jedoch umstritten aufgrund möglicher Hautschädigung),
** früher zur [[EPROM]]-Löschung
** früher zur [[Erasable Programmable Read-Only Memory|EPROM]]-Löschung
** zur Desinfektion in Krankenhäusern
** zur Desinfektion in [[Krankenhaus|Krankenhäusern]]
* Schwarzlichtlampen für UV-A
* [[Schwarzlicht]]lampen für UV-A
** Glühlampen mit Filter oder Quecksilberdampf-Niederdrucklampen mit Filter und [[Leuchtstoff]] für Deko-Zwecke, Disco,
** Glühlampen mit Filter oder Quecksilberdampf-Niederdrucklampen mit Filter und [[Leuchtstoff]] für Deko-Zwecke, Disco,
** mineralogische Untersuchungen,
** [[Mineralogie|mineralogische]] Untersuchungen,
** Geldscheinkontrolle mit einem [[UV-Prüfgerät]]. Hierbei wird der sichtbare Anteil der Strahlung ausgefiltert, so dass nur die durch UV hervorgerufenen [[Fluoreszenz]]-Effekte sichtbar sind
** Geldscheinkontrolle mit einem [[UV-Prüfgerät]]. Hierbei wird der sichtbare Anteil der Strahlung ausgefiltert, so dass nur die durch UV hervorgerufenen [[Fluoreszenz]]-Effekte sichtbar sind
* Ultraviolett-[[Laser]] ([[Excimerlaser]], neuerdings auch [[Diodenlaser]])
* [[Excimerlaser]]
* UV-[[Leuchtdiode]]n
** zur [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]]
* UV-[[Kaltkathodenröhre]]n (UV-CCL)
** zur [[Photorefraktive Keratektomie|photorefraktiven Keratektomie]] (und sonstiger Materialbearbeitung)
* UV-[[Leuchtdiode]]n (neuerdings auch [[Diodenlaser]])
* UV-[[Leuchtröhre|Kaltkathodenröhren]] (UV-CCL)
Es gibt weitere künstliche Quellen, bei denen die Ultraviolett-Emission jedoch zweitrangig ist:
Es gibt weitere künstliche Quellen, bei denen die Ultraviolett-Emission jedoch zweitrangig ist:
* [[Gasentladungslampe]]n (auch ''[[Tageslichtlampe]]n'' und ''Vollspektrumröhren''; hierbei ist die UV-Emission von Tageslichtlampen gesundheitlich unbedenklich und erwünscht)
* [[Gasentladungslampe]]n (auch ''[[Tageslichtlampe]]n'' und ''Vollspektrumröhren''; hierbei ist die UV-Emission von Tageslichtlampen gesundheitlich unbedenklich und erwünscht)
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== Wechselwirkung ==
== Wechselwirkung ==
Ultraviolettstrahlung wird vom menschlichen [[Auge]] nicht wahrgenommen, da sie schon vorher komplett von der [[Linse (Auge)|Augenlinse]] absorbiert wird. Dabei ist der Übergang von Violett zu Ultraviolett individuell bedingt fließend. Patienten, die nach Unfällen oder chirurgischen Eingriffen ihre Linsen verloren hatten, beschrieben UV-Licht als weißliches, „milchiges“ Blau-Violett. Die absorbierende Linse schützt wahrscheinlich die Netzhaut vor Schäden, da andernfalls der relativ lang lebende Mensch erblinden könnte. Eine auffällige Änderung der Wahrnehmung im Grenzbereich Violett/ UV kann nach dem Linsentausch im Ergebnis der [[Katarakt (Medizin)#Einsatz von Kunstlinsen|Operation am Grauen Star]] der Linse durch eine [[Intraokularlinse]] bemerkt werden. Auch scheint es einen Zusammenhang mit der Sehschärfe zu geben: Tierarten, deren Linsen weniger UV-Licht durchdringen lassen, sehen schärfer und genauer.<ref name="orf2014">{{Internetquelle |url=http://science.orf.at/stories/1733695 |titel=Hund und Katz können UV-Licht wahrnehmen |autor=Lukas Wieselberg |werk=science.ORF.at |datum=2014-02-19 |zugriff=2014-04-02 |offline=}}</ref> Manche Tiere (Insekten, Vögel, Fische, Reptilien) können sie teilweise wahrnehmen. Nach Untersuchungen von 2014 lassen die Linsen von deutlich mehr Tieren als bislang angenommen ultraviolettes Licht durch, auch jene von Hund und Katze. Ob sie wirklich ultraviolette Strahlung sehen können, muss in weiteren Untersuchungen erforscht werden.<ref name="orf2014" />
Ultraviolettstrahlung wird vom menschlichen [[Auge]] nicht wahrgenommen, da sie schon vorher komplett von der [[Linse (Auge)|Augenlinse]] absorbiert wird. Dabei ist der Übergang von Violett zu Ultraviolett individuell bedingt fließend. Patienten, die nach Unfällen oder chirurgischen Eingriffen ihre Linsen verloren hatten, beschrieben Ultraviolettstrahlung als weißliches, „milchiges“ Blau-Violett. Die absorbierende Linse schützt wahrscheinlich die Netzhaut vor Schäden, da andernfalls der relativ lang lebende Mensch erblinden könnte. Eine auffällige Änderung der Wahrnehmung im Grenzbereich Violett/UV kann nach dem Linsentausch im Ergebnis der [[Katarakt (Medizin)#Einsatz von Kunstlinsen|Operation am Grauen Star]] der Linse durch eine [[Intraokularlinse]] bemerkt werden. Auch scheint es einen Zusammenhang mit der Sehschärfe zu geben: Tierarten, deren Linsen weniger Ultraviolettstrahlung durchdringen lassen, sehen schärfer und genauer.<ref name="orf2014">{{Internetquelle |autor=Lukas Wieselberg |url=http://science.orf.at/stories/1733695 |titel=Hund und Katz können Ultraviolettstrahlung wahrnehmen |werk=science.ORF.at |datum=2014-02-19 |zugriff=2014-04-02}}</ref> Manche Tiere (Insekten, Vögel, Fische, Reptilien) können sie teilweise wahrnehmen. Nach Untersuchungen von 2014 lassen die Linsen Ultraviolettstrahlung von deutlich mehr Tieren als bislang angenommen durch, auch jene von Hund und Katze. Ob sie wirklich Ultraviolettstrahlung sehen können, muss in weiteren Untersuchungen erforscht werden.<ref name="orf2014" />


Unterhalb einer Wellenlänge von 200&nbsp;nm ist die Energie eines einzelnen ultravioletten Strahlungsquants ausreichend hoch, um Elektronen aus [[Atom]]en oder [[Molekül]]en zu lösen, also zu [[Ionisation|ionisieren]]. Wie bei [[Gammastrahlung|Gamma-]] und [[Röntgenstrahlung]] wird daher kurzwellige Ultraviolettstrahlung unterhalb 200&nbsp;nm als [[ionisierende Strahlung]] bezeichnet.
Unterhalb einer Wellenlänge von 200&nbsp;nm ist die Energie eines Strahlungsquants ausreichend hoch, um Elektronen aus [[Atom]]en oder [[Molekül]]en zu lösen, also zu [[Ionisation|ionisieren]]. Wie bei [[Gammastrahlung|Gamma-]] und [[Röntgenstrahlung]] wird daher kurzwellige Ultraviolettstrahlung unterhalb 200&nbsp;nm als [[ionisierende Strahlung]] bezeichnet.


=== Physik ===
=== Physik ===
[[Quarzglas]] (Kieselglas) ist für den gesamten auf der Erdoberfläche natürlich von der Sonne kommenden UV-Bereich bis etwa 250&nbsp;nm transparent. Normales [[Glas]] (Natron-Kalk-Glas), insbesondere das gewöhnliche [[Fensterglas]] lässt Ultraviolettstrahlung unterhalb von 320&nbsp;nm nicht durch. [[Borosilikatglas]] (wie [[Jenaer Glas]]) lässt UV-Strahlung bis etwa 290&nbsp;nm passieren, hochborhaltige Borosilikatgläser, die UV-Strahlung bis etwa 180&nbsp;nm. Für UV-A ist Fensterglas durchlässig. Strahlung unterhalb von 290&nbsp;nm transmittiert durch natürliche oder synthetische [[Quarz]]kristalle. Im UV-C Bereich zwischen 100&nbsp;nm und 250&nbsp;nm sind synthetisches [[Quarzglas]] und manche Borosilikatgläser transparent<ref>{{Internetquelle |url=http://www.schott.com/tubing/english/product_selector/#!/region--all/lang--german/product--8337B |titel=SCHOTT - Glass Tubing Explorer |werk=www.schott.com |zugriff=2016-07-11}}</ref>. Andererseits lassen natürlicher Quarz und gewöhnliches Kieselglas durch ihren Titangehalt keine UV-Strahlung unterhalb 200&nbsp;nm transmittieren, deshalb wird für die Entladungsgefäße von UV-Lampen, die solch kurze Wellenlängen generieren sollen, hochreines [[Quarzglas]] aus synthetischem Siliziumdioxid verwendet. Solche Anwendung ist die Fotolithografie oder die Aufbereitung hochreinen Wassers, wobei UV zur Oxidation der gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen genutzt wird. Andere Einsatzzwecke für dieses Glas sind optische Elemente für die [[Argon|Ar]][[Fluor|F]]-[[Excimerlaser]]-Wellenlänge (193&nbsp;nm). Allerdings trübt kurzwelliges Ultraviolett hoher Intensität Gläser und optische Komponenten. An Optiken (beispielsweise für [[Excimerlaser]]) werden daher hohe Reinheitsanforderungen gestellt. Für kürzere Wellenlängen (bis zu 45&nbsp;nm) wird für Linsen, Prismen oder Fenster einkristallines [[Kalziumfluorid]] verwendet.
<!-- Widersprüchlicher Absatz -->[[Quarzglas]] (Kieselglas) ist für den gesamten auf der Erdoberfläche natürlich von der Sonne kommenden UV-Bereich bis etwa 250&nbsp;nm transparent. Normales [[Glas]] (Natron-Kalk-Glas), insbesondere das gewöhnliche [[Fensterglas]] lässt Ultraviolettstrahlung unterhalb von 320&nbsp;nm nicht durch. [[Borosilikatglas]] (wie [[Jenaer Glas]]) lässt UV-Strahlung bis etwa 290&nbsp;nm passieren, hochborhaltige Borosilikatgläser die UV-Strahlung bis etwa 180&nbsp;nm. Für UV-A ist Fensterglas durchlässig. Strahlung unterhalb von 290&nbsp;nm transmittiert durch natürliche oder synthetische [[Quarz]]kristalle. Im UV-C Bereich zwischen 100&nbsp;nm und 250&nbsp;nm sind Quarzglas aus synthetischem Siliziumdioxid und manche Borosilikatgläser transparent<ref>{{Internetquelle |url= http://www.schott.com/tubing/english/product_selector/#!/region--all/lang--german/product--8337B |titel=SCHOTT – Glass Tubing Explorer |werk=www.schott.com |zugriff=2016-07-11}}</ref>. Andererseits lassen natürlicher Quarz und gewöhnliches Kieselglas durch ihren Titangehalt keine UV-Strahlung unterhalb 200&nbsp;nm transmittieren, deshalb wird für die Entladungsgefäße von UV-Lampen, die solch kurze Wellenlängen generieren sollen, hochreines Quarzglas aus synthetischem Siliziumdioxid verwendet. Solche Anwendung ist die Fotolithografie oder die Aufbereitung hochreinen Wassers, wo Ultraviolettstrahlung zur Oxidation der gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen genutzt wird. Andere Einsatzzwecke für dieses Glas sind optische Elemente für die [[Argon|Ar]][[Fluor|F]]-[[Excimerlaser]]-Wellenlänge (193&nbsp;nm). Allerdings trübt kurzwelliges Ultraviolett hoher Intensität Gläser und optische Komponenten. An Optiken (beispielsweise für Excimerlaser) werden daher hohe Reinheitsanforderungen gestellt.
 
Für kürzere Wellenlängen (bis zu 45&nbsp;nm) wird für Linsen, Prismen oder Fenster einkristallines [[Kalziumfluorid]] verwendet.


Ultraviolett ist auf Grund der kurzen Wellenlänge oft Anregungswellenlänge für [[Fluoreszenz]] im sichtbaren Bereich. Die UV-angeregte Fluoreszenzstrahlung kann aber selbst im Ultraviolettbereich liegen. Der Äußere [[Photoeffekt]] tritt bei Ultraviolett an allen Metalloberflächen auf. Er wird in [[Photomultiplier]]n an [[Szintillationsdetektor]]en zur Registrierung ultravioletter Strahlungsimpulse genutzt ([[Neutrinodetektor]], Nachweis und Klassifizierung [[Ionisierende Strahlung|ionisierender Strahlung]]).
Ultraviolett ist auf Grund der kurzen Wellenlänge oft Anregungswellenlänge für [[Fluoreszenz]] im sichtbaren Bereich. Die UV-angeregte Fluoreszenzstrahlung kann aber selbst im Ultraviolettbereich liegen. Der Äußere [[Photoeffekt]] tritt bei Ultraviolett an allen Metalloberflächen auf. Er wird in [[Photomultiplier]]n an [[Szintillationsdetektor]]en zur Registrierung ultravioletter Strahlungsimpulse genutzt ([[Neutrinodetektor]], Nachweis und Klassifizierung [[Ionisierende Strahlung|ionisierender Strahlung]]).


=== Chemie ===
=== Chemie ===
UV-Strahlung vermag organische Bindungen zu spalten. Dadurch ist sie einerseits durch Zerstörung biogener Substanz lebensfeindlich. Viele Kunststoffe werden durch Ultraviolettstrahlung durch Trübung, Versprödung, Zerfall geschädigt. Technisch kann durch energiereiche UV-Strahlung die Vernetzung von Monomeren initiiert werden, um spezielle Polymere herzustellen.<ref>[http://www.enviolet.com/uv-oxidation/uvoxidation/oxidationorganischerinhaltsstoffe.html Chemie der UV-Oxidation] (mit industrieller Anwendung), Menüsystematik: UV Oxidation > Oxidation organischer Inhaltsstoffe, Firma Enviolet GmbH, abgerufen 2014</ref>
UV-Strahlung vermag organische Bindungen zu spalten. Dadurch ist sie einerseits durch Zerstörung biogener Substanz lebensfeindlich. Viele Kunststoffe werden durch Ultraviolettstrahlung durch Trübung, Versprödung, Zerfall geschädigt. Technisch kann durch energiereiche UV-Strahlung die Vernetzung von Monomeren initiiert werden, um spezielle Polymere herzustellen.<ref>[http://www.enviolet.com/uv-oxidation/uvoxidation/oxidationorganischerinhaltsstoffe.html Chemie der UV-Oxidation] (mit industrieller Anwendung), Menüsystematik: UV-Oxidation > Oxidation organischer Inhaltsstoffe, Firma Enviolet GmbH, abgerufen 2014</ref>


Eine besondere Bedeutung spielt die Spaltung von [[Sauerstoff]]molekülen durch kurzwellige UV-Strahlung unterhalb 200&nbsp;nm in atomaren Sauerstoff. Die Rekombination führt zur Bildung von [[Ozon]] – einem aufgrund dessen Geruchs charakteristischen Merkmal der Wechselwirkung von UV-Strahlung mit Luft. Eine Vielzahl anderer Folgereaktionen findet bei diesen Prozessen statt, wie sie sich in der [[Ozonschicht]] abspielen. Mit diesen Vorgängen in der Ozonschicht wird durch Absorptionsreaktion die Erdoberfläche vor harter (kurzwelliger) UV-Strahlung der Sonne geschützt, wodurch Schäden an biologischem Material - auch am Menschen - verhindert werden und so das Vorhandensein von Leben ermöglicht wurde.
Eine besondere Bedeutung spielt die Spaltung von [[Sauerstoff]]molekülen durch kurzwellige UV-Strahlung unterhalb 200&nbsp;nm in atomaren Sauerstoff. Die Rekombination führt zur Bildung von [[Ozon]] – einem aufgrund dessen Geruchs charakteristischen Merkmal der Wechselwirkung von UV-Strahlung mit Luft. Eine Vielzahl anderer Folgereaktionen findet bei diesen Prozessen statt, wie sie sich in der [[Ozonschicht]] abspielen. Mit diesen Vorgängen in der Ozonschicht wird durch Absorption die Erdoberfläche vor harter (kurzwelliger) UV-Strahlung der Sonne geschützt, wodurch Schäden an biologischem Material – auch am Menschen – verhindert werden und so das Leben auf dem Land ermöglicht wurde.


=== Biologie ===
=== Biologie ===
Obwohl die Ultraviolettstrahlung die niedrigstenergetische der ionisierenden Strahlungen ist, kann sie für den Menschen und andere Organismen gefährlich sein. UV-Strahlung mit größerer Wellenlänge vermag bereits chemische Bindungen organischer Moleküle zu zerstören. Es ist Vorsicht beim Umgang mit Sonnenlicht ([[Sonnenschutz]]) und mit technischen UV-Quellen angebracht. Der übermäßige Besuch von [[Solarium|Solarien]] bleibt umstritten.
Obwohl die Ultraviolettstrahlung die niedrigstenergetische der ionisierenden Strahlungen ist, kann sie für den Menschen und andere Organismen gefährlich sein. UV-Strahlung mit größerer Wellenlänge vermag bereits chemische Bindungen organischer Moleküle zu zerstören. Es ist daher Vorsicht im Sonnenlicht ([[Sonnenschutz]]) und bei technischen UV-Quellen angebracht. Der übermäßige Besuch von [[Solarium|Solarien]] bleibt umstritten.


Die Wirkung der UV-Strahlung lässt sich in verschiedene Bereiche einteilen:
Die Wirkung der UV-Strahlung lässt sich in verschiedene Bereiche einteilen:
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! Biologische Wirkung
! Biologische Wirkung
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| UV-A || 315–380&nbsp;nm
! UV-A || 315–380 nm
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| Lange UV-Wellen mit fürs UV geringerer Energie haben eine größere Eindringtiefe in streuendes biologisches Gewebe und gelangen bis zur [[Dermis|Lederhaut]]
Lange UV-Wellen mit fürs UV geringerer Energie haben eine größere Eindringtiefe in streuendes biologisches Gewebe und gelangen bis zur [[Dermis|Lederhaut]]
* ''direkte Pigmentierung'' ([[Konformationsänderung]] des [[Melanin]]s) – nur Stunden anhaltende, ''kurzfristige'' Bräune, ''kaum'' Lichtschutz erzeugend;
* ''direkte Pigmentierung'' ([[Konformationsänderung]] des [[Melanin]]s) – nur Stunden anhaltende, ''kurzfristige'' Bräune, ''kaum'' Lichtschutz erzeugend;
* Schädigung der [[Kollagen]]e – die Haut verliert Spannkraft und altert frühzeitig;
* Schädigung der [[Kollagen]]e – die Haut verliert Spannkraft und altert frühzeitig;
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* ''gering'' [[erythem]] (kaum [[Sonnenbrand]] erzeugend).
* ''gering'' [[erythem]] (kaum [[Sonnenbrand]] erzeugend).
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| UV-B || 280–315&nbsp;nm
! UV-B || 280–315 nm
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| kurzwellig, energiereich, wird in biologischem Gewebe stärker gestreut
Kurze Wellen, energiereich werden in biologischem Gewebe stärker gestreut und in Luft transmittiert
* bewirkt in der [[Oberhaut]] um 72 Stunden verzögert Bildung von Melanin – ''indirekte Pigmentierung'', ''verzögerte'', ''langfristige'' Bräunung (siehe unter [[Hautfarbe]]) mit echtem ''Lichtschutz'';
* bewirken in der [[Oberhaut]] um 72 Stunden verzögert Bildung von Melanin – ''indirekte Pigmentierung'', ''verzögerte'', ''langfristige'' Bräunung (siehe unter [[Hautfarbe]]) mit echtem ''Lichtschutz'';
* dringt weniger tief ein als UV-A, aber mit ''stark erythemem'' Effekt ([[Sonnenbrand]]);
* dringen weniger tief ein als UV-A, aber mit ''stark erythemem'' Effekt ([[Sonnenbrand]]);
* führt zur Bildung des anti-[[rachitis]]chen [[Cholecalciferol]] (Vitamin D<sub>3</sub>) in der Haut.
* führen zur Bildung des anti-[[Rachitis|rachitischen]] [[Cholecalciferol]] (Vitamin D<sub>3</sub>) in der Haut.
* Nach 2008 veröffentlichten epidemiologischen Untersuchungen kann die Vitamin-D-Produktion durch UV-B vorbeugend gegen viele Krebsformen sein. Bis 2014 liegen keine randomisierten, kontrollierten Studien darüber vor, die mit der geographischen Breite variierende Krebsinzidenz gibt jedoch epidemiologische Hinweise auf eine Korrelation.<ref>J. Moan, A.&nbsp;C. Porojnicu u.&nbsp;a.: ''Addressing the health benefits and risks, involving vitamin&nbsp;D or skin cancer, of increased sun exposure.'' In: ''Proceedings of the National Academy of Sciences.'' 105, 2008, S.&nbsp;668–673, [[doi:10.1073/pnas.0710615105]]. {{PMC|2206594}}</ref><ref>[http://www.cancer.gov/cancertopics/factsheet/prevention/vitamin-D Vitamin&nbsp;D and Cancer Prevention], National Cancer Institute 2013, abgerufen am 12. März 2014</ref>
* Nach 2008 veröffentlichten epidemiologischen Untersuchungen kann die Vitamin-D-Produktion durch UVB vorbeugend gegen viele Krebsformen sein. Bis 2014 liegen keine randomisierten, kontrollierten Studien darüber vor, die mit der geographischen Breite variierende Krebsinzidenz gibt jedoch epidemiologische Hinweise auf eine Korrelation.<ref>J. Moan, A. C. Porojnicu u.&nbsp;a.: ''Addressing the health benefits and risks, involving vitamin D or skin cancer, of increased sun exposure.'' In: ''Proceedings of the National Academy of Sciences.'' 105, 2008, S.&nbsp;668–673, [[doi:10.1073/pnas.0710615105]]. {{PMC|2206594}}</ref><ref>[http://www.cancer.gov/cancertopics/factsheet/prevention/vitamin-D Vitamin D and Cancer Prevention], National Cancer Institute 2013, abgerufen am 12. März 2014</ref>


* UV-B-Strahlen besitzen die stärkste kanzerogene Wirkung für die Entstehung von [[Basalzellkarzinom]]en und [[Plattenepithelkarzinom]]en.<ref>[http://www.ipa.ruhr-uni-bochum.de/publik/IPA-Journal_3_11.php UV Strahlung und Hautkrebs], Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung [[Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung|IPA]] 2011, abgerufen am 12. März 2014</ref>
* UV-B-Strahlen besitzen die stärkste kanzerogene Wirkung für die Entstehung von [[Basalzellkarzinom]]en und [[Plattenepithelkarzinom]]en.<ref>[http://www.ipa.ruhr-uni-bochum.de/publik/IPA-Journal_3_11.php UV-Strahlung und Hautkrebs], Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung [[Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung|IPA]] 2011, abgerufen am 12. März 2014</ref>
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| UV-C || 100–280&nbsp;nm
! UV-C || 100–280 nm
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| Sehr kurzwellig, sehr energiereich, wird in biologischem Gewebe stark gestreut
Sehr kurzwellig, sehr energiereich, wird in biologischem Gewebe stark gestreut und in Luft schnell absorbiert
* gelangt nicht bis zur Erdoberfläche, Absorption durch die obersten Luftschichten der Erdatmosphäre, selbst im Bereich des Ozonlochs
* gelangt nicht bis zur Erdoberfläche, Absorption durch die obersten Luftschichten der Erdatmosphäre
unterhalb etwa 242&nbsp;nm durch Photolyse des Luftsauerstoffs [[ozon]]&shy;generierend.
unterhalb etwa 242&nbsp;nm durch Photolyse des Luftsauerstoffs [[ozon]]&shy;generierend.
* dringt aufgrund der mit kürzerer Wellenlänge zunehmenden Streuung nicht sehr tief in die Haut ein.
* dringt aufgrund der mit kürzerer Wellenlänge zunehmenden Streuung nicht sehr tief in die Haut ein.
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UV-C-Strahlung (vor allem die bei niedrigem Dampfdruck, mit hoher Ausbeute (30–40 % der angelegten elektrischen Leistung) anregbare Emissionslinie des Quecksilberdampfs bei 253,652&nbsp;nm) findet in der physikalischen Entkeimungstechnik eine technische Anwendung (siehe auch [[Quecksilberdampflampe]]n).
UV-C-Strahlung (vor allem die bei niedrigem Dampfdruck, mit hoher Ausbeute (30–40 % der angelegten elektrischen Leistung) anregbare Emissionslinie des Quecksilberdampfs bei 253,652&nbsp;nm) findet in der physikalischen Entkeimungstechnik eine technische Anwendung (siehe auch [[Quecksilberdampflampe]]n).
Während bei 280&nbsp;nm (Absorptionsmaximum der meisten [[Protein]]e) die darin eingebaute [[Aminosäure]] [[Tryptophan]] die ultraviolette Strahlung absorbiert, werden bei 265&nbsp;nm [[Nukleinsäure]]n am stärksten geschädigt. Bei etwa 245&nbsp;nm absorbieren vor allem die Nukleinsäuren, während Proteine hier ein relatives Absorptionsminimum zwischen dem Absorptionsmaximum um 280&nbsp;nm durch aromatische Aminosäuren ([[Tryptophan]], [[Tyrosin]] und [[Phenylalanin]]) und der Absorption durch die [[Peptidbindung]] zwischen den einzelnen Aminosäuren (Maximum bei etwa 220&nbsp;nm) zeigen.
Während bei 280&nbsp;nm (Absorptionsmaximum der meisten [[Protein]]e) die darin eingebaute [[Aminosäure]] [[Tryptophan]] die ultraviolette Strahlung absorbiert, werden bei 265&nbsp;nm [[Nukleinsäure]]n am stärksten geschädigt. Bei etwa 245&nbsp;nm absorbieren vor allem die Nukleinsäuren, während Proteine hier ein relatives Absorptionsminimum zwischen dem Absorptionsmaximum um 280&nbsp;nm durch aromatische Aminosäuren ([[Tryptophan]], [[Tyrosin]] und [[Phenylalanin]]) und der Absorption durch die [[Peptidbindung]] zwischen den einzelnen Aminosäuren (Maximum bei etwa 220&nbsp;nm) zeigen.
Daher ist bei 253,7&nbsp;nm (Primärstrahlung der Niederdruck-Quecksilberdampfentladung) auch die Bestrahlung von Proteinlösungen (etwa [[Tierseren]] für die Zellkultur) zur [[Virusinaktivierung|Inaktivierung]] darin enthaltener Viren und Bakterien möglich.
Daher ist bei 253,7&nbsp;nm (Primärstrahlung der Niederdruck-Quecksilberdampfentladung) auch die Bestrahlung von Proteinlösungen (etwa [[Tierseren]] für die Zellkultur) zur [[Virusinaktivierung|Inaktivierung]] darin enthaltener Viren und Bakterien möglich.<ref>{{Literatur |Autor=Dennis Tesch |Titel=UVC-Desinfektion |Hrsg=Bahn-Media Institut für Management, Qualität und Verkehrsmittelreinigung UG |Sammelwerk=SAUBER - Magazin für Verkehrsmittel-Reinigung |Band= |Nummer=3/2020 |Auflage= |Verlag=Bahn-Media Verlag GmbH & Co. KG |Ort=Suhlendorf |Datum=2020-09 |ISBN= |ISSN=2196-7431 |Seiten=14}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Ingo Jensen |Titel=Mit UVC-Licht gegen Corona-Aerosole |Hrsg=Bahn-Media Institut für Management, Qualität und Verkehrsmittelreinigung UG |Sammelwerk=SAUBER - Magazin für Verkehrsmittel-Reinigung |Band= |Nummer=3/2020 |Auflage= |Verlag=Bahn-Media Verlag GmbH & Co. KG |Ort=Suhlendorf |Datum=2020-09 |ISBN= |ISSN=2196-7431 |Seiten=15}}</ref>
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UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 100&nbsp;nm kommt im Sonnenlicht nur mit sehr geringer Intensität vor. Die Schädigung hängt nicht nur von der Energie der UV-Strahlung ab, sondern auch von der Eindringtiefe und der Zeit der Bestrahlung des Gewebes. Beispielsweise wird UV-C-Strahlung bei 253,7&nbsp;nm durch verhornte Haut praktisch schon an der Oberfläche vollständig absorbiert und ist daher weniger effektiv bei der Schädigung tieferliegender Zellschichten als UV-B-Strahlung, das schwächer absorbiert wird und bis in diese eindringt. Ein durch eine UV-C-Lampe versehentlich hervorgerufener Sonnenbrand klingt daher schon innerhalb eines Folgetages vollständig ab, die Hornhaut des Auges wird hingegen nachhaltig getrübt.
UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 100&nbsp;nm kommt im Sonnenlicht nur mit sehr geringer Intensität vor. Die Schädigung hängt nicht nur von der Energie der UV-Strahlung ab, sondern auch von der Eindringtiefe und der Zeit der Bestrahlung des Gewebes. Beispielsweise wird UV-C-Strahlung bei 253,7&nbsp;nm durch verhornte Haut praktisch schon an der Oberfläche vollständig absorbiert und ist daher weniger effektiv bei der Schädigung tieferliegender Zellschichten als UV-B-Strahlung, die schwächer absorbiert wird und bis in diese eindringt. Ein durch eine UV-C-Lampe versehentlich hervorgerufener Sonnenbrand klingt daher schon innerhalb eines Folgetages vollständig ab, die Hornhaut des Auges wird hingegen nachhaltig getrübt.


Der menschliche Körper ist an die natürlichen Strahlenbelastungen adaptiert ([[Hauttyp]]) oder kann auf die Strahlenbelastung in einem geringen Rahmen durch Schutzmechanismen reagieren (Bräunung, Verdickung) die primär durch UVB-Strahlung ausgelöst werden. Aufgrund der Reaktionszeit der Reparatur- und Schutzmechanismen ist eine langsame Steigerung der Bestrahlungsstärke und Dosis entscheidend für die Balance zwischen Nutzen und Gefährdung. Konkret werden Expositionen von Erwachsenen mit natürlicher Sonneneinstrahlung je nach Tages-, Jahreszeit und Lage (geographische Breite, Meereshöhe) und Umgebung (reflektierende Flächen, Sand, Schnee) im Bereich von 10-60min pro Tag als gesundheitsfördernd, darüber aber als gesundheitsschädigend eingestuft. Bei Jugendlichen, Kranken und unterschiedlichen Hauttypen gibt es jedoch starke Abweichungen.  
Der menschliche Körper ist an die natürlichen Strahlenbelastungen adaptiert ([[Hauttyp]]) oder kann auf die Strahlenbelastung in einem geringen Rahmen durch Schutzmechanismen reagieren (Bräunung, Verdickung) die primär durch UV-B-Strahlung ausgelöst werden. Aufgrund der Reaktionszeit der Reparatur- und Schutzmechanismen ist eine langsame Steigerung der Bestrahlungsstärke und Dosis entscheidend für die Balance zwischen Nutzen und Gefährdung. Konkret werden Expositionen von Erwachsenen mit natürlicher Sonneneinstrahlung je nach Tages-, Jahreszeit und Lage (geographische Breite, Meereshöhe) und Umgebung (reflektierende Flächen, Sand, Schnee) im Bereich von 10–60&nbsp;min pro Tag als gesundheitsfördernd, darüber aber als gesundheitsschädigend eingestuft. Bei Jugendlichen, Kranken und unterschiedlichen Hauttypen gibt es jedoch starke Abweichungen.


Besondere Vorsicht ist bei Exposition der Augen geboten. Ultraviolett führt zu Bindehautentzündung und Trübung der Hornhaut. Beim Lichtbogenhandschweißen ist eine „Schweißblende“ wegen der kurzwelligen UV-Strahlung vorgeschrieben. Durch Lichtbögen und auch Funkenstrecken entsteht ein breites Spektrum intensiver UV-Strahlung, das bei ungeschützter Anwendung (offen liegende Körperteile) bereits nach wenigen Minuten eine Verbrennung der Haut ähnlich einem [[Sonnenbrand]] verursacht. Die Haut fühlt sich dabei „trocken“ an und fängt an zu „spannen“. Es treten Verbrennungen 1. Grades (Rötung) bis 2. Grades (Blasenbildung) auf.
Besondere Vorsicht ist bei Exposition der Augen geboten. Ultraviolett führt zu Bindehautentzündung und Trübung der Hornhaut. Beim Lichtbogenhandschweißen ist eine „Schweißblende“ wegen der kurzwelligen UV-Strahlung vorgeschrieben. Durch Lichtbögen und auch Funkenstrecken entsteht ein breites Spektrum intensiver UV-Strahlung, das bei ungeschützter Anwendung (offen liegende Körperteile) bereits nach wenigen Minuten eine Verbrennung der Haut ähnlich einem [[Sonnenbrand]] verursacht. Die Haut fühlt sich dabei „trocken“ an und fängt an zu „spannen“. Es treten Verbrennungen 1.&nbsp;Grades (Rötung) bis 2.&nbsp;Grades (Blasenbildung) auf.


Langzeitschäden wie Hautalterung, [[Hautkrebs]] oder [[Katarakt (Medizin)|Katarakt]] können auch auftreten, wenn die [[Erythem]]schwelle zwar nicht überschritten wird, die Bestrahlung aber häufig erfolgt. [[Haut]] und [[Auge]]n registrieren ''jede'' UV-Strahlung und nicht nur diejenige, die über der Erythemschwelle liegt.
Langzeitschäden wie Hautalterung, [[Hautkrebs]] oder [[Katarakt (Medizin)|Katarakt]] können auch auftreten, wenn die [[Erythem]]schwelle zwar nicht überschritten wird, die Bestrahlung aber häufig erfolgt. [[Haut]] und [[Auge]]n registrieren ''jede'' UV-Strahlung und nicht nur diejenige, die über der Erythemschwelle liegt.


[[Datei:DNA UV mutation.svg|mini|hochkant=1.5|UV-Photonen schädigen die DNA (dies ist der Mechanismus für den [[Direkter DNA-Schaden|direkten DNA-Schaden]]).]]
[[Datei:DNA UV mutation de.svg|mini|hochkant=1.5|UV-Photonen schädigen die DNA (dies ist der Mechanismus für den [[Direkter DNA-Schaden|direkten DNA-Schaden]]).]]
[[Desoxyribonukleinsäure|DNA]]-Schäden entstehen durch UV-Strahlung, wenn sich zwei benachbarte [[Thymin]]basen kovalent miteinander verbinden, sodass sie ein [[Thymindimer]] bilden. Diese behindern die [[Replikation]] oder führen zu [[Mutation]]en. Mittels des Enzyms [[Photolyasen|Photolyase]] und Licht können diese Dimere wieder gespalten und so die DNA repariert werden. Bei allen Plazentatieren, so auch dem Menschen, wurde die Funktion der Photolyase im Laufe der Evolution durch das Nukleotid-Exzisions-Reparatursystem (NER) übernommen.<ref>{{Literatur |Titel=Powerful Skin Cancer Protection by a CPD-Photolyase Transgene |Sammelwerk=Current Biology, Vol. 15, Issue 2 |Datum=2006 |Seiten=105–115 |PMID=15668165}}</ref>
[[Desoxyribonukleinsäure|DNA]]-Schäden entstehen durch UV-Strahlung, wenn sich zwei benachbarte [[Thymin]]basen kovalent miteinander verbinden, sodass sie ein [[Thymindimer]] bilden. Diese behindern die [[Replikation]] oder führen zu [[Mutation]]en. Mittels des Enzyms [[Photolyasen|Photolyase]] und Licht können diese Dimere wieder gespalten und so die DNA repariert werden. Bei allen Plazentatieren, so auch dem Menschen, wurde die Funktion der Photolyase im Laufe der Evolution durch das Nukleotid-Exzisions-Reparatursystem (NER) übernommen.<ref>{{Literatur |Titel=Powerful Skin Cancer Protection by a CPD-Photolyase Transgene |Sammelwerk=Current Biology, Vol. 15, Issue 2 |Datum=2006 |Seiten=105–115 |PMID=15668165}}</ref>
Bei Kindern, die an der Krankheit [[Xeroderma pigmentosum]] leiden, liegt ein Defekt der Reparaturenzyme des NER vor. Das hat eine absolute Unverträglichkeit natürlicher Sonnenstrahlung zur Folge („Mondscheinkinder“). Die Patienten entwickeln unter Exposition von natürlicher UV-Strahlung deutlich schneller maligne Hauttumoren als Menschen ohne vergleichbare Enzymdefekte.
Bei Kindern, die an der Krankheit [[Xeroderma pigmentosum]] leiden, liegt ein Defekt der Reparaturenzyme des NER vor. Das hat eine absolute Unverträglichkeit natürlicher Sonnenstrahlung zur Folge („Mondscheinkinder“). Die Patienten entwickeln unter Exposition von natürlicher UV-Strahlung deutlich schneller maligne Hauttumoren als Menschen ohne vergleichbare Enzymdefekte.
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== Anwendungen ==
== Anwendungen ==
{| class="wikitable center toptextcells"
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|+ Übersicht des elektromagnetischen Spektrums im Bereich der UV-Strahlung mit Anwendungsbereichen
|+ Übersicht des elektromagnetischen Spektrums im Bereich der UV-Strahlung mit Anwendungsbereichen
|- style="text-align:center;" class="hintergrundfarbe6"
|- class="hintergrundfarbe6"
! Bezeichnung
! Bezeichnung !! [[Wellenlänge]] !! [[Frequenz]]
! [[Wellenlänge]]
! [[Photon]]en-[[Energie]] !! Erzeugung / Anregung !! Technischer Einsatz
! [[Frequenz]]
! [[Photon]]en-[[Energie]]
! Erzeugung / Anregung
! Technischer Einsatz
|-
|-
! UV-Strahlen
! UV-Strahlen  
| 1–380&nbsp;nm
| {{0}}10…380 nm
| &gt;&nbsp;789&nbsp;THz
| &gt;&#8239;789&nbsp;THz
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| {{nowrap|&gt; 5,2&#8239;·&#8239;10<sup>−19</sup> J}}<br />&gt;&nbsp;3,3&nbsp;eV
| &nbsp;
|
| [[Desinfektion]], [[Photoelektronenspektroskopie|Spektroskopie]]
| [[Desinfektion]], [[Photoelektronenspektroskopie|Spektroskopie]]
|-
|-
|
| || 200…380 nm
| 200–380&nbsp;nm
| &gt;&#8239;789&nbsp;THz
| &gt;&nbsp;789&nbsp;THz
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| [[Gasentladung]], [[Synchrotron]],<br>[[Excimerlaser]]
| [[Gasentladung]], [[Synchrotron]], [[Excimerlaser]]
| Schwarzlicht [[Fluoreszenz]], [[Phosphoreszenz]],<br>[[Sicherheitsmerkmale von Banknoten#Fluoreszierende Farben|Prüfung von Geldscheinen]], [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]]
| Schwarzlicht [[Fluoreszenz]], [[Phosphoreszenz]], [[Sicherheitsmerkmale von Banknoten#Fluoreszierende Farben|Prüfung von Geldscheinen]], [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]]
|-
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| || {{0}}50…200 nm
| 50–200&nbsp;nm
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| &gt;&nbsp;9,9&nbsp;×&nbsp;10<sup>−19</sup>&nbsp;J<br />&gt;&nbsp;6,2&nbsp;eV
| [[Gasentladung]], [[Synchrotron]],<br>[[Excimerlaser]]
| [[Gasentladung]], [[Synchrotron]], [[Excimerlaser]]
| [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]]
| [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)|Fotolithografie]]
|-
|-
| ''[[Extrem ultraviolette Strahlung|XUV]]''
| ''[[Extrem ultraviolette Strahlung|XUV]]'' || {{0}}10…{{0}}50 nm
| 1–50&nbsp;nm
| 6…30&nbsp;PHz
| 6&nbsp;PHz–300&nbsp;PHz
| {{nowrap|2,0&#8239;·&#8239;10<sup>−17</sup>…5,0&#8239;·&#8239;10<sup>−18</sup> J}}<br />20…100&nbsp;eV
| 2,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−16</sup>–5,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−18</sup>&nbsp;J<br />
20–1000&nbsp;eV
| [[XUV-Röhre]], [[Synchrotron]]
| [[XUV-Röhre]], [[Synchrotron]]
| [[EUV-Lithografie]], [[Röntgenmikroskopie]], [[Nanoskopie]]
| [[EUV-Lithografie]], [[Röntgenmikroskopie]],<br>[[Nanoskopie]]
|}
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==== Tageslicht ====
==== Tageslicht ====
Den natürlichen UV-Anteil des [[Tageslicht]]s macht man sich bei [[Waschmittel]] zunutze, indem ihm [[optische Aufheller]] hinzugefügt werden. Diese lassen Textilien „weißer als weiß“ erscheinen, weil sie das UV-Licht in sichtbares Licht umwandeln, und dadurch mehr sichtbares Licht aussenden als ein normal reflektierendes Objekt.
Den natürlichen UV-Anteil des [[Tageslicht]]s macht man sich bei [[Waschmittel]] zunutze, indem ihm [[optische Aufheller]] hinzugefügt werden. Diese lassen durch Kalkablagerungen vergraute<ref name="ThM">Thomas Meyer zur Capellen: ''Lexikon der Gewebe.'' ISBN 3866412584 ({{Google Buch |BuchID=1HV4DwAAQBAJ |SeitenID=PT1167}}).</ref> oder vergilbte<ref name="ThM" /> Textilien „weißer als weiß“ erscheinen, weil sie das UV-Licht in sichtbares blaues Licht umwandeln, das als [[Mischfarbe]] mit der [[Farbstich#Gilb|Vergilbung]] der Textilien Weiß ergibt<ref name="ThM" />. Zusätzlich wird  mehr sichtbares Licht ausgesendet als bei einem normal reflektierenden Objekt.


==== Lichtquellen ====
==== Lichtquellen ====
Ultraviolett ist die primäre Emission in [[Leuchtstofflampe]]n, effizienten weißen Lichtquellen, in denen die Ultraviolett-Emission einer [[Gasentladung]] von Quecksilberdampf zur Anregung von im sichtbaren Spektralbereich [[Fluoreszenz|fluoreszierenden]] [[Leuchtstoff]]en genutzt wird.
Ultraviolett ist die primäre Emission in [[Leuchtstofflampe]]n, effizienten weißen Lichtquellen, in denen die Ultraviolett-Emission einer [[Gasentladung]] von Quecksilberdampf zur Anregung von im sichtbaren Spektralbereich [[Fluoreszenz|fluoreszierenden]] [[Leuchtstoff]]en genutzt wird.


Auch andere Gasentladungslampen enthalten manchmal Leuchtstoffe, um die Farbwiedergabe zu verbessern, indem diese mit dem Ultraviolett-Strahlungsanteil der Entladung angeregt werden. Von sog. ''Tageslichtlampen'' und ''Vollspektrumröhren'' (u.&nbsp;ä. Bezeichnungen, herstellerabhängig) wird ein dem Sonnenlicht möglichst ähnliches Lichtspektrum inkl. UV und [[Infrarot]] abgegeben, um eine natürliche Beleuchtung zu ermöglichen (insb. in Innenräumen, siehe auch [[Ergonomie]]); hierbei ist die Menge der UV-Emission gesundheitlich unbedenklich.
Auch andere Gasentladungslampen enthalten manchmal Leuchtstoffe, um die Farbwiedergabe zu verbessern, indem diese mit dem Ultraviolett-Strahlungsanteil der Entladung angeregt werden. Von sog. ''Tageslichtlampen'' und ''Vollspektrumröhren'' (u.&nbsp;ä. Bezeichnungen, herstellerabhängig) wird ein dem Sonnenlicht möglichst ähnliches Lichtspektrum inkl. UV und [[Infrarot]] abgegeben, um eine natürliche Beleuchtung zu ermöglichen (insbes. in Innenräumen, siehe auch [[Ergonomie]]); hierbei ist die Menge der UV-Emission gesundheitlich unbedenklich.


[[Leuchtdiode]]n (LED), die für den Menschen weiß erscheinendes Licht abstrahlen, benutzen eine blau strahlende Leuchtdiode im Inneren, bestehend aus Materialien wie [[Indiumgalliumnitrid]] oder [[Galliumnitrid]]. Leuchtdioden, welche UV-Strahlung abgeben, bestehen aus [[Aluminiumnitrid]] oder [[Aluminiumgalliumnitrid]] und werden ohne Leuchtstoffbeschichtung als direkte UV-Strahlungsquelle eingesetzt. UV-LEDs sind bis zu Wellenlängen knapp unter 250&nbsp;nm realisierbar.
[[Leuchtdiode]]n (LED), die für den Menschen weiß erscheinendes Licht abstrahlen, benutzen eine blau strahlende Leuchtdiode im Inneren, bestehend aus Materialien wie [[Indiumgalliumnitrid]] oder [[Galliumnitrid]]. Leuchtdioden, welche UV-Strahlung abgeben, bestehen aus [[Aluminiumnitrid]] oder [[Aluminiumgalliumnitrid]] und werden ohne Leuchtstoffbeschichtung als direkte UV-Strahlungsquelle eingesetzt. UV-LEDs sind bis zu Wellenlängen knapp unter 250&nbsp;nm realisierbar.
[[Datei:FluorescentCells.jpg|alternativtext=Zu sehen sind Endothelzellen unter dem Mikroskop, deren Zellkerne, Mikrotubuli, Antikörper und Aktinfilamente mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt sind.|mini|Endothelzellen unter dem Mikroskop. Die Zellkerne sind mit DAPI blau markiert. Die Mikrotubuli wurden über einen Antikörper grün markiert. Mit rot fluoreszierendem Phalloidin wurden die Aktinfilamente markiert.]]


==== Biologische Analysen ====
==== Biologische Analysen ====
Einige Farbstoffe, wie das in den Biowissenschaften verwendete [[DAPI]], werden von UV-Strahlung angeregt und emittieren ein längerwelliges, meist sichtbares Licht. Fluoreszierende Stoffe werden als Marker eingesetzt, um biologische Stoffwechselvorgänge oder Genvariationen zu beobachten.
[[Datei:Euscorpius fg01.jpg|mini|rechts|''[[Euscorpius italicus]]'' unter UV-Licht]]
Einige Farbstoffe, wie das in den Biowissenschaften verwendete [[DAPI]], werden von UV-Strahlung angeregt und emittieren ein längerwelliges, meist sichtbares Licht. Fluoreszierende Stoffe finden damit unter anderem Anwendung beim [[Fluoreszenzmarkierung|Markieren von biologischen Molekülen]] (z.&nbsp;B. die [[Desoxyribonukleinsäure|DNS]]), um ihr Verhalten in biologischen Systemen zu beobachten.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/fluorochrome/25373 |titel=Fluorochrome |werk=Spektrum.de |hrsg=Spektrum Akademischer Verlag |zugriff=2019-01-14 |sprache=de}}</ref>


In der [[Forensik]] wird die Fluoreszenz von [[Blut]] und [[Sperma]] zur Sichtbarmachung von Opfer- oder Täterspuren eingesetzt.<ref>{{Literatur |Autor=Anja Fiedler, Jessica Rehdorf, Florian Hilbers, Lena Johrdan, Carola Stribl, Mark Benecke |Titel=Detection of Semen (Human and Boar) and Saliva on Fabrics by a Very High Powered UV-/VIS-Light Source |Sammelwerk=Open Forensic Science Journal 1 |Datum=2008 |Seiten=12–15 |Kommentar=Forensischer Artikel zur Anwendung von UV-Strahlung zur Erkennung von Sperma |Online=[http://benthamopen.com/contents/pdf/TOFORSJ/TOFORSJ-1-12.pdf PDF] |DOI=10.2174/1874402800801010012}}</ref> Diese Methode wird bei der Aufklärung von Kriminalfällen eingesetzt, wenn biologische Spuren (Blut, Sperma, Speichel) an Wänden oder in Textilien nachgewiesen werden sollen. In der Medizin wird die Fluoreszenz von organischen Stoffen ebenfalls genutzt. So können Pigmentstörungen der Haut mit Hilfe von UV-Strahlern („[[Wood-Lampe]]“) besser sichtbar gemacht werden. Auch bestimmte Hautkeime (''[[Corynebacterium]] minutissimum'') werden mittels dieser Diagnoseleuchten durch die Auslösung einer rötlichen Fluoreszenz ([[Porphyrin]]bildung) sichtbar.
In der [[Forensik]] wird die Fluoreszenz von [[Blut]] und [[Sperma]] zur Sichtbarmachung von Opfer- oder Täterspuren eingesetzt.<ref>{{Literatur |Autor=Anja Fiedler, Jessica Rehdorf, Florian Hilbers, Lena Johrdan, Carola Stribl, Mark Benecke |Titel=Detection of Semen (Human and Boar) and Saliva on Fabrics by a Very High Powered UV-/VIS-Light Source |Sammelwerk=Open Forensic Science Journal 1 |Datum=2008 |Seiten=12–15 |Kommentar=Forensischer Artikel zur Anwendung von UV-Strahlung zur Erkennung von Sperma |Online=[http://benthamopen.com/contents/pdf/TOFORSJ/TOFORSJ-1-12.pdf PDF] |DOI=10.2174/1874402800801010012}}<!-- Scheint zumindest von einem Reviewer geprüft zu sein.--></ref><ref>{{Literatur |Autor=R.W. Woods |Titel=- |Sammelwerk=J. de Physique Theor. et Appl. |Band=59 |Datum=1919 |Seiten=77-90}}</ref> Diese Methode wird bei der Aufklärung von Kriminalfällen eingesetzt, wenn biologische Spuren (Blut, Sperma, Speichel) an Wänden oder in Textilien nachgewiesen werden sollen. In der Medizin wird die Fluoreszenz von organischen Stoffen ebenfalls genutzt. So können Pigmentstörungen der Haut mit Hilfe von UV-Strahlern („[[Wood-Lampe]]“) besser sichtbar gemacht werden. Auch bestimmte Hautkeime (''[[Corynebacterium]] minutissimum'') werden mittels dieser Diagnoseleuchten durch die Auslösung einer rötlichen Fluoreszenz ([[Porphyrin]]bildung) sichtbar.


Eine andere Anwendung ist die Herkunftsanalyse von Hühnereiern. Dabei wird ausgenutzt, dass das Abrollen charakteristische Spuren auf der Hühnereierschale hinterlässt, die sich mithilfe von Fluoreszenz nachweisen lassen. Auf diese Weise kann geprüft werden, ob es sich um Eier aus Bodenhaltung oder aus Legebatterien handelt.
Eine andere Anwendung ist die Herkunftsanalyse von Hühnereiern. Dabei wird ausgenutzt, dass das Abrollen charakteristische Spuren auf der Hühnereierschale hinterlässt, die sich mithilfe von Fluoreszenz nachweisen lassen. Auf diese Weise kann geprüft werden, ob es sich um Eier aus Bodenhaltung oder aus Legebatterien handelt.
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==== Schwarzlicht ====
==== Schwarzlicht ====
[[Datei:Two black light lamps.jpg|mini|Schwarzlichtleuchtstofflampen]]
[[Datei:Two black light lamps.jpg|mini|Schwarzlichtleuchtstofflampen]]
''Schwarzlicht'' ist die umgangssprachliche Bezeichnung für UV-A-Strahlung, die durch spezielle Lampen mit UV-A Filter erzeugt wird. Üblich sind als Quelle [[Gasentladungsröhre]]n, die mit speziellen Leuchtstoffen ausgerüstet sind, um Ultraviolettstrahlung bei 350&nbsp;nm oder 370&nbsp;nm ohne einen Anteil an sichtbarem Licht abzugeben. Weitere übliche Schwarzlichtquellen sind [[Leuchtdiode]]n (LED) basierend auf den Verbindungshalbleitern [[Aluminiumnitrid]] oder [[Aluminiumgalliumnitrid]]. Letzterer stellt eine Legierung von Aluminiumnitrid mit [[Galliumnitrid]] dar und erlaubt über das Mischungsverhältnis dieser beiden Substanzen die konkrete Wellenlänge im Ultraviolettbereich einzustellen. Schwarzlicht kann weiters, mit schlechtem Wirkungsgrad, auch durch [[Glühlampe]]n mit einem das sichtbare Licht absorbierenden Glaskolben mit [[Nickel(II)-oxid|Nickeloxidschicht]] erzeugt werden.
''Schwarzlicht'' ist die umgangssprachliche Bezeichnung für UV-A-Strahlung, die durch spezielle Lampen mit UV-A Filter erzeugt wird. Üblich sind als Quelle [[Gasentladungsröhre]]n, die mit speziellen Leuchtstoffen ausgerüstet sind, um Ultraviolettstrahlung bei 350&nbsp;nm oder 370&nbsp;nm mit nur geringem Anteil an sichtbarem Licht abzugeben. Weitere übliche Schwarzlichtquellen sind [[Leuchtdiode]]n (LED) basierend auf den Verbindungshalbleitern [[Aluminiumnitrid]] oder [[Aluminiumgalliumnitrid]]. Letzterer stellt eine Legierung von Aluminiumnitrid mit [[Galliumnitrid]] dar und erlaubt es, über das Mischungsverhältnis dieser beiden Substanzen die konkrete Wellenlänge im Ultraviolettbereich einzustellen. Schwarzlicht kann weiters, mit schlechtem Wirkungsgrad, auch durch [[Glühlampe]]n mit einem das sichtbare Licht absorbierenden Glaskolben mit [[Nickel(II)-oxid|Nickeloxidschicht]] erzeugt werden.


„Schwarzlicht“ wird oft für Showeffekte in abgedunkelten Räumen eingesetzt, wie Diskotheken, bei Zauberveranstaltungen oder auch für [[Schwarzlichttheater]]. Die Strahlung regt [[Fluoreszenz|fluoreszierende]] Stoffe zum Leuchten an, und da helles Licht vermieden wird, wirken sich die Leuchteffekte besonders aus, wie dies bei Textilien, Papieren, künstlichen Zähnen und anderen Materialien mit optischen Aufhellern auffällt.
„Schwarzlicht“ wird oft für Showeffekte in abgedunkelten Räumen eingesetzt, wie Diskotheken, bei Zauberveranstaltungen oder auch für [[Schwarzlichttheater]]. Die Strahlung regt [[Fluoreszenz|fluoreszierende]] Stoffe zum Leuchten an, und da helles Licht vermieden wird, wirken sich die Leuchteffekte besonders aus, wie dies bei Textilien, Papieren, künstlichen Zähnen und anderen Materialien mit optischen Aufhellern auffällt.


Anwendungen sind ebenfalls das Sichtbarmachen von Sicherheitsmerkmalen auf Dokumenten, wie Ausweispapieren oder Fahrscheinen, die Echtheitsprüfung von Zahlungsmitteln und die „Neon-Stempel“ am Handrücken als „Eintrittskarte“ in ein Konzert oder als Eigentümermarkierung auf einem Kunstobjekt (gegen Diebstahl).
Anwendungen sind ebenfalls das Sichtbarmachen von Sicherheitsmerkmalen auf Dokumenten, wie Ausweispapieren oder Fahrscheinen, die Echtheitsprüfung von Zahlungsmitteln und die „Neon-Stempel“ am Handrücken als „Eintrittskarte“ in ein Konzert oder als Eigentümermarkierung auf einem Kunstobjekt (gegen Diebstahl).
Das Wort ''Schwarzlicht'' wird im Zusammenhang mit der Verkehrs-[[Geschwindigkeitsüberwachung]] auch für Identifizierungstechnik im nichtsichtbaren Spektralbereich benutzt.<ref>[https://www.polizei-dein-partner.de/infos-fuer/jugendliche/detailansicht-jugendliche/artikel/schwarzlicht-blitzer-in-tunneln.html Schwarzlicht-Blitzer in Tunneln – Die unsichtbare Radar-Kontrolle], [[Verlag Deutsche Polizeiliteratur]]</ref> Dabei handelt es sich allerdings nicht um den Ultraviolettbereich, sondern um die Schwarz- oder [[Dunkelblitz]] genannte Technik aus der [[Infrarotfotografie]].<ref>Ernst A. Weber: ''Fotopraktikum.'' 2004, Birkhäuser Basel, ISBN 978-3034850933, S. 119</ref>


==== Schulungen ====
==== Schulungen ====
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=== Analysen ===
=== Analysen ===
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[[Datei:Fluorescent minerals hg.jpg|mini|hochkant=1.5|Eine Sammlung verschiedener [[Mineral]]e fluoresziert in verschiedenen Farben bei Bestrahlung mit UV-A-, UV-B- und UV-C-Strahlung.]]
[[Datei:Fluorescent minerals hg.jpg|mini|hochkant=1.5|Eine Sammlung von [[Mineral]]proben leuchtet hell in verschiedenen Farben bei Bestrahlung mit UV-A.]]
Da es sich bei UV-Licht um eine [[elektromagnetische Welle]] handelt, kann für dieses Licht auch eine optische [[Spektroskopie]] durchgeführt werden. Zu nennen wären hier die [[UV/VIS-Spektroskopie]] und die [[Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie]] (UPS). Eine weitere Anwendung sind Chromatogramme in der [[Dünnschichtchromatographie#Auswertung|Dünnschichtchromatographie]]. UV-Licht kann zur [[Gas]]-[[Analyse]] eingesetzt werden zum Beispiel für die Gase [[Stickstoffmonoxid|NO]], [[Stickstoffdioxid|NO<sub>2</sub>]], [[Schwefelwasserstoff|H<sub>2</sub>S]], [[Schwefeldioxid|SO<sub>2</sub>]].
 
In der [[Molekularbiologie]] wird UV-Licht verwendet, um [[Nukleinsäuren]] mit Hilfe von [[Ethidiumbromid]] sichtbar zu machen. Spezielle Anwendungen ist die Bestimmung der Fettungsdicke. Mit Hilfe von UV-Strahlung lässt sich die Dicke einer Fettschicht auf den Objekten bestimmen. Weiterhin kann die Zinnseite von [[Floatglas]], welches in der Photovoltaik bei Dünnschicht-Solarzellen eingesetzt wird, ermittelt werden.<ref>{{Literatur |Titel=Glasbau Atlas |Autor=Christian Schittich, Gerald Staib, Dieter Balkow, Matthias Schuler, Werner Sobek |Hrsg=Birkhäuser |Auflage=3 |Verlag= |Datum=2006-10-26 |ISBN=978-3764376321 |Seiten=91 ff. |Sprache=de |Umfang=391}}</ref>
* Optische [[Spektroskopie]]: [[UV/VIS-Spektroskopie]]
* Auswertung der Chromatogramme in der [[Dünnschichtchromatographie#Auswertung|Dünnschichtchromatographie]]
* [[Gas]]-[[Analyse]] ([[Stickstoffmonoxid|NO]], [[Stickstoffdioxid|NO<sub>2</sub>]], [[Schwefelwasserstoff|H<sub>2</sub>S]], [[Schwefeldioxid|SO<sub>2</sub>]])
* [[Molekularbiologie]]: Sichtbarmachen von [[Nukleinsäuren]] mit Hilfe von [[Ethidiumbromid]]
* Bestimmung der Fettungsdicke: Punkte, bei denen Reibung zwischen zwei Objekten entsteht, sind häufig gefettet. Mit Hilfe von UV-Strahlung lässt sich bestimmen, ob und wie dick eine Fettschicht auf den Objekten ist.
* Bestimmung der Zinnseite von [[Floatglas]] (Photovoltaik, Dünnschicht-Solarzellen)
* [[Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie]] (UPS)


=== Materialprüfung ===
=== Materialprüfung ===
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* [[Inspektion]] von Glas(scheiben): Anhand von Fluoreszenz an Störungen kann man Sprünge oder Fehler in Glasoberflächen erkennen.
UV-Licht kommt in der Materialprüfung bei der [[Inspektion]] von Glas(scheiben) zum Einsatz. Anhand von Fluoreszenz an Störungen kann man Sprünge oder Fehler in Glasoberflächen erkennen. Es können Qualitätsprüfungen ausgeführt werden wie beispielsweise die Qualitätsprüfung von Ölschläuchen. Aufgrund der unterschiedlichen spektralen Kennlinien von Wasser und Öl im UV-Bereich kann Öl von Wasser unterschieden werden. Das kann beispielsweise zum Aufspüren defekter Ölschläuche verwendet werden. Gemäß dem gleichen Prinzip lässt sich Öl in Wasser detektieren. Die Bahn detektiert UV-Licht zur Inspektion von [[Oberleitung]]s- und Hochspannungsanlagen, da es bei defekten Isolatoren oder angerissenen Kabeln zu sogenannten [[Koronaentladung]]en kommt. Dabei wird an den defekten hochspannungsführenden Komponenten UV-Strahlung emittiert. Diese kann von Spezialkameras erfasst werden.
* Prüfen von Ölschläuchen: Aufgrund der unterschiedlichen spektralen Kennlinien von Wasser und Öl im UV-Bereich kann Öl von Wasser unterschieden werden. Das kann beispielsweise zum Aufspüren defekter Ölschläuche verwendet werden.
Viele Materialien sind einer beständigen UV-Belastung ausgesetzt. Mithilfe moderner Testsysteme ist möglich, die natürliche UV-Einstrahlung so zu verstärken, dass innerhalb von 12 Monaten 63 Jahre natürlicher UV-Einstrahlung simuliert werden.<ref>{{Webarchiv|text=63 Years of UV Exposure in 1 Year |url=http://www.atlas-mts.de/de/news/atlas_news/63_years_of_uv_exposure_in_1_year_68243.shtml |wayback=20120119024852 }}</ref>
* Erkennung und Klassifizierung von Beschichtungen, beispielsweise zur Erkennung von Öl in Wasser
Bei der Prüfung von dünnen Metallen (zum Beispiel im Flugzeugbau) werden diese mit UV-Licht durchleuchtet; mit Hilfe spezieller UV-empfindlicher Filme wird dabei überprüft, ob Haarrisse im Metall vorhanden sind.
* Inspektion von [[Oberleitung]]s- und Hochspannungsanlagen: Bei defekten Isolatoren oder angerissenen Kabeln kommt es zu sogenannten [[Koronaentladung]]en. Dabei wird an den defekten hochspannungsführenden Komponenten UV-Strahlung emittiert. Diese kann von Spezialkameras erfasst werden.
* Belastbarkeits- und Bewitterungstests: Prüfung der Belastbarkeit von Materialien, die besondere Langlebigkeit erfordern. Dazu gehören Solarzellen und Materialien, die in der Automobilindustrie verwendet werden. Mithilfe moderner Testsysteme ist möglich, die natürliche UV-Einstrahlung so zu verstärken, dass innerhalb von 12 Monaten 63 Jahre natürlicher UV-Einstrahlung simuliert werden.<ref>[http://www.atlas-mts.de/de/news/atlas_news/63_years_of_uv_exposure_in_1_year_68243.shtml 63 Years of UV Exposure in 1 Year]</ref>
* Belichtung spezieller UV-empfindlicher Filme zur Erkennung von Haarrissen in dünnen Metallen


=== Aushärtung (Vernetzung) von Polymeren ===
=== Aushärtung (Vernetzung) von Polymeren ===
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Intensive UV-Strahlung wird in der Industrie für die Aushärtung spezieller Materialien verwendet:
Intensive UV-Strahlung wird in der Industrie für die Aushärtung spezieller Materialien verwendet. Zu nennen sind hier spezielle, lösemittelfreie, UV-empfindliche Druckfarben, vor allem beim [[Offsetdruck]]. Es gibt UV-härtbare Materialien wie Lacke, [[Klebstoff#Strahlenhärtende Klebstoffe|strahlenhärtender Klebstoffe]], Aushärtung von Brillengläsern, lichthärtende Kunststoffe für das Modellieren künstlicher Fingernägel und UV-härtbare Materialien für die Zahnheilkunde. Ein weiterer Einsatz ist die Scheibenreparatur des [[Verbundglas]]es bei Automobilen.
* Druckindustrie: zur Härtung („Trocknung“) spezieller, lösemittelfreier, UV-empfindlicher Druckfarben, vor allem beim [[Offsetdruck]].
* Lackierereien: zur Aushärtung UV-härtbarer [[Lack]]e
* Zahnheilkunde: lichthärtende Materialien
* Aushärten [[Klebstoff#Strahlenhärtende Klebstoffe|strahlenhärtender Klebstoffe]]
* Optikindustrie: zur Härtung optischer Erzeugnisse, wie im Falle von Rezept-Brillengläsern
* Kosmetikindustrie: lichthärtende Kunststoffe für das Modellieren künstlicher Fingernägel
* Scheibenreparaturen am Verbundglas von Automobilen


=== Elektronik ===
=== Elektronik ===
In der [[Elektronik]] wird UV-Strahlung vor allem in der Herstellung von [[Mikroelektronik|mikroelektronischen]] Bauelementen und Schaltkreisen sowie entsprechenden Geräten eingesetzt. So erfolgt beispielsweise die Herstellung von Leiterbahnen auf [[Leiterplatte]]n durch eine Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht auf den Leiterplatten mit einer [[Quecksilberdampflampe]]. Dabei wird durch die UV-Strahlung eine fotochemische Reaktion im [[Fotolack]] ausgelöst. Das gleiche Prinzip wird auch bei der Herstellung [[integrierter Schaltkreis]]e ([[Wafer]]belichtung) angewendet, vgl. [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)]]. Hierbei kamen früher ebenfalls Quecksilberdampflampen – vor allem mit die g-Linie (434&nbsp;nm) und die i-Linie (365&nbsp;nm) – zum Einsatz. Später KrF- und ArF-Excimerlaser (248&nbsp;nm und 193&nbsp;nm). Der Trend immer kürzere Wellenlängen zu nutzen, ist dabei der fortwährenden [[Skalierung (Mikroelektronik)|Skalierung]] der [[Transistor]]strukturen geschuldet.
In der [[Elektronik]] wird UV-Strahlung vor allem bei der Herstellung von [[Mikroelektronik|mikroelektronischen]] Bauelementen und Schaltkreisen sowie entsprechenden Geräten eingesetzt. So erfolgt beispielsweise die Herstellung von Leiterbahnen auf [[Leiterplatte]]n durch eine Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht auf den Leiterplatten mit einer [[Quecksilberdampflampe]]. Dabei wird durch die UV-Strahlung eine fotochemische Reaktion im [[Fotolack]] ausgelöst. Das gleiche Prinzip wird auch bei der Herstellung [[integrierter Schaltkreis]]e ([[Wafer]]belichtung) angewendet, vgl. [[Fotolithografie (Halbleitertechnik)]]. Hierbei kamen früher ebenfalls Quecksilberdampflampen – vor allem die g-Linie (434&nbsp;nm) und die i-Linie (365&nbsp;nm) – zum Einsatz. Später KrF- und ArF-Excimerlaser (248&nbsp;nm und 193&nbsp;nm). Der Trend, immer kürzere Wellenlängen zu nutzen, ist dabei der fortwährenden [[Skalierung (Mikroelektronik)|Skalierung]] der [[Transistor]]strukturen geschuldet.


Neben dem Einsatz in der Herstellung wird in der Elektronik UV-Strahlung auch für weitere Anwendungen genutzt. Ein Beispiel ist das Löschen von [[EPROM]]-Speicher mit einer Quecksilberdampflampe (253,7&nbsp;nm). Hierbei bewirkt die UV-Strahlung eine Freisetzung von Ladungsträgern im [[Floating-Gate]] aus [[Polysilizium]], die freiwerdenden Elektronen haben genug Energie, um die Potentialbarriere des Siliziumdioxid-Dielektrikums zu überwinden und abzufließen.
Neben dem Einsatz in der Herstellung wird in der Elektronik UV-Strahlung auch für weitere Anwendungen genutzt. Ein Beispiel ist das Löschen von [[EPROM]]-Speicher mit einer Quecksilberdampflampe (253,7&nbsp;nm). Hierbei bewirkt die UV-Strahlung eine Freisetzung von Ladungsträgern im [[Floating-Gate]] aus [[Polysilizium]], die freiwerdenden Elektronen haben genug Energie, um die Potentialbarriere des Siliziumdioxid-Dielektrikums zu überwinden und abzufließen.


=== Biologische Modifikationen ===
=== Biologische Modifikationen ===
==== Desinfektion ====
==== Desinfektion und Virusinaktivierung ====
[[Datei:UV-ontsmetting laminaire-vloeikast.JPG|mini|Eine Niedrigdruck-Quecksilberdampfröhre ist in einer Sterilbank montiert und entkeimt so die bestrahlten Flächen mit kurzwelliger UV-Strahlung.]]
[[Datei:UV-ontsmetting laminaire-vloeikast.JPG|mini|Eine Niedrigdruck-Quecksilberdampfröhre ist in einer [[Sterilbank]] montiert und entkeimt so die bestrahlten Flächen mit kurzwelliger UV-Strahlung.]]
 
[[Datei:HA-UV-Raumdesinfektor-3D-Anwendung-im-Pflegeheim.jpg|mini|Anwendung des HA-UV Raumdesinfektor 3D bei der UV-Desinfektion eines Bewohnerzimmers eines Pflegeheimes.]]
Ultraviolette Strahlung wird zur Behandlung von Wasser, Luft und Oberflächen eingesetzt. Aufgrund der Geschwindigkeit der Reaktion – [[Mikrobe]]n werden bei ausreichender Dosis innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde inaktiviert – können UV-Strahler nicht nur zur Desinfektion von Oberflächen, sondern auch zur Desinfektion von Wasser, Luft oder sogar in Klimakanälen geführten Luftströmen eingesetzt werden. Vor der Entwicklung von [[Laminare Strömung|Laminar-Strömungs]]-Anlagen für [[Reinraum|Reinräume]] sowie dem heute üblichen und massiven Einsatz von Desinfektionsmitteln waren daher in Krankenhäusern im Dauerbetrieb arbeitende schwache Ultraviolettstrahler üblich, um die Keimzahl gering zu halten. Die zunehmende [[MRSA|Antibiotika-Resistenz]] krankenhausspezifischer Keime könnte dabei in naher Zukunft zu einem Revival der altbekannten Technik führen, da sich bei der UV-Desinfektion keine mutationsbedingten Resistenzen entwickeln können.
Ultraviolette Strahlung wird zur Behandlung von Wasser, Luft und Oberflächen eingesetzt. Aufgrund der Geschwindigkeit der Reaktion – [[Mikrobe]]n werden bei ausreichender Dosis innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde inaktiviert – können UV-Strahler nicht nur zur Desinfektion von Oberflächen, sondern auch zur Desinfektion von Wasser, Luft oder sogar in Klimakanälen geführten Luftströmen eingesetzt werden. Vor der Entwicklung von [[Laminare Strömung|Laminar-Strömungs]]-Anlagen für [[Reinraum|Reinräume]] sowie dem heute üblichen und massiven Einsatz von Desinfektionsmitteln waren daher in Krankenhäusern im Dauerbetrieb arbeitende schwache Ultraviolettstrahler üblich, um die Keimzahl gering zu halten. Die zunehmende [[MRSA|Antibiotika-Resistenz]] krankenhausspezifischer Keime könnte dabei in naher Zukunft zu einer Wiederkehr der altbekannten Technik führen, da sich bei der UV-Desinfektion keine mutationsbedingten Resistenzen entwickeln können.


Eine heute bereits recht verbreitete Methode ist die [[Trinkwasseraufbereitung]] mit UV-Strahlung. Dabei wird die Keimzahl im Wasser zuverlässig und in Abhängigkeit zur Dosis stark reduziert. Eine Zugabe von Chemikalien ist grundsätzlich nicht erforderlich. Gerade chlorresistente Krankheitserreger, wie [[Kryptosporidien]], können mit UV-Strahlung inaktiviert werden. Geschmack, Geruch oder der pH-Wert des Mediums werden nicht beeinflusst. Das ist ein wesentlicher Unterschied zur chemischen Behandlung von Trink- oder Prozesswasser. Im Heimbereich werden entsprechende Geräte auch als „[[UV-Filter (Wasseraufbereitung)|UV-Filter]]“ bezeichnet.
Eine heute bereits recht verbreitete Methode ist die [[Trinkwasseraufbereitung]] mit UV-Strahlung. Dabei wird die Keimzahl im Wasser zuverlässig und in Abhängigkeit zur Dosis stark reduziert. Eine Zugabe von Chemikalien ist grundsätzlich nicht erforderlich. Gerade chlorresistente Krankheitserreger, wie [[Kryptosporidien]], können mit UV-Strahlung inaktiviert werden. Geschmack, Geruch oder der pH-Wert des Mediums werden nicht beeinflusst. Das ist ein wesentlicher Unterschied zur chemischen Behandlung von Trink- oder Prozesswasser. Im Heimbereich werden entsprechende Geräte auch als „[[UV-Filter (Wasseraufbereitung)|UV-Filter]]“ bezeichnet.
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Bei [[SODIS]] wird länger einwirkende UV-A-Strahlung der Sonne zusammen mit der Wärme zur einfachen Wasserentkeimung auf Haushaltsebene in Entwicklungsländern genutzt.
Bei [[SODIS]] wird länger einwirkende UV-A-Strahlung der Sonne zusammen mit der Wärme zur einfachen Wasserentkeimung auf Haushaltsebene in Entwicklungsländern genutzt.


==== Weitere Anwendungen ====
Neben der Mikroben-Desinfektion wird UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254&nbsp;nm auch zur [[Virusinaktivierung]] eingesetzt. Dabei wird ausgenutzt, dass die 254-nm-Strahlung bevorzugt auf die Virus[[nukleinsäure]] und weniger auf die Proteine wirkt. Strahlung der Wellenlänge 235&nbsp;nm wirkt jedoch auch stark zerstörend auf Proteine.<ref>{{Literatur |Autor=Michael Rolle, Anton Mayr |Titel=Medizinische Mikrobiologie, Infektions- und Seuchenlehre |Verlag=Georg Thieme Verlag |Datum=2007 |ISBN=978-3-8304-1060-7 |Seiten=79}}</ref>
Neben der Mikroben-Desinfektion wird UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254&nbsp;nm auch zur [[Virusinaktivierung]] eingesetzt. Dabei wird ausgenutzt, dass die 254-nm-Strahlung bevorzugt auf die Virus[[nukleinsäure]] und weniger auf die Proteine wirkt. Strahlung der Wellenlänge 235&nbsp;nm wirkt jedoch auch stark zerstörend auf Proteine.<ref>{{Literatur |Autor=Michael Rolle, Anton Mayr |Titel=Medizinische Mikrobiologie, Infektions- und Seuchenlehre |Verlag=Georg Thieme Verlag |Datum=2007 |ISBN=978-3-8304-1060-7 |Seiten=79}}</ref>


Im Zuge der [[COVID-19-Pandemie]] wird eine Technik in der Praxis erprobt, die Bakterien, Schimmelpilze und Viren auf [[Rolltreppe]]n-Handläufen durch UV-Strahlung unschädlich machen soll.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.rnd.de/panorama/uv-licht-gegen-keime-bestrahlung-soll-rolltreppen-in-munchen-desinfizieren-O3D4FCXDHKWUAKFQOB3C22NBY4.html |titel=UV-Licht gegen Keime: Bestrahlung soll Rolltreppen in München desinfizieren |werk=rnd.de |datum=2020-08-20 |abruf=2020-09-24}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor= Matilda Jordanova-Duda |url=https://www.dw.com/de/startups-rückenwind-durch-corona/a-52900287 |titel=Startups: Rückenwind durch Corona |werk=dw.com |datum=2020-03-28 |abruf=2020-09-24}}</ref> Bisher gibt es allerdings wenige Untersuchungen zur [[Degradation von Kunststoffen|Alterung von Kunststoffen]] durch die eingesetzte UV-Strahlung.<ref>{{Internetquelle |autor= |url=https://www.plastverarbeiter.de/104194/kunststoffoberflaechen-fuer-uv-c-desinfektion-optimieren/ |titel=Kunststoffoberflächen für UV-C-Desinfektion optimieren |werk=plastverarbeiter.de |datum=2020-09-24 |abruf=2020-09-24}}</ref>
Kitas und Schulen sind in der Pandemie besonders gefährdet: In den jüngsten Altersgruppen sind keine Impfungen möglich, bei den Älteren ist die Impfquote noch niedrig.<ref>{{Internetquelle |url=https://de.statista.com/statistik/daten/studie/1258043/umfrage/impfquote-gegen-das-coronavirus-in-deutschland-nach-altersgruppe/ |titel=Impfquote gegen das Coronavirus (COVID-19) in Deutschland nach Altersgruppen |werk=Statista |abruf=2022-02-11}}</ref> Das Lüften von Klassenzimmern allein reicht oft nicht aus – etwa, wenn die Fenster nur kippbar sind. Das hat das Umweltbundesamt in einer Stellungnahme zur Situation in Schulen am 12. Juli 2021 unterstrichen und die Nutzung von Raumluftreinigern empfohlen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.umweltbundesamt.de/themen/lueftung-lueftungsanlagen-mobile-luftreiniger-an |titel=Lüftung, Lüftungsanlagen und mobile Luftreiniger an Schulen |hrsg=Umweltbundesamt |abruf=2022-02-11}}</ref> Stationäre Raumlufttechnische Anlagen gehen mit baulichen Veränderungen einher und können häufig nicht unmittelbar umgesetzt werden. Deswegen sind mobile UV-C-Luftentkeimer eine sinnvolle Ergänzung, um die Virenlast im Raum zu reduzieren. Der [[Verband der Elektro- und Digitalindustrie|ZVEI]] e. V. nennt herstellerneutral Auswahlkriterien, berechnet den voraussichtlichen Stromverbrauch und die Energiekosten. Seine Empfehlungen zu Luftwechselraten hat der Verband auf das Atemvolumen von Kindern und Jugendlichen abgestimmt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.licht.de/fileadmin/Publikationen_Downloads/ZVEI-Schriften/2109_ZVEI-UV-C_Bildungseinrichtungen.pdf |titel=UV-C-Luftentkeimung in Schulen und Bildungseinrichtungen |hrsg=ZVEI e. V. |datum=2021-09-29 |abruf=2022-02-11}}</ref>
==== Weitere Anwendungen ====
Überdies wird UV-Strahlung zu medizinischen und kosmetischen Zwecken eingesetzt. So wirkt vor allem UV-A-Strahlung auf die Pigmentation ([[Melanin]]bildung) der menschlichen Haut, was im Wellness-Bereich zur Bräunung der Haut in einem [[Solarium]] angewendet wird. Therapeutisch kann UV-B-Strahlung (bei geeigneter Dosierung) zur Anregung der Vitamin-D-Bildung oder des [[Zentralnervensystem]]s eingesetzt werden.
Überdies wird UV-Strahlung zu medizinischen und kosmetischen Zwecken eingesetzt. So wirkt vor allem UV-A-Strahlung auf die Pigmentation ([[Melanin]]bildung) der menschlichen Haut, was im Wellness-Bereich zur Bräunung der Haut in einem [[Solarium]] angewendet wird. Therapeutisch kann UV-B-Strahlung (bei geeigneter Dosierung) zur Anregung der Vitamin-D-Bildung oder des [[Zentralnervensystem]]s eingesetzt werden.


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=== Lockmittel ===
=== Lockmittel ===
[[Datei:Mimulus nectar guide UV VIS.jpg|mini|[[Gauklerblumen]] aufgenommen in sichtbarem Licht (links) und UV-Licht (rechts). Die Abbildung zeigt das für Bienen (nicht aber für Menschen) sichtbare Saftmal]]
[[Datei:Mimulus nectar guide UV VIS.jpg|mini|[[Gauklerblumen]] aufgenommen in sichtbarem Licht (links) und UV-Licht (rechts). Die Abbildung zeigt das für Bienen, nicht aber für Menschen auffällige Saftmal]]


Pflanzen nutzen bestimmte [[Blüte]]nteile ([[UV-Mal]]e), um Insekten anzulocken, die, wie [[Bienen]] und [[Hummeln]], UV-Strahlung wahrnehmen können. Die UV-Male der Blüten entstehen durch unterschiedliche [[Reflektivität]] für ultraviolettes Licht bestimmter Blütenteile, beispielsweise der Innen- und Außenseite. Dadurch finden Bienen auch bei im sichtbaren Bereich einfarbig aussehenden Blüten das Zentrum. Bei komplizierteren Blütenformen oder schwerer auszubeutenden Blüten kann der Weg zur Nahrungsquelle durch UV-Licht absorbierende [[Saftmal]]e markiert sein.
Pflanzen nutzen bestimmte [[Blüte]]nteile ([[UV-Mal]]e), um Insekten anzulocken, die, wie [[Bienen]] und [[Hummeln]], UV-Strahlung wahrnehmen können. Die UV-Male der Blüten entstehen durch unterschiedliche [[Reflektivität]] für ultraviolettes Licht bestimmter Blütenteile, beispielsweise der Innen- und Außenseite. Dadurch finden Bienen auch bei im sichtbaren Bereich einfarbig aussehenden Blüten das Zentrum. Bei komplizierteren Blütenformen oder schwerer auszubeutenden Blüten kann der Weg zur Nahrungsquelle durch UV-Licht absorbierende [[Saftmal]]e markiert sein.


Straßenlampen mit hohem Blau- und Ultraviolettanteil ([[Quecksilberdampflampe]]n) locken Insekten an und beeinflussen das biologische Gleichgewicht. Undichtigkeiten führen zu erhöhtem Wartungsaufwand. Von umherfliegenden Insekten werden [[Fledermäuse]] angelockt und sie können dadurch im Straßenverkehr verunglücken.
Straßenlampen mit hohem Blau- und Ultraviolettanteil ([[Quecksilberdampflampe]]n) locken Insekten an und beeinflussen das biologische Gleichgewicht. <!--Undichtigkeiten führen zu erhöhtem Wartungsaufwand. <s. Disk.>-->Von umherfliegenden Insekten werden [[Fledermäuse]] angelockt und sie können dadurch im Straßenverkehr verunglücken.
Die Beeinflussung des Verhaltens durch UV-Licht wird auch in [[Lichtfalle]]n für den Insektenfang, in den UV-reiche Lichtquellen eingesetzt werden, ausgenutzt. Sie werden zur [[Schädlingsbekämpfung]] und zur Zählung/Artbestimmung in der Forschung eingesetzt.
Die Beeinflussung des Verhaltens durch UV-Licht wird auch in [[Lichtfalle]]n für den Insektenfang, in den UV-reiche Lichtquellen eingesetzt werden, ausgenutzt. Sie werden zur [[Schädlingsbekämpfung]] und zur Zählung/Artbestimmung in der Forschung eingesetzt.


== Siehe auch ==
=== UV-Strahlung am Arbeitsplatz ===
* [[Ultraviolettfotografie]]
Treten UV-Strahlungsexpositionen an [[Arbeitsplatz|Arbeitsplätzen]] auf, müssen geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um Schädigungen der Augen oder der Haut zu vermeiden. Beispiele hierfür sind UV-Strahlung absorbierende Fenster von Fahrzeugen, Unterstellmöglichkeiten wie Sonnenschirme oder eine Verlegung der Arbeitszeit zu früheren oder späteren Stunden.<ref>{{Internetquelle |autor=Berufsgenossenschaft Energie Textil Elektro Medienerzeugnisse (BG ETEM) |url=https://www.bgetem.de/arbeitssicherheit-gesundheitsschutz/themen-von-a-z-1/strahlung-optische/sonnenstrahlung/schutzmassnahmen |titel=Schutzmaßnahmen |abruf=2019-07-08 |sprache=de}}</ref> Kann die Exposition nicht vermieden werden, und ist von Interesse, wie hoch die Belastung während einer bestimmten Tätigkeit ist, so kann mittels geeigneter Datenlogger die Höhe der Exposition aufgenommen werden. Ziel ist der Informationsgewinn über die Belastung, um geeignete Arbeitsschutzmaßnahmen treffen zu können sowie eine mögliche Korrelation mit Krebserkrankungen feststellen zu können.<ref>{{Internetquelle |autor=Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) |url=https://www.dguv.de/ifa/fachinfos/strahlung/index.jsp |titel=Strahlung – GENESIS|abruf=2019-07-08 |sprache=de}}</ref> Um eine komplette Übersicht zur Belastung der Bevölkerung durch die UV-Strahlung der Sonne zu erstellen und eine umfassende Prävention zu erreichen, finden weiterhin gezielte Messungen der UV-Belastung bei verschiedenen Freizeitaktivitäten statt.<ref>{{Internetquelle |autor=Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA) |url=https://www.dguv.de/ifa/fachinfos/strahlung/genesis-uv/messungen-in-der-freizeit/index.jsp |titel=Messungen der UV-Belastung in der Freizeit |abruf=2020-05-12 |sprache=}}</ref>


== Weblinks ==
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{{Commonscat|Ultraviolet light|Ultraviolettstrahlung|3=S}}
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* FIGAWA-Arbeitsblatt: [http://www.figawa.de/download/figawa.de/fb_wasser/fg_wasseraufbereitung/ak_uv-wasserbehandlung/dokumente_ak_uv-wasserbehandlung/2009-08-25_einsatz_von_uv-geraeten/ Einsatz von UV-Geräten zur Schwimm- und Badebeckenwasserbehandlung]
* FIGAWA-Arbeitsblatt: [http://www.figawa.de/download/figawa.de/fb_wasser/fg_wasseraufbereitung/ak_uv-wasserbehandlung/dokumente_ak_uv-wasserbehandlung/2009-08-25_einsatz_von_uv-geraeten/ Einsatz von UV-Geräten zur Schwimm- und Badebeckenwasserbehandlung]
* [http://blog.mineralium.com/uv-lampen-in-der-praxis/ UV-Lampen in der Praxis]
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Aktuelle Version vom 15. Februar 2022, 14:44 Uhr

UV ist eine Weiterleitung auf diesen Artikel. Weitere Bedeutungen sind unter UV (Begriffsklärung) aufgeführt.

Ultraviolettstrahlung, kurz UV, UV-Strahlung, UV-Licht oder Schwarzlicht, ist elektromagnetische Strahlung im optischen Frequenzbereich (Licht) mit kürzeren Wellenlängen als das für den Menschen sichtbare Licht. Jenseits der UV-Strahlung schließt die Röntgenstrahlung an. Die Farbwahrnehmung violett entsteht durch die kürzesten noch mit dem Auge wahrnehmbaren Wellenlängen. „Ultraviolett“ (lat. ultra jenseits)[1] bedeutet „jenseits von Violett“, d. h. vergleichsweise höhere Lichtfrequenzen, die jenseits derjenigen des sichtbaren Spektrums liegen. Bei Schwarzlichtlampen wird der begleitende Anteil sichtbarer Strahlung durch einen Filter weitgehend unterdrückt, sodass in einer damit bestrahlten Szene im Wesentlichen nur fluoreszierende Stoffe leuchten.

Entdeckung

Die Entdeckung der UV-Strahlung folgte aus den ersten Experimenten mit der Schwärzung von Silbersalzen im Sonnenlicht. Im Jahr 1801 machte der deutsche Physiker Johann Wilhelm Ritter in Jena die Beobachtung, dass Strahlen gerade jenseits des violetten Endes im sichtbaren Spektrum im Schwärzen von Silberchloridpapier sehr effektiv waren. Er nannte die Strahlen zunächst „de-oxidierende Strahlen“, um ihre chemische Wirkungskraft zu betonen und sie von den infraroten „Wärmestrahlen“ am anderen Ende des Spektrums zu unterscheiden. Bis ins 19. Jahrhundert wurde UV als „chemische Strahlung“ bezeichnet. Mittlerweile werden die Bezeichnungen „Infrarotstrahlung“ und „Ultraviolettstrahlung“ verwendet, um die beiden Strahlungsarten zu charakterisieren.[2]

Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die heilende Wirkung der künstlichen UV-Strahlung entdeckt. So berichtete der österreichische Arzt Gustav Kaiser (1871–1954), der sich in Würzburg mit elektrotherapeutischen Studien beschäftigt hatte, in der Vollversammlung der Gesellschaft der Ärzte in Wien im Februar 1902 über den Selbstversuch mit einer UV-Glühlampe, mit deren Hilfe er die Gesundung einer nicht heilen wollenden Wunde erreichte. Eine an Tuberkulose erkrankte Patientin soll nach dem vorliegenden Bericht mittels des „blauen Lichts“ in vier Wochen geheilt worden sein. Ermutigt durch diese Erfolge dehnte Kaiser seine Versuche mit einer Hohllinse auf Hautkrankheiten aus, wobei er ebenfalls günstige Ergebnisse erzielte. Er zog daraus den Schluss, dass die UV-Strahlung keimtötend wirkt.[3]

Spektrum und Bezeichnungen

Wellenlängen[4]
UV-A 380–315 nm
UV-B 315–280 nm
UV-C 280–100 nm

Traditionell reicht der UV-Bereich von 380 bis 100 nm und wird mit Blick auf die Transmission atmosphärischer Gase in die Unterbereiche UV-A, UV-B und UV-C eingeteilt, siehe Tabelle. Die „unrunden“ Grenzen haben folgende Bedeutung: 380 nm ist die Empfindlichkeitsgrenze des menschlichen Auges. Ab etwa 315 nm absorbiert Ozon so stark, dass Licht kaum noch durch die Ozonschicht dringt. Ab 280 nm reicht der normale, zweiatomige Sauerstoff für die völlige Absorption innerhalb der Atmosphäre. Ab etwa 200 nm wird die Absorption durch Sauerstoff so stark, dass sie auch auf laborüblichen Distanzen stört; zudem setzt Photolyse und Ozonbildung ein. Dagegen hilft Spülen des Strahlengangs mit Schutzgas oder Evakuieren, worauf der Begriff Vakuum-Ultraviolett (VUV) für diesen Bereich zurückgeht. Der UV-C-Bereich endet traditionell (und gemäß DIN 5031-7[4]) aufgrund experimenteller Probleme (Transmission refraktiver Optiken) etwas willkürlich bei 100 nm. Licht dieser Wellenlänge wird bereits in der Ionosphäre absorbiert.

Für die Anwendung oberhalb der Ozonschicht, also für die Aeronomie und die Astronomie hat die Einteilung in UV-A, -B und -C keine Relevanz. Hier unterscheidet man nahes (NUV), mittleres (MUV), fernes (FUV) und extremes UV (EUV) zwischen den Grenzen 400, 300, 200, 100 und 10 nm.[5][6] Auch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) lässt den UV-Bereich schon bei 400 nm beginnen.[7]

Ultraviolettstrahlungsquellen

Veränderung der Intensitätsverteilung der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre, insbesondere die UV-Strahlung
Polarlicht über Jupiters Nordpol, vom Hubble Space Telescope im UV-Spektrum fotografiert

Bei thermischer Strahlung wird der Anteil der UV-Strahlung durch das Plancksche Strahlungsgesetz und das Wiensche Verschiebungsgesetz bestimmt. Durch angeregte Elektronen kann UV-Strahlung generiert werden, wenn deren Energie oberhalb 3,3 eV liegt. Gleiches ist bei der Temperatur der Glühwendeln von Glühlampen in geringem Maße gegeben, weshalb insbesondere Halogen-Glühlampen auch etwas Ultraviolettstrahlung aussenden.

Natürliche Quellen

Ultraviolettstrahlung ist im kurzwelligen Anteil der Sonnenstrahlung enthalten. Wegen der Absorption in der Erdatmosphäre (besonders in der Ozonschicht) dringt UV-A- und wenig UV-B-Strahlung mit einer Wellenlänge oberhalb 300 nm bis zur Erdoberfläche vor und ist dort messbar (siehe Solares UV-Messnetz). Bestimmte Gase, insbesondere FCKW, wirken durch das Sonnen-UV auf die Ozonbindung und verschieben das Gleichgewicht in der Ozonschicht, das Ergebnis ist das Ozonloch, wobei die UV-B-Exposition der Erdoberfläche zunimmt.

Auch andere kosmische Objekte wie Pulsare, hochangeregte Gasmassen sowie die meisten Fixsterne senden UV-Strahlung aus. Weiterhin enthält Polarlicht eine Ultraviolettstrahlung. Natürliche irdische Ultraviolettquellen sind Gewitterblitze und Elmsfeuer.

Künstliche Quellen

Taschenlampe mit UV-Leuchtdioden

Ultraviolettstrahlung entsteht in folgenden künstlichen Quellen:

  • Quecksilberdampflampen: Mittel-, Hoch- und -Höchstdrucklampen
    • zum Aushärten von Harzen, Klebern und Lacken,
    • Tauchstrahler mit UV-C zur Desinfektion von Trink- und Badewasser
    • in der Höhensonne, eine Quecksilberdampf-Hochdrucklampe, die früher häufig zur Therapie von Akne und Rachitis sowie zur Gesichtsbräunung verwendet wurde
  • Quarzlampen (Quecksilberdampf-Niederdruck-Lampen)
    • in Solarien (UV-A, Bräunung, gesundheitlich jedoch umstritten aufgrund möglicher Hautschädigung),
    • früher zur EPROM-Löschung
    • zur Desinfektion in Krankenhäusern
  • Schwarzlichtlampen für UV-A
    • Glühlampen mit Filter oder Quecksilberdampf-Niederdrucklampen mit Filter und Leuchtstoff für Deko-Zwecke, Disco,
    • mineralogische Untersuchungen,
    • Geldscheinkontrolle mit einem UV-Prüfgerät. Hierbei wird der sichtbare Anteil der Strahlung ausgefiltert, so dass nur die durch UV hervorgerufenen Fluoreszenz-Effekte sichtbar sind
  • Excimerlaser
    • zur Fotolithografie
    • zur photorefraktiven Keratektomie (und sonstiger Materialbearbeitung)
  • UV-Leuchtdioden (neuerdings auch Diodenlaser)
  • UV-Kaltkathodenröhren (UV-CCL)

Es gibt weitere künstliche Quellen, bei denen die Ultraviolett-Emission jedoch zweitrangig ist:

  • Gasentladungslampen (auch Tageslichtlampen und Vollspektrumröhren; hierbei ist die UV-Emission von Tageslichtlampen gesundheitlich unbedenklich und erwünscht)
  • Lichtbogenschweißen
  • Koronaentladung, Koronabehandlung (siehe auch Ionisator)
  • alle Prozesse, bei denen ionisierte Gase oder sehr hohe Temperaturen auftreten (beispielsweise Laser-Materialbearbeitung, Ionenquellen, Funkenstrecken)
  • in geringem Maße Halogen-Glühlampen ohne Schutzglas

Intensive UV-Quellen

  • Das Lichtbogenschweißen ist eine intensive Ultraviolettquelle, so dass Schweißer und umstehende Personen Augen und Haut schützen müssen.
  • Raumfahrt: Intensives UV-B und UV-C erfordern besondere Materialien, besonders für die Raumanzüge und deren Visiere zum Außeneinsatz. Außerhalb des „UV-Filters“ der Erdatmosphäre befindliche Solarzellen werden geschädigt und haben eine geringere Lebensdauer als auf der Erde.
  • Bei der Laser- und Elektronenstrahl-Bearbeitung muss hinsichtlich des Arbeitsschutzes die UV-Emission beachtet werden.

Wechselwirkung

Ultraviolettstrahlung wird vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen, da sie schon vorher komplett von der Augenlinse absorbiert wird. Dabei ist der Übergang von Violett zu Ultraviolett individuell bedingt fließend. Patienten, die nach Unfällen oder chirurgischen Eingriffen ihre Linsen verloren hatten, beschrieben Ultraviolettstrahlung als weißliches, „milchiges“ Blau-Violett. Die absorbierende Linse schützt wahrscheinlich die Netzhaut vor Schäden, da andernfalls der relativ lang lebende Mensch erblinden könnte. Eine auffällige Änderung der Wahrnehmung im Grenzbereich Violett/UV kann nach dem Linsentausch im Ergebnis der Operation am Grauen Star der Linse durch eine Intraokularlinse bemerkt werden. Auch scheint es einen Zusammenhang mit der Sehschärfe zu geben: Tierarten, deren Linsen weniger Ultraviolettstrahlung durchdringen lassen, sehen schärfer und genauer.[8] Manche Tiere (Insekten, Vögel, Fische, Reptilien) können sie teilweise wahrnehmen. Nach Untersuchungen von 2014 lassen die Linsen Ultraviolettstrahlung von deutlich mehr Tieren als bislang angenommen durch, auch jene von Hund und Katze. Ob sie wirklich Ultraviolettstrahlung sehen können, muss in weiteren Untersuchungen erforscht werden.[8]

Unterhalb einer Wellenlänge von 200 nm ist die Energie eines Strahlungsquants ausreichend hoch, um Elektronen aus Atomen oder Molekülen zu lösen, also zu ionisieren. Wie bei Gamma- und Röntgenstrahlung wird daher kurzwellige Ultraviolettstrahlung unterhalb 200 nm als ionisierende Strahlung bezeichnet.

Physik

Quarzglas (Kieselglas) ist für den gesamten auf der Erdoberfläche natürlich von der Sonne kommenden UV-Bereich bis etwa 250 nm transparent. Normales Glas (Natron-Kalk-Glas), insbesondere das gewöhnliche Fensterglas lässt Ultraviolettstrahlung unterhalb von 320 nm nicht durch. Borosilikatglas (wie Jenaer Glas) lässt UV-Strahlung bis etwa 290 nm passieren, hochborhaltige Borosilikatgläser die UV-Strahlung bis etwa 180 nm. Für UV-A ist Fensterglas durchlässig. Strahlung unterhalb von 290 nm transmittiert durch natürliche oder synthetische Quarzkristalle. Im UV-C Bereich zwischen 100 nm und 250 nm sind Quarzglas aus synthetischem Siliziumdioxid und manche Borosilikatgläser transparent[9]. Andererseits lassen natürlicher Quarz und gewöhnliches Kieselglas durch ihren Titangehalt keine UV-Strahlung unterhalb 200 nm transmittieren, deshalb wird für die Entladungsgefäße von UV-Lampen, die solch kurze Wellenlängen generieren sollen, hochreines Quarzglas aus synthetischem Siliziumdioxid verwendet. Solche Anwendung ist die Fotolithografie oder die Aufbereitung hochreinen Wassers, wo Ultraviolettstrahlung zur Oxidation der gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen genutzt wird. Andere Einsatzzwecke für dieses Glas sind optische Elemente für die ArF-Excimerlaser-Wellenlänge (193 nm). Allerdings trübt kurzwelliges Ultraviolett hoher Intensität Gläser und optische Komponenten. An Optiken (beispielsweise für Excimerlaser) werden daher hohe Reinheitsanforderungen gestellt.

Für kürzere Wellenlängen (bis zu 45 nm) wird für Linsen, Prismen oder Fenster einkristallines Kalziumfluorid verwendet.

Ultraviolett ist auf Grund der kurzen Wellenlänge oft Anregungswellenlänge für Fluoreszenz im sichtbaren Bereich. Die UV-angeregte Fluoreszenzstrahlung kann aber selbst im Ultraviolettbereich liegen. Der Äußere Photoeffekt tritt bei Ultraviolett an allen Metalloberflächen auf. Er wird in Photomultipliern an Szintillationsdetektoren zur Registrierung ultravioletter Strahlungsimpulse genutzt (Neutrinodetektor, Nachweis und Klassifizierung ionisierender Strahlung).

Chemie

UV-Strahlung vermag organische Bindungen zu spalten. Dadurch ist sie einerseits durch Zerstörung biogener Substanz lebensfeindlich. Viele Kunststoffe werden durch Ultraviolettstrahlung durch Trübung, Versprödung, Zerfall geschädigt. Technisch kann durch energiereiche UV-Strahlung die Vernetzung von Monomeren initiiert werden, um spezielle Polymere herzustellen.[10]

Eine besondere Bedeutung spielt die Spaltung von Sauerstoffmolekülen durch kurzwellige UV-Strahlung unterhalb 200 nm in atomaren Sauerstoff. Die Rekombination führt zur Bildung von Ozon – einem aufgrund dessen Geruchs charakteristischen Merkmal der Wechselwirkung von UV-Strahlung mit Luft. Eine Vielzahl anderer Folgereaktionen findet bei diesen Prozessen statt, wie sie sich in der Ozonschicht abspielen. Mit diesen Vorgängen in der Ozonschicht wird durch Absorption die Erdoberfläche vor harter (kurzwelliger) UV-Strahlung der Sonne geschützt, wodurch Schäden an biologischem Material – auch am Menschen – verhindert werden und so das Leben auf dem Land ermöglicht wurde.

Biologie

Obwohl die Ultraviolettstrahlung die niedrigstenergetische der ionisierenden Strahlungen ist, kann sie für den Menschen und andere Organismen gefährlich sein. UV-Strahlung mit größerer Wellenlänge vermag bereits chemische Bindungen organischer Moleküle zu zerstören. Es ist daher Vorsicht im Sonnenlicht (Sonnenschutz) und bei technischen UV-Quellen angebracht. Der übermäßige Besuch von Solarien bleibt umstritten.

Die Wirkung der UV-Strahlung lässt sich in verschiedene Bereiche einteilen:

Bereich Wellenlänge[4] Biologische Wirkung
UV-A 315–380 nm Lange UV-Wellen mit fürs UV geringerer Energie haben eine größere Eindringtiefe in streuendes biologisches Gewebe und gelangen bis zur Lederhaut
  • direkte Pigmentierung (Konformationsänderung des Melanins) – nur Stunden anhaltende, kurzfristige Bräune, kaum Lichtschutz erzeugend;
  • Schädigung der Kollagene – die Haut verliert Spannkraft und altert frühzeitig;
  • Melanomrisiko durch Bildung freier Radikale;
  • gering erythem (kaum Sonnenbrand erzeugend).
UV-B 280–315 nm kurzwellig, energiereich, wird in biologischem Gewebe stärker gestreut
  • bewirkt in der Oberhaut um 72 Stunden verzögert Bildung von Melanin – indirekte Pigmentierung, verzögerte, langfristige Bräunung (siehe unter Hautfarbe) mit echtem Lichtschutz;
  • dringt weniger tief ein als UV-A, aber mit stark erythemem Effekt (Sonnenbrand);
  • führt zur Bildung des anti-rachitischen Cholecalciferol (Vitamin D3) in der Haut.
  • Nach 2008 veröffentlichten epidemiologischen Untersuchungen kann die Vitamin-D-Produktion durch UV-B vorbeugend gegen viele Krebsformen sein. Bis 2014 liegen keine randomisierten, kontrollierten Studien darüber vor, die mit der geographischen Breite variierende Krebsinzidenz gibt jedoch epidemiologische Hinweise auf eine Korrelation.[11][12]
  • UV-B-Strahlen besitzen die stärkste kanzerogene Wirkung für die Entstehung von Basalzellkarzinomen und Plattenepithelkarzinomen.[13]
UV-C 100–280 nm Sehr kurzwellig, sehr energiereich, wird in biologischem Gewebe stark gestreut
  • gelangt nicht bis zur Erdoberfläche, Absorption durch die obersten Luftschichten der Erdatmosphäre, selbst im Bereich des Ozonlochs

unterhalb etwa 242 nm durch Photolyse des Luftsauerstoffs ozon­generierend.

  • dringt aufgrund der mit kürzerer Wellenlänge zunehmenden Streuung nicht sehr tief in die Haut ein.

UV-C-Strahlung (vor allem die bei niedrigem Dampfdruck, mit hoher Ausbeute (30–40 % der angelegten elektrischen Leistung) anregbare Emissionslinie des Quecksilberdampfs bei 253,652 nm) findet in der physikalischen Entkeimungstechnik eine technische Anwendung (siehe auch Quecksilberdampflampen). Während bei 280 nm (Absorptionsmaximum der meisten Proteine) die darin eingebaute Aminosäure Tryptophan die ultraviolette Strahlung absorbiert, werden bei 265 nm Nukleinsäuren am stärksten geschädigt. Bei etwa 245 nm absorbieren vor allem die Nukleinsäuren, während Proteine hier ein relatives Absorptionsminimum zwischen dem Absorptionsmaximum um 280 nm durch aromatische Aminosäuren (Tryptophan, Tyrosin und Phenylalanin) und der Absorption durch die Peptidbindung zwischen den einzelnen Aminosäuren (Maximum bei etwa 220 nm) zeigen. Daher ist bei 253,7 nm (Primärstrahlung der Niederdruck-Quecksilberdampfentladung) auch die Bestrahlung von Proteinlösungen (etwa Tierseren für die Zellkultur) zur Inaktivierung darin enthaltener Viren und Bakterien möglich.[14][15]

UV-Strahlung mit Wellenlängen unter 100 nm kommt im Sonnenlicht nur mit sehr geringer Intensität vor. Die Schädigung hängt nicht nur von der Energie der UV-Strahlung ab, sondern auch von der Eindringtiefe und der Zeit der Bestrahlung des Gewebes. Beispielsweise wird UV-C-Strahlung bei 253,7 nm durch verhornte Haut praktisch schon an der Oberfläche vollständig absorbiert und ist daher weniger effektiv bei der Schädigung tieferliegender Zellschichten als UV-B-Strahlung, die schwächer absorbiert wird und bis in diese eindringt. Ein durch eine UV-C-Lampe versehentlich hervorgerufener Sonnenbrand klingt daher schon innerhalb eines Folgetages vollständig ab, die Hornhaut des Auges wird hingegen nachhaltig getrübt.

Der menschliche Körper ist an die natürlichen Strahlenbelastungen adaptiert (Hauttyp) oder kann auf die Strahlenbelastung in einem geringen Rahmen durch Schutzmechanismen reagieren (Bräunung, Verdickung) die primär durch UV-B-Strahlung ausgelöst werden. Aufgrund der Reaktionszeit der Reparatur- und Schutzmechanismen ist eine langsame Steigerung der Bestrahlungsstärke und Dosis entscheidend für die Balance zwischen Nutzen und Gefährdung. Konkret werden Expositionen von Erwachsenen mit natürlicher Sonneneinstrahlung je nach Tages-, Jahreszeit und Lage (geographische Breite, Meereshöhe) und Umgebung (reflektierende Flächen, Sand, Schnee) im Bereich von 10–60 min pro Tag als gesundheitsfördernd, darüber aber als gesundheitsschädigend eingestuft. Bei Jugendlichen, Kranken und unterschiedlichen Hauttypen gibt es jedoch starke Abweichungen.

Besondere Vorsicht ist bei Exposition der Augen geboten. Ultraviolett führt zu Bindehautentzündung und Trübung der Hornhaut. Beim Lichtbogenhandschweißen ist eine „Schweißblende“ wegen der kurzwelligen UV-Strahlung vorgeschrieben. Durch Lichtbögen und auch Funkenstrecken entsteht ein breites Spektrum intensiver UV-Strahlung, das bei ungeschützter Anwendung (offen liegende Körperteile) bereits nach wenigen Minuten eine Verbrennung der Haut ähnlich einem Sonnenbrand verursacht. Die Haut fühlt sich dabei „trocken“ an und fängt an zu „spannen“. Es treten Verbrennungen 1. Grades (Rötung) bis 2. Grades (Blasenbildung) auf.

Langzeitschäden wie Hautalterung, Hautkrebs oder Katarakt können auch auftreten, wenn die Erythemschwelle zwar nicht überschritten wird, die Bestrahlung aber häufig erfolgt. Haut und Augen registrieren jede UV-Strahlung und nicht nur diejenige, die über der Erythemschwelle liegt.

UV-Photonen schädigen die DNA (dies ist der Mechanismus für den direkten DNA-Schaden).

DNA-Schäden entstehen durch UV-Strahlung, wenn sich zwei benachbarte Thyminbasen kovalent miteinander verbinden, sodass sie ein Thymindimer bilden. Diese behindern die Replikation oder führen zu Mutationen. Mittels des Enzyms Photolyase und Licht können diese Dimere wieder gespalten und so die DNA repariert werden. Bei allen Plazentatieren, so auch dem Menschen, wurde die Funktion der Photolyase im Laufe der Evolution durch das Nukleotid-Exzisions-Reparatursystem (NER) übernommen.[16] Bei Kindern, die an der Krankheit Xeroderma pigmentosum leiden, liegt ein Defekt der Reparaturenzyme des NER vor. Das hat eine absolute Unverträglichkeit natürlicher Sonnenstrahlung zur Folge („Mondscheinkinder“). Die Patienten entwickeln unter Exposition von natürlicher UV-Strahlung deutlich schneller maligne Hauttumoren als Menschen ohne vergleichbare Enzymdefekte.

UV-B-Strahlung wurde früher auch Dorno-Strahlung genannt, nach Carl Dorno, der diese intensiv untersuchte. Sie bewirkt die photochemische Bildung des anti-rachitischen Calciferol (Vitamin D) in der Haut.

Der UV-Index ist eine international festgelegte Messgröße. Er beschreibt die sonnenbrandwirksame solare Bestrahlungsstärke. In der Vorhersage und Warnung wird der UV-Index als maximal zu erwartender UV-Index (max. UVI) angegeben. Er variiert abhängig von geographischer Lage, geografischer Höhe, sowie von Jahreszeit und Wetterlage.

Weitere mögliche Schädigungen von organischem Material durch UV-Strahlung sind:

  • Denaturierung von Zelleiweiß
  • Hohe UV-Einstrahlung kann zu einer Reaktivierung von Herpes labialis führen.
  • Zerstörung von Vegetation: Im UV-C-Bereich haben Pflanzen fast keinen Schutz. Blätter werden bei Bestrahlung in diesem Bereich schwer beschädigt oder abgetötet. Letzteres kann auch zum Absterben der gesamten Pflanze führen. UV-A und UV-B wird von Pflanzen unterschiedlich vertragen, hohe Intensitäten führen zum Absterben, an UV-A können sich Landpflanzen „gewöhnen“.
  • Ultraviolette Strahlung erzeugt aus Vorläufersubstanzen (vorzugsweise Abgase) bei hoher Sonneneinstrahlung auch bodennah Ozon, welches im Smog lungenschädigend und pflanzenschädigend wirkt.
  • Schädigung von Kunststoffen, Farbpigmenten und Lacken. Organische Farben bleichen aus, Kunststoff trübt sich ein und wird spröde (Beispiel: Zerfall von Polyethylen-Folie bereits bei Tageslichteinfluss, Versprödung und Verfärbung von Kunststoffen in Leuchten für Gasentladungslampen). Ein Schutz ist durch resistente Pigmente oder geeignete Materialwahl möglich.

Anwendungen

Übersicht des elektromagnetischen Spektrums im Bereich der UV-Strahlung mit Anwendungsbereichen
Bezeichnung Wellenlänge Frequenz Photonen-Energie Erzeugung / Anregung Technischer Einsatz
UV-Strahlen 010…380 nm > 789 THz > 5,2 · 10−19 J
> 3,3 eV 		Desinfektion, Spektroskopie
200…380 nm > 789 THz > 5,2 · 10−19 J
> 3,3 eV 		Gasentladung, Synchrotron,
Excimerlaser 		Schwarzlicht Fluoreszenz, Phosphoreszenz,
Prüfung von Geldscheinen, Fotolithografie
050…200 nm > 1,5 PHz > 9,9 · 10−19 J
> 6,2 eV 		Gasentladung, Synchrotron,
Excimerlaser 		Fotolithografie
XUV 010…050 nm 6…30 PHz 2,0 · 10−17…5,0 · 10−18 J
20…100 eV 		XUV-Röhre, Synchrotron EUV-Lithografie, Röntgenmikroskopie,
Nanoskopie

Fluoreszenzanregung

Ein Mineral unter Tageslicht und unter UV-Strahlung

Tageslicht

Den natürlichen UV-Anteil des Tageslichts macht man sich bei Waschmittel zunutze, indem ihm optische Aufheller hinzugefügt werden. Diese lassen durch Kalkablagerungen vergraute[17] oder vergilbte[17] Textilien „weißer als weiß“ erscheinen, weil sie das UV-Licht in sichtbares blaues Licht umwandeln, das als Mischfarbe mit der Vergilbung der Textilien Weiß ergibt[17]. Zusätzlich wird mehr sichtbares Licht ausgesendet als bei einem normal reflektierenden Objekt.

Lichtquellen

Ultraviolett ist die primäre Emission in Leuchtstofflampen, effizienten weißen Lichtquellen, in denen die Ultraviolett-Emission einer Gasentladung von Quecksilberdampf zur Anregung von im sichtbaren Spektralbereich fluoreszierenden Leuchtstoffen genutzt wird.

Auch andere Gasentladungslampen enthalten manchmal Leuchtstoffe, um die Farbwiedergabe zu verbessern, indem diese mit dem Ultraviolett-Strahlungsanteil der Entladung angeregt werden. Von sog. Tageslichtlampen und Vollspektrumröhren (u. ä. Bezeichnungen, herstellerabhängig) wird ein dem Sonnenlicht möglichst ähnliches Lichtspektrum inkl. UV und Infrarot abgegeben, um eine natürliche Beleuchtung zu ermöglichen (insbes. in Innenräumen, siehe auch Ergonomie); hierbei ist die Menge der UV-Emission gesundheitlich unbedenklich.

Leuchtdioden (LED), die für den Menschen weiß erscheinendes Licht abstrahlen, benutzen eine blau strahlende Leuchtdiode im Inneren, bestehend aus Materialien wie Indiumgalliumnitrid oder Galliumnitrid. Leuchtdioden, welche UV-Strahlung abgeben, bestehen aus Aluminiumnitrid oder Aluminiumgalliumnitrid und werden ohne Leuchtstoffbeschichtung als direkte UV-Strahlungsquelle eingesetzt. UV-LEDs sind bis zu Wellenlängen knapp unter 250 nm realisierbar.

Zu sehen sind Endothelzellen unter dem Mikroskop, deren Zellkerne, Mikrotubuli, Antikörper und Aktinfilamente mit verschiedenen Fluoreszenzfarbstoffen angefärbt sind.
Endothelzellen unter dem Mikroskop. Die Zellkerne sind mit DAPI blau markiert. Die Mikrotubuli wurden über einen Antikörper grün markiert. Mit rot fluoreszierendem Phalloidin wurden die Aktinfilamente markiert.

Biologische Analysen

Euscorpius italicus unter UV-Licht

Einige Farbstoffe, wie das in den Biowissenschaften verwendete DAPI, werden von UV-Strahlung angeregt und emittieren ein längerwelliges, meist sichtbares Licht. Fluoreszierende Stoffe finden damit unter anderem Anwendung beim Markieren von biologischen Molekülen (z. B. die DNS), um ihr Verhalten in biologischen Systemen zu beobachten.[18]

In der Forensik wird die Fluoreszenz von Blut und Sperma zur Sichtbarmachung von Opfer- oder Täterspuren eingesetzt.[19][20] Diese Methode wird bei der Aufklärung von Kriminalfällen eingesetzt, wenn biologische Spuren (Blut, Sperma, Speichel) an Wänden oder in Textilien nachgewiesen werden sollen. In der Medizin wird die Fluoreszenz von organischen Stoffen ebenfalls genutzt. So können Pigmentstörungen der Haut mit Hilfe von UV-Strahlern („Wood-Lampe“) besser sichtbar gemacht werden. Auch bestimmte Hautkeime (Corynebacterium minutissimum) werden mittels dieser Diagnoseleuchten durch die Auslösung einer rötlichen Fluoreszenz (Porphyrinbildung) sichtbar.

Eine andere Anwendung ist die Herkunftsanalyse von Hühnereiern. Dabei wird ausgenutzt, dass das Abrollen charakteristische Spuren auf der Hühnereierschale hinterlässt, die sich mithilfe von Fluoreszenz nachweisen lassen. Auf diese Weise kann geprüft werden, ob es sich um Eier aus Bodenhaltung oder aus Legebatterien handelt.

Schwarzlicht

Schwarzlichtleuchtstofflampen

Schwarzlicht ist die umgangssprachliche Bezeichnung für UV-A-Strahlung, die durch spezielle Lampen mit UV-A Filter erzeugt wird. Üblich sind als Quelle Gasentladungsröhren, die mit speziellen Leuchtstoffen ausgerüstet sind, um Ultraviolettstrahlung bei 350 nm oder 370 nm mit nur geringem Anteil an sichtbarem Licht abzugeben. Weitere übliche Schwarzlichtquellen sind Leuchtdioden (LED) basierend auf den Verbindungshalbleitern Aluminiumnitrid oder Aluminiumgalliumnitrid. Letzterer stellt eine Legierung von Aluminiumnitrid mit Galliumnitrid dar und erlaubt es, über das Mischungsverhältnis dieser beiden Substanzen die konkrete Wellenlänge im Ultraviolettbereich einzustellen. Schwarzlicht kann weiters, mit schlechtem Wirkungsgrad, auch durch Glühlampen mit einem das sichtbare Licht absorbierenden Glaskolben mit Nickeloxidschicht erzeugt werden.

„Schwarzlicht“ wird oft für Showeffekte in abgedunkelten Räumen eingesetzt, wie Diskotheken, bei Zauberveranstaltungen oder auch für Schwarzlichttheater. Die Strahlung regt fluoreszierende Stoffe zum Leuchten an, und da helles Licht vermieden wird, wirken sich die Leuchteffekte besonders aus, wie dies bei Textilien, Papieren, künstlichen Zähnen und anderen Materialien mit optischen Aufhellern auffällt.

Anwendungen sind ebenfalls das Sichtbarmachen von Sicherheitsmerkmalen auf Dokumenten, wie Ausweispapieren oder Fahrscheinen, die Echtheitsprüfung von Zahlungsmitteln und die „Neon-Stempel“ am Handrücken als „Eintrittskarte“ in ein Konzert oder als Eigentümermarkierung auf einem Kunstobjekt (gegen Diebstahl).

Das Wort Schwarzlicht wird im Zusammenhang mit der Verkehrs-Geschwindigkeitsüberwachung auch für Identifizierungstechnik im nichtsichtbaren Spektralbereich benutzt.[21] Dabei handelt es sich allerdings nicht um den Ultraviolettbereich, sondern um die Schwarz- oder Dunkelblitz genannte Technik aus der Infrarotfotografie.[22]

Schulungen

UV-Strahlung wird in Schulungen zur Visualisierung von mit Fluoreszenzfarbstoffen markierten Substanzen eingesetzt:

  • Applikationskontrolle von Hautschutzmitteln bei der Persönlichen Schutzausrüstung (PSA)
  • Demonstration von Kreuzkontamination (Keimübertragung) innerhalb von Hygiene-Schulungen
  • Visualisierung bei der Händehygieneschulung (Waschkontrolle und Applikation von Handdesinfektionsmittel)

Analysen

Eine Sammlung verschiedener Minerale fluoresziert in verschiedenen Farben bei Bestrahlung mit UV-A-, UV-B- und UV-C-Strahlung.

Da es sich bei UV-Licht um eine elektromagnetische Welle handelt, kann für dieses Licht auch eine optische Spektroskopie durchgeführt werden. Zu nennen wären hier die UV/VIS-Spektroskopie und die Ultraviolettphotoelektronenspektroskopie (UPS). Eine weitere Anwendung sind Chromatogramme in der Dünnschichtchromatographie. UV-Licht kann zur Gas-Analyse eingesetzt werden zum Beispiel für die Gase NO, NO2, H2S, SO2. In der Molekularbiologie wird UV-Licht verwendet, um Nukleinsäuren mit Hilfe von Ethidiumbromid sichtbar zu machen. Spezielle Anwendungen ist die Bestimmung der Fettungsdicke. Mit Hilfe von UV-Strahlung lässt sich die Dicke einer Fettschicht auf den Objekten bestimmen. Weiterhin kann die Zinnseite von Floatglas, welches in der Photovoltaik bei Dünnschicht-Solarzellen eingesetzt wird, ermittelt werden.[23]

Materialprüfung

UV-Licht kommt in der Materialprüfung bei der Inspektion von Glas(scheiben) zum Einsatz. Anhand von Fluoreszenz an Störungen kann man Sprünge oder Fehler in Glasoberflächen erkennen. Es können Qualitätsprüfungen ausgeführt werden wie beispielsweise die Qualitätsprüfung von Ölschläuchen. Aufgrund der unterschiedlichen spektralen Kennlinien von Wasser und Öl im UV-Bereich kann Öl von Wasser unterschieden werden. Das kann beispielsweise zum Aufspüren defekter Ölschläuche verwendet werden. Gemäß dem gleichen Prinzip lässt sich Öl in Wasser detektieren. Die Bahn detektiert UV-Licht zur Inspektion von Oberleitungs- und Hochspannungsanlagen, da es bei defekten Isolatoren oder angerissenen Kabeln zu sogenannten Koronaentladungen kommt. Dabei wird an den defekten hochspannungsführenden Komponenten UV-Strahlung emittiert. Diese kann von Spezialkameras erfasst werden. Viele Materialien sind einer beständigen UV-Belastung ausgesetzt. Mithilfe moderner Testsysteme ist möglich, die natürliche UV-Einstrahlung so zu verstärken, dass innerhalb von 12 Monaten 63 Jahre natürlicher UV-Einstrahlung simuliert werden.[24] Bei der Prüfung von dünnen Metallen (zum Beispiel im Flugzeugbau) werden diese mit UV-Licht durchleuchtet; mit Hilfe spezieller UV-empfindlicher Filme wird dabei überprüft, ob Haarrisse im Metall vorhanden sind.

Aushärtung (Vernetzung) von Polymeren

Intensive UV-Strahlung wird in der Industrie für die Aushärtung spezieller Materialien verwendet. Zu nennen sind hier spezielle, lösemittelfreie, UV-empfindliche Druckfarben, vor allem beim Offsetdruck. Es gibt UV-härtbare Materialien wie Lacke, strahlenhärtender Klebstoffe, Aushärtung von Brillengläsern, lichthärtende Kunststoffe für das Modellieren künstlicher Fingernägel und UV-härtbare Materialien für die Zahnheilkunde. Ein weiterer Einsatz ist die Scheibenreparatur des Verbundglases bei Automobilen.

Elektronik

In der Elektronik wird UV-Strahlung vor allem bei der Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen und Schaltkreisen sowie entsprechenden Geräten eingesetzt. So erfolgt beispielsweise die Herstellung von Leiterbahnen auf Leiterplatten durch eine Belichtung einer lichtempfindlichen Schicht auf den Leiterplatten mit einer Quecksilberdampflampe. Dabei wird durch die UV-Strahlung eine fotochemische Reaktion im Fotolack ausgelöst. Das gleiche Prinzip wird auch bei der Herstellung integrierter Schaltkreise (Waferbelichtung) angewendet, vgl. Fotolithografie (Halbleitertechnik). Hierbei kamen früher ebenfalls Quecksilberdampflampen – vor allem die g-Linie (434 nm) und die i-Linie (365 nm) – zum Einsatz. Später KrF- und ArF-Excimerlaser (248 nm und 193 nm). Der Trend, immer kürzere Wellenlängen zu nutzen, ist dabei der fortwährenden Skalierung der Transistorstrukturen geschuldet.

Neben dem Einsatz in der Herstellung wird in der Elektronik UV-Strahlung auch für weitere Anwendungen genutzt. Ein Beispiel ist das Löschen von EPROM-Speicher mit einer Quecksilberdampflampe (253,7 nm). Hierbei bewirkt die UV-Strahlung eine Freisetzung von Ladungsträgern im Floating-Gate aus Polysilizium, die freiwerdenden Elektronen haben genug Energie, um die Potentialbarriere des Siliziumdioxid-Dielektrikums zu überwinden und abzufließen.

Biologische Modifikationen

Desinfektion und Virusinaktivierung

Eine Niedrigdruck-Quecksilberdampfröhre ist in einer Sterilbank montiert und entkeimt so die bestrahlten Flächen mit kurzwelliger UV-Strahlung.
Anwendung des HA-UV Raumdesinfektor 3D bei der UV-Desinfektion eines Bewohnerzimmers eines Pflegeheimes.

Ultraviolette Strahlung wird zur Behandlung von Wasser, Luft und Oberflächen eingesetzt. Aufgrund der Geschwindigkeit der Reaktion – Mikroben werden bei ausreichender Dosis innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde inaktiviert – können UV-Strahler nicht nur zur Desinfektion von Oberflächen, sondern auch zur Desinfektion von Wasser, Luft oder sogar in Klimakanälen geführten Luftströmen eingesetzt werden. Vor der Entwicklung von Laminar-Strömungs-Anlagen für Reinräume sowie dem heute üblichen und massiven Einsatz von Desinfektionsmitteln waren daher in Krankenhäusern im Dauerbetrieb arbeitende schwache Ultraviolettstrahler üblich, um die Keimzahl gering zu halten. Die zunehmende Antibiotika-Resistenz krankenhausspezifischer Keime könnte dabei in naher Zukunft zu einer Wiederkehr der altbekannten Technik führen, da sich bei der UV-Desinfektion keine mutationsbedingten Resistenzen entwickeln können.

Eine heute bereits recht verbreitete Methode ist die Trinkwasseraufbereitung mit UV-Strahlung. Dabei wird die Keimzahl im Wasser zuverlässig und in Abhängigkeit zur Dosis stark reduziert. Eine Zugabe von Chemikalien ist grundsätzlich nicht erforderlich. Gerade chlorresistente Krankheitserreger, wie Kryptosporidien, können mit UV-Strahlung inaktiviert werden. Geschmack, Geruch oder der pH-Wert des Mediums werden nicht beeinflusst. Das ist ein wesentlicher Unterschied zur chemischen Behandlung von Trink- oder Prozesswasser. Im Heimbereich werden entsprechende Geräte auch als „UV-Filter“ bezeichnet.

Im Allgemeinen kommen bei der UV-Desinfektion Niederdruck-Quecksilberdampflampen zum Einsatz (ggf. auch Mitteldruckstrahler), welche Strahlung der Wellenlänge 254 nm emittieren. Kürzere Wellenlängen (kleiner 200 nm) können alle in Wasser befindlichen organischen Stoffe (TOC) zerlegen und werden zur Herstellung hochreinen Wassers benutzt.

Bei SODIS wird länger einwirkende UV-A-Strahlung der Sonne zusammen mit der Wärme zur einfachen Wasserentkeimung auf Haushaltsebene in Entwicklungsländern genutzt.

Neben der Mikroben-Desinfektion wird UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von 254 nm auch zur Virusinaktivierung eingesetzt. Dabei wird ausgenutzt, dass die 254-nm-Strahlung bevorzugt auf die Virusnukleinsäure und weniger auf die Proteine wirkt. Strahlung der Wellenlänge 235 nm wirkt jedoch auch stark zerstörend auf Proteine.[25]

Im Zuge der COVID-19-Pandemie wird eine Technik in der Praxis erprobt, die Bakterien, Schimmelpilze und Viren auf Rolltreppen-Handläufen durch UV-Strahlung unschädlich machen soll.[26][27] Bisher gibt es allerdings wenige Untersuchungen zur Alterung von Kunststoffen durch die eingesetzte UV-Strahlung.[28]

Kitas und Schulen sind in der Pandemie besonders gefährdet: In den jüngsten Altersgruppen sind keine Impfungen möglich, bei den Älteren ist die Impfquote noch niedrig.[29] Das Lüften von Klassenzimmern allein reicht oft nicht aus – etwa, wenn die Fenster nur kippbar sind. Das hat das Umweltbundesamt in einer Stellungnahme zur Situation in Schulen am 12. Juli 2021 unterstrichen und die Nutzung von Raumluftreinigern empfohlen.[30] Stationäre Raumlufttechnische Anlagen gehen mit baulichen Veränderungen einher und können häufig nicht unmittelbar umgesetzt werden. Deswegen sind mobile UV-C-Luftentkeimer eine sinnvolle Ergänzung, um die Virenlast im Raum zu reduzieren. Der ZVEI e. V. nennt herstellerneutral Auswahlkriterien, berechnet den voraussichtlichen Stromverbrauch und die Energiekosten. Seine Empfehlungen zu Luftwechselraten hat der Verband auf das Atemvolumen von Kindern und Jugendlichen abgestimmt.[31]

Weitere Anwendungen

Überdies wird UV-Strahlung zu medizinischen und kosmetischen Zwecken eingesetzt. So wirkt vor allem UV-A-Strahlung auf die Pigmentation (Melaninbildung) der menschlichen Haut, was im Wellness-Bereich zur Bräunung der Haut in einem Solarium angewendet wird. Therapeutisch kann UV-B-Strahlung (bei geeigneter Dosierung) zur Anregung der Vitamin-D-Bildung oder des Zentralnervensystems eingesetzt werden.

In der Chemie wird UV-Strahlung bei der Synthese und der Zersetzung unterschiedlicher Stoffe eingesetzt. Ein Beispiel aus der Photochemie ist die von Synthese von Vitamin D2 und D3. Beispiel für die Zersetzung von Stoffen sind die chlorfreie Bleichung von Zellstoff und der Abbau von Chloraminen bei der Wasseraufbereitung im Schwimmbad. Hierbei wird UV-Licht der Wellenlänge 185 nm verwendet.

Lockmittel

Gauklerblumen aufgenommen in sichtbarem Licht (links) und UV-Licht (rechts). Die Abbildung zeigt das für Bienen, nicht aber für Menschen auffällige Saftmal

Pflanzen nutzen bestimmte Blütenteile (UV-Male), um Insekten anzulocken, die, wie Bienen und Hummeln, UV-Strahlung wahrnehmen können. Die UV-Male der Blüten entstehen durch unterschiedliche Reflektivität für ultraviolettes Licht bestimmter Blütenteile, beispielsweise der Innen- und Außenseite. Dadurch finden Bienen auch bei im sichtbaren Bereich einfarbig aussehenden Blüten das Zentrum. Bei komplizierteren Blütenformen oder schwerer auszubeutenden Blüten kann der Weg zur Nahrungsquelle durch UV-Licht absorbierende Saftmale markiert sein.

Straßenlampen mit hohem Blau- und Ultraviolettanteil (Quecksilberdampflampen) locken Insekten an und beeinflussen das biologische Gleichgewicht. Von umherfliegenden Insekten werden Fledermäuse angelockt und sie können dadurch im Straßenverkehr verunglücken. Die Beeinflussung des Verhaltens durch UV-Licht wird auch in Lichtfallen für den Insektenfang, in den UV-reiche Lichtquellen eingesetzt werden, ausgenutzt. Sie werden zur Schädlingsbekämpfung und zur Zählung/Artbestimmung in der Forschung eingesetzt.

UV-Strahlung am Arbeitsplatz

Treten UV-Strahlungsexpositionen an Arbeitsplätzen auf, müssen geeignete Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um Schädigungen der Augen oder der Haut zu vermeiden. Beispiele hierfür sind UV-Strahlung absorbierende Fenster von Fahrzeugen, Unterstellmöglichkeiten wie Sonnenschirme oder eine Verlegung der Arbeitszeit zu früheren oder späteren Stunden.[32] Kann die Exposition nicht vermieden werden, und ist von Interesse, wie hoch die Belastung während einer bestimmten Tätigkeit ist, so kann mittels geeigneter Datenlogger die Höhe der Exposition aufgenommen werden. Ziel ist der Informationsgewinn über die Belastung, um geeignete Arbeitsschutzmaßnahmen treffen zu können sowie eine mögliche Korrelation mit Krebserkrankungen feststellen zu können.[33] Um eine komplette Übersicht zur Belastung der Bevölkerung durch die UV-Strahlung der Sonne zu erstellen und eine umfassende Prävention zu erreichen, finden weiterhin gezielte Messungen der UV-Belastung bei verschiedenen Freizeitaktivitäten statt.[34]

Weblinks

Commons: Ultraviolettstrahlung – Sammlung von Bildern

Einzelnachweise

  1. ↑ Navigium Latein-Deutsch Wörterbuch
  2. ↑ P. E. Hockberger: A history of ultraviolet photobiology for humans, animals and microorganisms. In: Photochem. Photobiol. Band 76, 2002, S. 561–579, PMID 12511035.
  3. ↑ Innsbrucker Nachrichten, 15. Februar 1902
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik; Benennung der Wellenlängenbereiche. DIN 5031 Teil 7, Januar 1984.
  5. ↑ Stanford Solar Center: UV Light.
  6. ↑ ISO 21348 1. Mai 2007. Space environment (natural and artificial) — Process for determining solar irradiances.
  7. ↑ Weltgesundheitsorganisation (Hrsg.): Global Solar UV Index: A Practical Guide. 2002 (PDF; 620 kB).
  8. ↑ 8,0 8,1 Lukas Wieselberg: Hund und Katz können Ultraviolettstrahlung wahrnehmen. In: science.ORF.at. 19. Februar 2014, abgerufen am 2. April 2014.
  9. ↑ SCHOTT – Glass Tubing Explorer. In: www.schott.com. Abgerufen am 11. Juli 2016.
  10. ↑ Chemie der UV-Oxidation (mit industrieller Anwendung), Menüsystematik: UV-Oxidation > Oxidation organischer Inhaltsstoffe, Firma Enviolet GmbH, abgerufen 2014
  11. ↑ J. Moan, A. C. Porojnicu u. a.: Addressing the health benefits and risks, involving vitamin D or skin cancer, of increased sun exposure. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. 105, 2008, S. 668–673, doi:10.1073/pnas.0710615105. PMC 2206594 (freier Volltext)
  12. ↑ Vitamin D and Cancer Prevention, National Cancer Institute 2013, abgerufen am 12. März 2014
  13. ↑ UV-Strahlung und Hautkrebs, Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung IPA 2011, abgerufen am 12. März 2014
  14. ↑ Dennis Tesch: UVC-Desinfektion. In: Bahn-Media Institut für Management, Qualität und Verkehrsmittelreinigung UG (Hrsg.): SAUBER - Magazin für Verkehrsmittel-Reinigung. Nr. 3/2020. Bahn-Media Verlag GmbH & Co. KG, September 2020, ISSN 2196-7431, S. 14.
  15. ↑ Ingo Jensen: Mit UVC-Licht gegen Corona-Aerosole. In: Bahn-Media Institut für Management, Qualität und Verkehrsmittelreinigung UG (Hrsg.): SAUBER - Magazin für Verkehrsmittel-Reinigung. Nr. 3/2020. Bahn-Media Verlag GmbH & Co. KG, September 2020, ISSN 2196-7431, S. 15.
  16. ↑ Powerful Skin Cancer Protection by a CPD-Photolyase Transgene. In: Current Biology, Vol. 15, Issue 2. 2006, S. 105–115, PMID 15668165.
  17. ↑ 17,0 17,1 17,2 Thomas Meyer zur Capellen: Lexikon der Gewebe. ISBN 3866412584 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  18. ↑ Fluorochrome. In: Spektrum.de. Spektrum Akademischer Verlag, abgerufen am 14. Januar 2019.
  19. ↑ Anja Fiedler, Jessica Rehdorf, Florian Hilbers, Lena Johrdan, Carola Stribl, Mark Benecke: Detection of Semen (Human and Boar) and Saliva on Fabrics by a Very High Powered UV-/VIS-Light Source. In: Open Forensic Science Journal 1. 2008, S. 12–15, doi:10.2174/1874402800801010012 (PDF – Forensischer Artikel zur Anwendung von UV-Strahlung zur Erkennung von Sperma).
  20. ↑ R.W. Woods: -. In: J. de Physique Theor. et Appl. Band 59, 1919, S. 77–90.
  21. ↑ Schwarzlicht-Blitzer in Tunneln – Die unsichtbare Radar-Kontrolle, Verlag Deutsche Polizeiliteratur
  22. ↑ Ernst A. Weber: Fotopraktikum. 2004, Birkhäuser Basel, ISBN 978-3034850933, S. 119
  23. ↑
  24. ↑ 63 Years of UV Exposure in 1 Year (Memento vom 19. Januar 2012 im Internet Archive)
  25. ↑ Michael Rolle, Anton Mayr: Medizinische Mikrobiologie, Infektions- und Seuchenlehre. Georg Thieme Verlag, 2007, ISBN 978-3-8304-1060-7, S. 79.
  26. ↑ UV-Licht gegen Keime: Bestrahlung soll Rolltreppen in München desinfizieren. In: rnd.de. 20. August 2020, abgerufen am 24. September 2020.
  27. ↑ Matilda Jordanova-Duda: Startups: Rückenwind durch Corona. In: dw.com. 28. März 2020, abgerufen am 24. September 2020.
  28. ↑ Kunststoffoberflächen für UV-C-Desinfektion optimieren. In: plastverarbeiter.de. 24. September 2020, abgerufen am 24. September 2020.
  29. ↑ Impfquote gegen das Coronavirus (COVID-19) in Deutschland nach Altersgruppen. In: Statista. Abgerufen am 11. Februar 2022.
  30. ↑ Lüftung, Lüftungsanlagen und mobile Luftreiniger an Schulen. Umweltbundesamt, abgerufen am 11. Februar 2022.
  31. ↑ UV-C-Luftentkeimung in Schulen und Bildungseinrichtungen. ZVEI e. V., 29. September 2021, abgerufen am 11. Februar 2022.
  32. ↑ Berufsgenossenschaft Energie Textil Elektro Medienerzeugnisse (BG ETEM): Schutzmaßnahmen. Abgerufen am 8. Juli 2019.
  33. ↑ Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA): Strahlung – GENESIS. Abgerufen am 8. Juli 2019.
  34. ↑ Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (IFA): Messungen der UV-Belastung in der Freizeit. Abgerufen am 12. Mai 2020.
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