PRINCIPII SI APLICATII ALE PROCESARII CU PULSURI DE LUMINA

Lumina este o portiune din spectrul undelor electromagnetice care traverseaza spectrul. Spectrul electromagnetic acopera domeniul de la undele radio cu lungimi de unda de 1m sau mai mult, pana la radiatiile X cu lungimi de unda intre 10-10-5 nm (fig.1 si fig.2).

Fig.1. Spectrul radiatiilor electromagnetice cu evidentierea spectrului pentru lumina UV si dom.vizibil

Fig.2. Spectrul luminii UV cu 3 zone diferite

Pentru domeniul UV lungimea de unda este cuprinsa intre 100 400 nm. Acest domeniu poate fi impartit in 3 subdomenii :

-UV-A (315-400nm) responsabile pentru modificari la nivelul tegumentelor si pielii

-UV-B (280-315 nm) responsabile pentru arsuri si aparitia cancerului de piele

-UV-C (200-280nm) responsabile pt inactivarea bacteriilor si virusurilor. Domeniul UV cu lungimi de unda intre 100 200 nm poate fi absorbit se majoritatea substantelor si astfel, poate fi transmisa numai in vid. In natura, cand fotonii din domeniul UV-C interactioneaza cu atomi de oxigen, modificarile energetice conduc la formarea ozonului.

Mecanismul generarii luminii UV

Atomii si ionii emit lumina atunci cand trec de la un nivel energetic superior la unul cu energie mai mica. Un atom si majoritatea ionilor contin electroni. Electronii pe fiecare orbital ocupa o stare energetica unica (cei apropiati de nucleu au nivel energetic scazut, in timp ce electronii indepartati de nucleu au energie mai mare). At cand electronii trec de la nivelul energetic mai mare, E2, la energie mai mica,E1, se eleibereaza fotoni de lumina.

Conform ec. lui Planck, fiecare foton este caracterizat de energia

E = E2 - E1 = hc/(

unde h = constanta lui Planck (6.23x10-34 Jxs, ( - lungimea de unda, m ; c viteza luminii, m/s.

Nivelele energetice ale atomilor si ionilor sunt unice, fiind determinate de numarul de electroni, protoni sau neutroni din interiorul atomului sau ionului si de interactiunile cu fortele externe. Astfel , fiecare element emite un spectru de lumina unic. Atunci cand diferenta dintre nivelele energetice este apropiata, lumina emisa este in domeniul UV.

Tranzitia de la un nivel scazut la unul mai mare necesita surplus energetic. Aceasta poate proveni din coliziunea atomilor cu fotonii sau cu alti atomi, ioni sau electroni. Transferul energetic catre atom determina cresterea energiei cinetice a atomului, avand drept efect transferul unul electron la un nivel energetic superior sau pierderea electronului din atom.

Astfel, prin interactiunile dintre electronul liber si un cation se produce lumina. Lumina produsa are o anumita lungime de unda care variaza intr-un domeniu mai larg sau mai mic. Lungimea de unda maxima este determinata cu relatia :

(max = hc/E0, E0 energia de ionizare, J.

Descarcarea in gaz

-Are loc atunci cand asupra gazului de aplica o tensiune, rezultand un amestec de atomi neexcitati, atomi excitati, cationi sau electroni liberi. Efectul este materializat printr-o lumina cu lungime de unda dependenta de nivelul de excitare, ionizare, energia cinetica si compozitia gazului.

-Acest fenomen este specific lampilor UV. Cand tensiunea se aplica la bornele lampii , electronii liberi si ionii prezenti in gaz sunt accelerati de campul electric format intre electrozi. Daca tensiunea aplicata este suficienta, electronii sunt accelerati la nivele energetice superioare. Coliziunile electronilor liberi cu atomii determina transfer energetic catre atomi, astfel ca atomii sunt ionizati. Aceasta ionizare determina cresterea rapida a numarului de electroni si cationic si, prin urmare, cresterea tensiunii in interiorul lampii. In general, tensunea aplicata pentru descarcarea in gaz este mai mare decat potentialul de ionizare a gazului, astfel ca acest fenomen de descarcare in gaz are impedanta negative si este instabil.