紫外线灯的发明者

2021-09-29 18:02:17

自然界的紫外线一直存在,主要来源于太阳。太阳光谱上,紫外线是频率高于可见光线的不可见光。它的频率为750THz~30PHz,对应真空中波长为400nm~10nm。

德国物理学家、化学家约翰-威廉-里特(Johann Wilhelm Ritter,1776~1810),在1801 年发现在可见光谱的紫光端之外,有一种看不见的射线存在。这种被里特称为“去氧射线”的不可见光,就是紫外线。

那么第一个人造紫外光源是何时出现的呢?

早在19世纪初,通过水银蒸汽被激励放电发光的这项工艺即已经为人所知:蒸汽封闭到一根玻璃管中。在玻璃管两端的两根金属电极上施加电压,从而产生一道“光弧”,使蒸汽发光。由于紫外线极容易被多种介质吸收,并没有办法从光弧中被过滤出来。

尼尔斯·吕贝里·芬森(Niels Ryberg Finsen)和光疗法

这位在1903年获得诺贝尔生理学与医学奖的伟大的临床医生,用尽一生全部力气研究光疗法,给无数的天花病人和狼疮病人带去了希望。

芬森首先发现并巧妙地利用红外线“红光灯”帮助天花病人恢复地会更快且不会留下疤痕。但当他把红光灯应用到狼疮病人身上时却不起作用。在试探性的治疗后,他发现含有高剂量紫外线照射后,狼疮病人的症状反而出现了好转。虽然当时还不清楚其中的机理(紫外线杀菌),芬森找到了一种强大的人造光源——碳弧光源,然后使用蓝色的硫酸铜溶液作为滤镜,以此来得到高剂量的紫外线。在芬森的有针对性的光疗法帮助下,哥本哈根一半以上的狼疮患者痊愈,重新恢复了他们的容貌。这也是人类第一次通过人工手段获取到紫外线弧线。

理查德·库奇(Richard Küch)博士和第一支紫外汞灯的出现

这又需要从一家始于1660年的德国家族企业--贺利氏(Heraeus)说起。该企业创始人的儿子Wilhelm Heraeus博士和Heinrich Heraeus博士自1889年开始接手公司管理。兄弟俩一直将公司的重心放在研发上,因此在隔年1890年他们便邀请了校友理查德·库奇(Richard Küch)博士加入贺利氏以壮大其技术研发能力。

库奇进入贺利氏后,一直带领研发团队致力于使用亮金和亮铂金等陶瓷材料来改善玻璃和陶瓷表面。1899年,库奇博士通过氢氧吹管在2000°C下熔炼水晶,首次成功制造出无气泡的高纯度石英玻璃。而这种石英玻璃不同于其他普通玻璃,它对紫外线具有极高的透过率。在1904年,库奇博士研制出了第一支石英紫外汞灯Original Hanau® Höhensonne。正因为这种高纯度石英玻璃可以让紫外线和红外线透过,这支石英汞灯发出了完全不同的“不舒服的”绿光。最初甚至被用作道路照明。

因此,库奇也被视为紫外汞灯的发明者。

当时,利用灯丝发光的“白炽灯”仍然有着很多优势,因此,库奇的石英灯多用于工业用途,如工厂车间和工业领域照明,节省成本。

畅销的人造医疗紫外灯

1907年,石英灯的销售经历了第一次大的飞跃。在这之前,诺贝尔奖获得者Nils Finsen已经使用紫外光在医学上进行了试验,用富含紫外线的太阳光辐射用于治疗皮肤狼疮。

库奇基于这些信息,并通过持续与德国的医学人员沟通交流,改进了石英灯。由此产生了一种发热少只发射出短波紫外光的灯 ,这是一种便于操作的医学治疗光源。这种新式灯一跃成为畅销货,当时的售价为400到515马克。紫外光可用于治疗皮肤病、伤口消毒或治疗高血压,因为它被认为对生物体具有镇静复活的作用。

进入千家万户的“Original Hanau”

伴随着人造紫外灯的持续改进后,首个人造太阳灯出现。它能产生一种环形的照射光,像是自然界刚跃出山顶的阳光一般。“Original Hanau”这一源自于德国Hanau的代表着独特的“人造太阳灯”的商标充斥在各大医院、诊所和泳池。在当时,“光浴”不仅被用作医学治疗手段,而且也被当做“维持和促进人民健康以及提高人体机能” 预防性措施。20世纪50年代“小型太阳灯”作为一种价廉物美的光浴灯,成为家用消费电器,走进了千家万户。

尼尔斯·吕贝里·芬森(Niels Ryberg Finsen)医生和理查德·库奇(Richard Küch)博士,为紫外线灯在医学上的应用奠定了基石。随着紫外线杀菌机理的发现,其应用领域的得到全方位的拓展。印刷业、水制备、水处理、废气处理、包装杀菌和光化学用途等领域都有着紫外线灯的踪影。


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