ULTRAVIOLET

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Sources d'ultraviolet

D'après les lois du rayonnement (la longueur d'onde du maximum d'émission varie en fonction inverse de la température absolue), il faudrait produire des températures très élevées pour obtenir une émission d'origine thermique qui soit utilisable dans l'ultraviolet. Cela n'est qu'imparfaitement réalisé dans les lampes à incandescence, où la température de couleur ne dépasse que de peu 3 000 K, même dans les photofloods et les lampes aux halogènes. Des températures plus élevées peuvent être atteintes dans les arcs, dont l'exemple classique est l'arc à carbone et l'exemple le plus récent est l'arc à xénon sous haute pression (de 10 à 30 atmosphères) dont le spectre peut s'étendre jusqu'au début de l'ultraviolet lointain, à condition que l'enveloppe de quartz soit de très bonne qualité. Mais ces sources présentent toujours l'inconvénient d'émettre beaucoup plus de lumière visible que l'ultraviolet (9 p. 100 de l'énergie seulement pour λ < 400 nm dans un arc au xénon).

Une bien meilleure efficacité est obtenue dans l'émission par les transitions électroniques d'atomes, de molécules ou d'ions, excités par décharge électrique dans les gaz ou les vapeurs soit en régime permanent, soit sous forme disruptive. La lampe à vapeur de mercure en constitue l'exemple certainement le plus répandu dans le domaine des applications de l'ultraviolet. Sous la forme « basse pression », définie par une géométrie et des conditions de fonctionnement n'entraînant qu'une élévation modérée de la température, elle émet dans l'ultraviolet un spectre de raies parmi lesquelles la raie de résonance 253,7 nm est particulièrement intense, la raie 184,9 nm (raie de résonance d'une autre série) étant utilisable dans les modèles pourvus d'une enveloppe de quartz de bonne qualité. Par contre, dans la forme « haute pression », où celle-ci peut dépasser 100 atmosphères (la puissance dépensée étant de l'ordre de 10 à 20 watts par centimètre carré d'enveloppe), les raies sont très élargies, certaines sont réabsorbées, et l'émission se compose surtout d'un fond continu ; la brillance de ces lampes est très élevée.

Les décharges dans les gaz rares à basse pression produisent une émission de raies intenses, parmi lesquelles la raie de résonance 146,9 nm du xénon est utilisée pour des applications photochimiques.

Les étincelles, qui ont été employées depuis les premiers temps de la spectroscopie dans l'ultraviolet, constituent la source de base pour les applications à l'analyse spectrochimique dans cette région. Mais leur principal avantage, sous la forme des « étincelles sous vide », est de ne présenter aucune limitation en longueur d'onde et d'être, de ce fait, d'un emploi très général dans l'ultraviolet lointain, où elles apportent, concurremment avec les plasmas créés par d'autres méthodes (impact d'un faisceau laser sur des cibles solides, machines à confinement magnétique, etc.), le moyen de réaliser des températures très élevées et de produire l'émission des spectres des ions jusqu'aux degrés d'ionisation les plus hauts (cf. infra).

Une source de spectre continu est presque toujours nécessaire pour l'étude des spectres d'absorption, et cette possibilité a pendant longtemps fait défaut, du moins sous une forme pratique, dans l'ultraviolet lointain. Citons :

– La décharge dans l'hydrogène, très utilisée dans l'ultraviolet proche et moyen, dont le spectre continu s'étend jusqu'à 165 nm et est prolongé vers les courtes longueurs d'onde par un spectre très riche en raies ; ce spectre continu est émis par des transitions entre un état supérieur excité, stable, et un état inférieur excité, instable (courbe d'énergie potentielle purement répulsive).

– Les décharges dans les gaz rares sous des pressions de 5 300 à 26 600 pascals, qui produisent, selon un mécanisme analogue (l'état inférieur, instable, est ici l'état de base), des spectres continus s'étendant sur des bandes de quelques dizaines de nanomètres, dont la plus courte correspond à l'hélium. Le spectre émis dans les plasmas chauds par le freinage et la recombinaison des électrons avec les ions ainsi que par émission thermique est d'une beaucoup plus grande extension. À ce type de source appartiennent, d'une part, la décharge condensée dans un capillaire, dont la découverte par Lyman remonte à 1924, et, d'autre part, une forme particulière d'étincelle sous vide, mise au point en 1960, dans laquelle la géométrie et la très forte intensité instantanée du courant produisent un plasma de densité électronique élevée ; le continu s'étend sur tout l'ultraviolet jusqu'aux rayons X.

La source la plus générale est sans doute le rayonnement continu émis, du domaine visible aux rayons X, par les électrons accélérés sur des orbites circulaires (synchrotron, anneau de stockage). L'emploi de cette source de rayonnement synchrotron s'est considérablement développé au cours de ces dernières années, au point que la plupart des études entreprises dans l'ultraviolet en physique, en chimie ou en biologie sont menées auprès de cet instrument.

Enfin, mentionnons le développement de puissantes sources lasers dans l'ultraviolet : laser à azote, laser à vapeur de cuivre, à dioxyde de carbone, lasers à excimères ou à exciplexes. L'application de certains effets optiques non linéaires permet aussi d'obtenir des rayonnements ultraviolet intenses et balayables en fréquence.

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 7 pages

Médias de l’article

Longueurs d'onde et énergies

Longueurs d'onde et énergies
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

George Stokes

George Stokes
Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

photographie

Afficher les 2 médias de l'article


Écrit par :

  • : directeur adjoint du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S.
  • : directeur du laboratoire des hautes pressions du C.N.R.S., Bourg-la-Reine

Classification

Autres références

«  ULTRAVIOLET  » est également traité dans :

AÉRONOMIE

  • Écrit par 
  • Gaston KOCKARTS
  •  • 4 145 mots
  •  • 11 médias

Dans le chapitre «  Effets de l'activité solaire »  : […] L' activité solaire est caractérisée par un cycle de onze ans. Les mesures du spectre solaire montrent que cette activité se manifeste surtout aux longueurs d'onde inférieures à 175 nm. Plusieurs indices représentent de manière indirecte, et plus ou moins correctement, les variations du flux solaire ultraviolet. Dans les modèles atmosphériques, l'indice le plus utilisé est le flux radioélectrique […] Lire la suite

ALLERGIE & HYPERSENSIBILITÉ

  • Écrit par 
  • Bernard HALPERN, 
  • Georges HALPERN, 
  • Salah MECHERI, 
  • Jean-Pierre REVILLARD
  •  • 12 543 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Cas particulier de l'hypersensibilité de contact (HSC) »  : […] Les mécanismes de l'HSC sont maintenant mieux compris. Il y a trois événements critiques qui doivent se produire pour l'initiation d'une réaction, la phase de sensibilisation, le trafic cellulaire et la phase d'élicitation. Au cours de la phase de sensibilisation un sujet naïf est exposé à l'haptène, habituellement par la peau mais dans certains cas par inhalation ou ingestion. Cette phase est gé […] Lire la suite

ANALYTIQUE CHIMIE

  • Écrit par 
  • Alain BERTHOD, 
  • Jérôme RANDON
  •  • 8 880 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Domaines de l'ultraviolet et du visible »  : […] Les molécules possédant des liaisons doubles ou triples, les atomes possédant des paires d'électrons libres, ainsi que beaucoup de métaux de transition absorbent dans les domaines de l'ultraviolet et du visible du spectre électromagnétique. Si cette absorption est importante dans le domaine visible, l'échantillon apparaîtra coloré. Les chimistes analystes ont découvert de nombreuses réactions donn […] Lire la suite

ANTIOXYGÈNES

  • Écrit par 
  • Robert PANICO
  •  • 2 343 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Catalyse »  : […] La scission homolytique de la liaison R—H d'un composé autoxydable peut être obtenue de diverses manières : –  par irradiation ultraviolette   : l'absorption d'énergie lumineuse par la substance autoxydable facilite la rupture de la liaison R—H ; —   par action de catalyseurs   : les peroxydes organiques, en particulier le peroxyde de benzoyle, fournissent, par décomposition thermique, des radic […] Lire la suite

ATMOSPHÈRE - La couche atmosphérique terrestre

  • Écrit par 
  • Jean-Pierre CHALON
  •  • 7 818 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Propriétés optiques de l’atmosphère et effet de serre  »  : […] Si l’atmosphère terrestre est un milieu quasi transparent pour la lumière visible, celle à laquelle nos yeux sont sensibles, son opacité à certaines ondes électromagnétiques est un élément essentiel pour le développement de la vie sur notre planète . En effet, c’est ainsi que l’atmosphère tout à la fois nous protège en absorbant les rayonnements solaires les plus dangereux, et nous assure une tem […] Lire la suite

ATMOSPHÈRE - Chimie

  • Écrit par 
  • Marcel NICOLET
  •  • 3 574 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Atmosphère pure et sèche »  : […] On sait depuis plus d'un siècle que l'air pur et sec soumis à une décharge électrique produit de l'ozone par dissociation de l'oxygène. Dans l'atmosphère, le même phénomène apparaît sous l'effet du rayonnement ultraviolet solaire . On a successivement la photodissociation de O 2 (coefficient J 2 ), la reformation possible de O 2 (coefficient k 1 ) à haute altitude, au-delà de 70 km, la format […] Lire la suite

BENZÉNOÏDES

  • Écrit par 
  • Jacques METZGER
  •  • 5 550 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Absorption ultraviolette »  : […] En raison de sa conjugaison cyclique, le système électronique π de ces composés est plus facile à déformer que celui des doubles liaisons isolées et même des systèmes ouverts . L'absorption propre du système aromatique se situe dans le proche ultraviolet et l'extension de la conjugaison par introduction, dans le système, de substituants appropriés, comme le groupe nitro- ( , formule 16 d) ou azoïq […] Lire la suite

CANCER - Cancer et santé publique

  • Écrit par 
  • Maurice TUBIANA
  •  • 14 713 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Identification des agents cancérogènes »  : […] Pour les besoins de la prévention, il est essentiel d'évaluer les responsabilités des différents agents cancérogènes et le bénéfice qui résulterait de leur suppression. L'exposition aux rayons solaires constitue un facteur de risque important en raison de l'effet mutagène des rayons UV. Ils causent deux types de cancer de la peau : d'une part, les cancers spino- et baso-cellulaires de la peau, […] Lire la suite

COUP DE SOLEIL

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 347 mots

Un coup de soleil est une inflammation cutanée aiguë due à une surexposition aux rayons ultraviolets (U.V.) situés dans la bande passante des U.V.B. (290-320 nanomètres ; pour mémoire, 1 nanomètre est égal à 1 ×10  —9  mètre). Le soleil et la lumière artificielle (lampe à bronzer) en sont les sources. Suivant le degré de gravité des lésions cutanées, le coup de soleil se traduit par une rougeur et […] Lire la suite

DERMATOLOGIE

  • Écrit par 
  • Robert DEGOS
  •  • 4 580 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Facteurs physiques »  : […] Les agents mécaniques et physiques déterminent des plaies et des ulcérations traumatiques, accidentelles ou provoquées (pathomimie), des brûlures, des gelures (engelures), des lucites et des radiodermites post-thérapeutiques et professionnelles. Les rayons lumineux naturels (soleil) ou artificiels (lampes à bronzer, photothérapie), surtout les rayons ultraviolets B (290-320 nm), déterminent des r […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Jacques ROMAND, Boris VODAR, « ULTRAVIOLET », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 03 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ultraviolet/