การทดลองเกี่ยวกับแสง-อัลตราไวโอเลต 222 นาโนเมตรแข็ง-สถานะเลเซอร์ 3 - บล็อก

info-530-495

แกนด้านซ้ายแสดงถึงกำลังเฉลี่ยของเลเซอร์ 457 นาโนเมตรในหน่วย mW (200-700) แกนด้านขวาแสดงถึงความกว้างของพัลส์ในหน่วย ns (40-120) และแกนนอนแสดงถึงกำลังของปั๊มที่ฉีดในหน่วย W (30-42)

เส้นโค้งหนึ่งสอดคล้องกับกำลังเฉลี่ยที่ f=15kHz ซึ่งลดลงจากประมาณ 650mW เหลือประมาณ 350mW อีกกราฟหนึ่งสอดคล้องกับความกว้างของพัลส์ โดยเพิ่มขึ้นจากประมาณ 50ns เป็นประมาณ 110ns

ส่วนด้านซ้ายคือแผนภาพเฉพาะจุด และส่วนด้านขวาคือแผนภาพคุณภาพลำแสง

ในแผนภาพคุณภาพลำแสง แกนนอนคือตำแหน่งตามแนวแกนการแพร่กระจายในหน่วยมม. (0-200) และแกนตั้งคือเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงในหน่วย มม. (0-4) มีเส้นโค้งสองเส้นที่มีป้ายกำกับว่า "x แนวนอน" และ "y แนวตั้ง" โดยมี My²=1.32 และ Mx²=1.15. เส้นโค้งจะลดลงก่อนแล้วจึงเพิ่มขึ้น โดยมีค่าต่ำสุดประมาณ 100 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงประมาณ 0.5 มม.

จากการทดลองพัลส์เลเซอร์ 457 นาโนเมตรที่กล่าวมาข้างต้น พัลส์เลเซอร์เอาท์พุต 457 นาโนเมตรที่มีกำลังสูงสุดสูงสุดจะได้มาเมื่อรัศมีจุดปั๊มอยู่ที่ประมาณ 200μm, L1 และ L2 อยู่ที่ประมาณ 83 มม. และ 31 มม. และความถี่การทำซ้ำคือ 10kHz พัลส์เลเซอร์ขนาด 457 นาโนเมตรนี้ใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงเพื่อสร้างพัลส์เลเซอร์ขนาด 222 นาโนเมตรผ่านความถี่ที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าด้วยคริสตัล BBO สำหรับตำแหน่งการวางตำแหน่งของกระจกโฟกัส M3 และคริสตัล BBO เพื่อให้ได้เอาท์พุต 222 นาโนเมตรอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากคุณภาพลำแสงของเอาท์พุตเลเซอร์แบบพัลซ์ 457 นาโนเมตรแตกต่างจากที่ 457 นาโนเมตร จึงจำเป็นต้องปรับตำแหน่งการวางตำแหน่งของกระจกโฟกัส M3 และคริสตัล BBO อย่างเหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่าหลังจากเลเซอร์พัลซ์ขนาด 457 นาโนเมตรผ่านกระจกโฟกัส M3 ความยาว Rayleigh จะตรงกับความยาวของคริสตัล BBO เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า ในที่สุดก็สามารถบรรลุเอาต์พุตเลเซอร์แบบพัลส์ขนาด 222 นาโนเมตรที่มีกำลังเฉลี่ยสูงสุด 35mW และความกว้างพัลส์ที่ 36ns (วัดโดยอุบัติการณ์ของเลเซอร์โดยตรงบนเครื่องตรวจจับ) แม้ว่าตัวเลือกเชิงพาณิชย์ เช่น หลอด led uvc 222 nm หรือหลอด uvc 222 nm นั้นมีให้ใช้งานในวงกว้าง แต่ระบบสถานะโซลิด-นี้ให้เอาต์พุตพัลส์ที่แม่นยำ รูปที่ 5.18 แสดงสเปกตรัมเลเซอร์อัลตราไวโอเลต กำลังเอาท์พุตเฉลี่ยของเลเซอร์พัลซิ่ง 222 นาโนเมตรจะเพิ่มขึ้นตามกำลังที่เพิ่มขึ้นของเลเซอร์พัลซิ่ง 457 นาโนเมตร และความสัมพันธ์ของการแปรผันจะแสดงในรูปที่ 5.19 รูปที่ 5.20 คือแผนภาพจุดเลเซอร์ของเลเซอร์พัลซิ่งขนาด 222 นาโนเมตรที่กำลังเอาท์พุตเฉลี่ยสูงสุด

แกนนอนคือความยาวคลื่นในหน่วยนาโนเมตร (200-260) และแกนตั้งคือความเข้ม (0-15000) จุดสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 222 นาโนเมตร

info-455-585

แกนนอนคือกำลังฉีดของเลเซอร์ 457 นาโนเมตรในหน่วย mW (200-600) และแกนตั้งคือกำลังเฉลี่ยของเลเซอร์ 222 นาโนเมตรในหน่วย mW (0-40) เส้นโค้งเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง จากประมาณ 5mW ถึงประมาณ 35mW

จุดนี้มีรูปทรงวงแหวนและมีโครงร่างเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส

เมื่อกำลังเอาต์พุตเฉลี่ยสูงสุดของเลเซอร์พัลซิ่ง 222nm คือ 35mW ระบบจะวัดความเสถียรของกำลังเอาต์พุตเลเซอร์ ดังแสดงในรูปที่ 5.21 ความเสถียรของเอาต์พุตเลเซอร์ภายใน 2 ชั่วโมงคือภายใน 2%

แกนนอนคือเวลาในหน่วยนาที (0-120) และแกนแนวตั้งคือกำลังเฉลี่ยของเลเซอร์ 222 นาโนเมตรในหน่วย mW (0-50) โดยพื้นฐานแล้วเส้นโค้งจะเสถียร โดยมีความผันผวนประมาณ 35mW

info-404-261

ในปี 1903 Niels Finsen ได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบว่าแสงอัลตราไวโอเลตสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้ ในศตวรรษหน้า แสงอัลตราไวโอเลตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวิธีการฆ่าเชื้อในการฆ่าเชื้อสิ่งของ วอร์ด และสถานที่สาธารณะอื่นๆ ในช่วงที่มีการแพร่ระบาดของไวรัสโควิด-19 อย่างต่อเนื่อง ประเทศต่างๆ ทั่วโลกจำเป็นต้องมีวิธีการใหม่ในการยับยั้งไวรัสในอากาศอย่างเร่งด่วน มีสองวิธีหลักในการทำหมันและการฆ่าเชื้อด้วยแสงโฟโตไดนามิก: ปฏิกิริยาเคมีแสงและการกระทำด้วยความร้อนจากแสง

(1) การกระทำทางเคมีด้วยแสง ข้อมูลทางพันธุกรรมของกรดนิวคลีอิก (DNA/RNA) ของแบคทีเรียดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตจำนวนมากเมื่อถูกฉายรังสี สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของไอโซเมอร์ของไดอะซาเบนซีนและไดอะซาเบนซีนในร่างกาย ดังแสดงในรูปที่ 5.22 สารนี้ขัดขวางการทำงานของการเผาผลาญของแบคทีเรีย ป้องกันไม่ให้พวกมันแพร่พันธุ์จนกว่าพวกมันจะตาย ปฏิกิริยาโฟโตเคมีคอลนี้เป็นกลไกการฆ่าเชื้อหลักของแสงอัลตราไวโอเลตแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม สำหรับจุลินทรีย์ในเชื้อราและสปอร์ แสงอัลตราไวโอเลตจะทะลุผ่านโครงสร้างผนังเซลล์หนาแน่นได้ยาก ดังนั้น DNA จึงไม่สามารถดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตได้ ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อโรคค่อนข้างต่ำสำหรับจุลินทรีย์เหล่านี้

info-835-399

โดยแสดงให้เห็นกระบวนการของ-ดีเอ็นเอสายคู่ที่สร้างไทมีนไดเมอร์ภายใต้รังสียูวี

(2) การกระทำด้วยความร้อนใต้แสง การฉายรังสีด้วยแสงแบบพัลส์สามารถเพิ่มอุณหภูมิพื้นผิวของเซลล์ได้อย่างรวดเร็ว ทำลายผนังเซลล์ของแบคทีเรีย ของเหลวในเซลล์ระเหย และทำลายโครงสร้างของเซลล์โดยสิ้นเชิง นำไปสู่ความตาย การกระทำของความร้อนใต้แสงคืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากการดูดซับพลังงานแสงโดยสสาร เมื่อจุลินทรีย์ถูกฉายรังสีด้วยแสงพัลส์เข้มข้นในระยะใกล้ พวกมันจะดูดซับพลังงานแสงจำนวนมากในเวลาอันสั้น ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้นอย่างรวดเร็วและโครงสร้างพื้นผิวถูกทำลายจนหมดสิ้น ส่งผลให้เสียชีวิตได้ เนื่องจากกระบวนการออกฤทธิ์ของความร้อนใต้พิภพทั้งหมดนั้นสั้นมาก จึงไม่มีอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายในวัตถุที่ถูกฉายรังสี ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วจึงไม่ส่งผลกระทบต่อสารอาหาร ตามกลไกการฆ่าเชื้อด้วยความร้อนใต้พิภพ แสงพัลซิ่งเข้มข้นสามารถฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ทั้งหมดได้อย่างมีประสิทธิภาพ แสงอัลตราไวโอเลตแบบพัลส์ผสมผสานปฏิกิริยาโฟโตเคมีคอลและความร้อนจากแสงเพื่อการฆ่าเชื้อและการฆ่าเชื้อ ดังนั้นประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อตามทฤษฎีจึงสูงกว่าวิธีเดียว แหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตแบบดั้งเดิมสำหรับการฆ่าเชื้อคือหลอดไอปรอท อย่างไรก็ตาม ความยาวคลื่นสูงสุดของแสงอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากหลอดไอปรอทคือ 254 นาโนเมตร ซึ่งเป็นอันตรายต่อเซลล์และเนื้อเยื่อของมนุษย์ และอาจทำให้เกิดมะเร็งผิวหนัง [4] และต้อกระจกในกรณีที่รุนแรง การวิจัยในทศวรรษที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าแสงอัลตราไวโอเลตในย่านความถี่ 200-230 นาโนเมตรสามารถยับยั้งแบคทีเรีย ไวรัสไข้หวัดใหญ่ในอากาศ และเชื้อโรค เช่น โรคซาร์ส-CoV{-2 ได้ โดยไม่ทำร้ายเซลล์ของมนุษย์ ในระดับสากล แสงอัลตราไวโอเลต-ลึกในแถบ 200-นาโนเมตรเรียกว่า "แสงอัลตราไวโอเลตไกล-" ซึ่งมักนำไปใช้ผ่านระบบแสงยูวีฟาร์ 222 นาโนเมตร ในปี 2022 การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกฤดูหนาวที่ปักกิ่งใช้แสงอัลตราไวโอเลตไกล-กันอย่างแพร่หลายในการฆ่าเชื้อและฆ่าเชื้อโรค โดยเรียกสิ่งนี้ว่า "วัคซีนเบา" สำหรับผู้ที่มองหาแสงยูวี 222 นาโนเมตรเพื่อจำหน่าย มีตัวเลือกต่างๆ ได้แก่ โมดูลไฟ LED uvc 222 นาโนเมตร หรืออุปกรณ์ติดตั้งหลอดไฟ uvc 222 นาโนเมตร ซึ่งให้ประโยชน์ 222 นาโนเมตรของแสงฟาร์ยูวีที่คล้ายกันในรูปแบบกะทัดรัด เมื่อเปรียบเทียบกับแสงอัลตราไวโอเลต 254 นาโนเมตรทั่วไปสำหรับการฆ่าเชื้อ หลักการทางชีวฟิสิกส์ที่ว่าแสงอัลตราไวโอเลตไกล-ไม่เป็นอันตรายต่อเซลล์ของมนุษย์ก็คือโปรตีนมีการดูดซึมสูงสุดในย่านนี้ ในการทดลองนี้ จะใช้เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์เพื่อวัดสเปกตรัมการดูดซึมโปรตีน ดังแสดงในรูปที่ 5.23 จะเห็นได้จากรูปที่ 5.23 ว่าโปรตีนมีการดูดกลืนแสงต่ำมากในย่านความถี่ 254 นาโนเมตรทั่วไป แต่การดูดกลืนแสงค่อนข้างสูงในย่านความถี่ 200-230 นาโนเมตร แสงอัลตราไวโอเลตไกลสามารถผ่านจุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็กกว่าเซลล์ของมนุษย์มาก (เส้นผ่านศูนย์กลางโดยทั่วไปของแบคทีเรียและไวรัสคือ 1μm และ 0.1μm) [11] ในขณะที่เส้นผ่านศูนย์กลางของเซลล์มนุษย์โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 10 ถึง 25μm แสงอัลตราไวโอเลตไกลจะถูกดูดซับอย่างรุนแรงโดยโปรตีนในไซโตพลาสซึมของมนุษย์ และถูกทำให้อ่อนลงอย่างรวดเร็วก่อนที่จะไปถึงนิวเคลียสของเซลล์ของมนุษย์ [6] ตัวอย่างเช่น ชั้นนอกสุดของผิวหนังมนุษย์คือชั้น stratum corneum ซึ่งประกอบด้วย keratinocytes ที่มีนิวเคลียสที่ตายแล้ว หน้าที่หลักของชั้น corneum คือการปกป้องเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังที่อยู่เบื้องล่าง แสงอัลตราไวโอเลตไกลที่ถูกฉายรังสีส่วนใหญ่จะถูกดูดซับโดยโปรตีนในไซโตพลาสซึมของชั้น corneum ของผิวหนัง และไม่สามารถทะลุผ่านชั้น corneum ของผิวหนังไปถึงเซลล์ฐานหลักหรือเซลล์เมลาโนไซต์ด้านล่างได้ ดังแสดงในรูปที่ 5.24 สำหรับดวงตาของมนุษย์ เนื้อเยื่อที่ไวต่อแสงอัลตราไวโอเลตคือเลนส์ อย่างไรก็ตาม เลนส์จะอยู่ที่ด้านหลังของกระจกตา และกระจกตามีความหนาประมาณ 500μm ดังนั้นการส่งผ่านของแสงอัลตราไวโอเลตไกลผ่านกระจกตาไปยังเลนส์จึงเป็นศูนย์

แกนนอนคือความยาวคลื่นในหน่วยนาโนเมตร (200-300) และแกนตั้งคือค่าการดูดกลืนแสง (0-3.0) มีจุดสามจุดบนเส้นโค้ง: (222, 1.41), (230, 1.25) และ (254, 0.168) ค่าการดูดกลืนแสงจะลดลงเมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น

ด้านซ้ายแสดงโครงสร้างผิวหนังที่แสงอัลตราไวโอเลต{0}}ถูกดูดกลืนโดยชั้นผิวหนังชั้นนอก ด้านขวาแสดงเชื้อโรคที่ขยายใหญ่ขึ้น โดยที่แสงอัลตราไวโอเลต-ทะลุผ่านและทำปฏิกิริยากับแบคทีเรียและไวรัส

info-709-415

การเตรียมแบคทีเรีย Escherichia coli มีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติและเป็นเชื้อโรคที่สำคัญในการสาธารณสุขของมนุษย์ ซึ่งเป็นหนึ่งในสายพันธุ์ที่ต้านทานยาได้มากที่สุด-ใน Enterobacteriaceae และมักใช้ในการวิจัยเกี่ยวกับการฆ่าเชื้อด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตและสุขอนามัยสิ่งแวดล้อม บาซิลลัสมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับมนุษย์ในการทำให้เกิดอาหารเป็นพิษ และเนื่องจากสปอร์ของมันทนความร้อนและกรด จึงไม่สามารถกำจัดได้โดยการพาสเจอร์ไรซ์หรือตามขั้นตอนสุขอนามัยตามปกติ ดังนั้นแบคทีเรียสายพันธุ์ที่ใช้ในการทดลองนี้คือ Escherichia Coli และ Bacillus Cereus Escherichia coli และ Bacillus คือ Escherichia coli [Escherichia coli CMCC (B) 44102] จัดทำโดยห้องปฏิบัติการหลักของนิเวศวิทยาเกาะเขตร้อนของกระทรวงศึกษาธิการ มหาวิทยาลัย Hainan Normal และสายพันธุ์ย่อย Bacillus thuringiensis kurstaki HD-1 จากห้องปฏิบัติการวิจัยนิเวศวิทยาจุลชีววิทยาสิ่งแวดล้อมของมหาวิทยาลัย Hainan Normal ตามลำดับ เพาะเชื้อ Escherichia coli และ Bacillus ในอาหารเลี้ยงเชื้อวุ้น โดยวางในตู้ฟักที่อุณหภูมิ 35 องศา และ CO₂ 5% โดยมีระยะเวลาเพาะเลี้ยง 24 ชั่วโมง อาหารเลี้ยงเชื้อวุ้นจัดหาโดย Guangdong Huankai Microbial Technology Co., Ltd. และส่วนประกอบต่างๆ ได้แก่ เปปโตน ผงสารสกัดจากเนื้อวัว โซเดียมคลอไรด์ และวุ้น โดยมีค่า pH สุดท้าย อยู่ที่ 7.3 สังเกตแบคทีเรียที่เพาะเลี้ยงโดยการเตรียมสไลด์ ยกตัวอย่าง Escherichia coli ขั้นตอนการเตรียมสไลด์แสดงในรูปที่ 5.25 และผลการสังเกตแสดงในรูปที่ 5.26

การสไลด์: สไลด์จะถูกเก็บไว้ในสารละลายแอลกอฮอล์ จากนั้นนำออกมาและทำให้แห้งด้วยเครื่องเป่าลมร้อน

หยดน้ำปราศจากเชื้อ: ใต้โต๊ะทำงานที่สะอาดเป็นพิเศษ- ให้หยดน้ำปราศจากเชื้อลงบนสไลด์ (ไม่ใหญ่เกินไป) เพื่อเจือจางแบคทีเรีย

การสุ่มตัวอย่าง: ใช้ปลายแบนของไม้จิ้มฟันที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วค่อยๆ จุ่มแบคทีเรียออกจากอาณานิคม ไม้จิ้มฟันไม่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้

คน: คนแบคทีเรียตามเข็มนาฬิกาเพื่อให้น้ำกระจายได้เต็มที่และสม่ำเสมอ

การอบ: เช็ดสไลด์ที่ผ่านการบำบัดให้แห้งเพื่อกำจัดแบคทีเรียบนสไลด์

การย้อมสี: หยดน้ำยา Coomassie Brilliant Blue (เป็นพิษ ใช้งานโดยสวมถุงมือ) ลงบนสไลด์ ทำให้หยดไปปกคลุมคราบแบคทีเรีย และปล่อยทิ้งไว้นานกว่า 15 วินาที

การล้าง: ล้างน้ำยา Coomassie Brilliant Blue ส่วนเกินออกโดยใช้น้ำไหลช้าๆ ระวังอย่าล้างคราบจุลินทรีย์โดยตรงเพื่อหลีกเลี่ยงการชะล้างออกไป

การสังเกต: วางสไลด์บนแท่นกล้องจุลทรรศน์ หยดน้ำมันลงบนแผ่นแบคทีเรีย จากนั้นสังเกตด้วยเลนส์จุ่มน้ำมัน

info-745-360

ประกอบด้วยกระบวนการรูปภาพ 8 ขั้นตอน ได้แก่ "การสไลด์และทำให้แห้ง" "หยดน้ำปราศจากเชื้อ" "การเก็บตัวอย่าง" "การกวน" "การอบ" "การย้อมสี" "การล้าง" และ "การสังเกต"

แสดงบาซิลลัสที่มีรูปร่างคล้ายแท่ง-จำนวนมาก

ผลของการยับยั้งการทำงานของแบคทีเรีย แหล่งกำเนิดรังสีคือเลเซอร์อัลตราไวโอเลต-โซลิด-สเตตพัลส์ไกล-ขนาด 222 นาโนเมตรที่พัฒนาขึ้นในงานนี้ โดยมีเส้นสเปกตรัมน้อยกว่า 0.1 นาโนเมตร การดำเนินการทดลองทั้งหมดดำเนินการในห้องปลอดเชื้อ เครื่องมือทดลองจะถูกฆ่าเชื้อโดยใช้เครื่องฆ่าเชื้อแรงดันสูง- และโต๊ะทำงานจะถูกฉายรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นเวลา 1 ชั่วโมงก่อนการทดลองเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของแบคทีเรียจากสิ่งแวดล้อม คิวเวตต์ถูกปิดผนึกหลังจากวางสารแขวนลอยของแบคทีเรียเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสสารแขวนลอยกับอากาศภายนอกโดยตรง ตลอดการทดลอง แบคทีเรียจะอยู่ในของเหลวที่เป็นสารอาหารเพื่อหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการทดลองที่เกิดจากการตายตามธรรมชาติ นำตัวอย่างสารแขวนลอย Escherichia coli และ Bacillus จำนวน 1 มล. ที่มีความเข้มข้นจำนวนหนึ่ง แล้วนำไปใส่ในคิวเวตต์ที่มีการส่งผ่านสูงในช่วง-คลื่นอัลตราไวโอเลตช่วงสั้น เปิดเลเซอร์ และด้วยการปรับกำลังเอาต์พุตเลเซอร์และตำแหน่งการวางคิวเวตต์ การฉายรังสีของเลเซอร์ 222 นาโนเมตรบนคิวเวตต์จะอยู่ที่ 0.1mW/cm² ใช้เลเซอร์ 222 นาโนเมตร 0.1mW/cm² เพื่อฉายรังสีตัวอย่าง Escherichia coli และ Bacillus สำหรับระยะเวลาการฉายรังสีที่แตกต่างกัน รูปที่ 5.27 (a) แสดงเลเซอร์ 222 นาโนเมตรที่ส่งผ่านแนวตั้งผ่านสารแขวนลอย Escherichia coli ตัวอย่างควบคุมและตัวอย่างที่ได้รับรังสีจะถูกเพาะเลี้ยงต่อไปอีก 24 ชั่วโมง และการกระจายตัวของแบคทีเรียที่ไม่ได้รับการฉายรังสีและฉายรังสีจะแสดงในรูปที่ 5.27 (b) และ (c) วิธีการนับแผ่นวุ้นสารอาหารใช้เพื่อระบุจำนวนแบคทีเรียของเชื้อ Escherichia coli ในกลุ่มควบคุมและหลังการฉายรังสี เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของข้อมูลการทดลอง แต่ละตัวอย่างจะถูกทำซ้ำ 3 ครั้งภายใต้ปริมาณการฉายรังสีเท่ากัน และนำค่าเฉลี่ยมา

500W far uvc 222nm

(a) สารแขวนลอย Escherichia coli ภายใต้การฉายรังสี;

(b) การแพร่กระจายของ Escherichia coli หลังจากการฉายรังสี 0 วินาที, 10 วินาที และ 20 วินาที โดยจำนวนโคโลนีบนจานลดลงเมื่อเวลาการฉายรังสีเพิ่มขึ้น

(c) การแพร่กระจายของบาซิลลัสหลังจากการฉายรังสี 0 วินาที, 30 วินาที และ 60 วินาที โดยจำนวนโคโลนีบนจานลดลงตามเวลาการฉายรังสีที่เพิ่มขึ้น

ผลการทดสอบแสดงไว้ในตารางที่ 5.1 เมื่อเลเซอร์ 222 นาโนเมตรฉายรังสีสารแขวนลอย Escherichia coli เป็นเวลา 10 วินาที (1mJ/cm²) อัตราการหยุดทำงานจะอยู่ที่ 90.7% เป็นเวลา 15 วินาที (1.5mJ/cm²) อัตราการหยุดใช้งานคือ 96.9%; และสำหรับ 20 วินาที (2mJ/cm²) อัตราการหยุดใช้งานจะสูงถึง 100% เมื่อเลเซอร์ 222 นาโนเมตรฉายรังสีสารแขวนลอยของบาซิลลัสเป็นเวลา 30 วินาที (3 เมกะจูล/ซม.²) อัตราการหยุดทำงานคือ 88.4% สำหรับ 45 วินาที (4.5mJ/cm²) อัตราการปิดใช้งานจะสูงถึง 98.6%; และสำหรับ 60 วินาที (6mJ/cm²) อัตราการหยุดใช้งานจะสูงถึง 100% การศึกษาเชิงทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าการฉายรังสีด้วยเลเซอร์พัลส์-อัลตราไวโอเลตอัลตราไวโอเลต 222 นาโนเมตรที่ปริมาณ 2mJ/cm² และ 6mJ/cm² สามารถยับยั้งเชื้อ Escherichia coli และ Bacillus ได้อย่างมีประสิทธิภาพตามลำดับ จะเห็นได้จากการทดลองนี้และรายงานวรรณกรรมอื่นๆ ว่าปริมาณการฉายรังสีที่จำเป็นสำหรับการยับยั้ง Bacillus ด้วยแสงอัลตราไวโอเลตนั้นมากกว่าปริมาณรังสีสำหรับ Escherichia coli เหตุผลก็คือปริมาณการฉายรังสีที่จำเป็นสำหรับการยับยั้งแบคทีเรียและไวรัสด้วยแสงอัลตราไวโอเลตนั้นส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เช่น ขนาดของจุลินทรีย์ ความหนาของเยื่อหุ้มเซลล์ (ผนัง) และโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก (สายเดี่ยว-หรือสายคู่-) โดยทั่วไป ยิ่งจุลินทรีย์มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีเยื่อหุ้มเซลล์หนาขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งต้องการปริมาณรังสีมากขึ้นเท่านั้น จุลินทรีย์ที่มีโครงสร้างเกลียวคู่-มีความสามารถในการซ่อมแซมได้ดีกว่าจุลินทรีย์ที่มีโครงสร้างเกลียวเดี่ยว- ดังนั้นจึงต้องมีการฉายรังสีเพิ่มขึ้นด้วย ทั้งบาซิลลัสและเอสเชอริเคีย โคไลมีโครงสร้างเกลียวคู่- แต่ขนาดและความหนาของผนังเซลล์ของบาซิลลัสอยู่ที่ (1.0~1.2) นาโนเมตร × (3.0~5.0) นาโนเมตร และ 20~80 นาโนเมตร ตามลำดับ ในขณะที่ของเอสเชอริเชีย โคไลมีเพียง (0.5~0.8) นาโนเมตร × (1.0~3.0) นาโนเมตร และ 11 นาโนเมตร ดังนั้นปริมาณรังสีอัลตราไวโอเลตที่จำเป็นในการยับยั้ง Bacillus จึงมากกว่าปริมาณรังสีสำหรับ Escherichia coli