防晒霜中透反射检测方案(光纤光谱仪)

www.oceanoptics.cn Hotline： 400-623-2680A HALMA COMPANY 防晒霜的防晒指数 阳光，沙滩，海边，当你享受美景、放松身心的同时，您的皮肤也有可能同时受到太阳与海水的双重炙烤而被晒伤。晒伤不再仅仅是一件令人烦恼的事，它的危害已经被大家公认并熟知，比如加速皮肤老化再到皮肤癌等危害。而幸运的是，防晒霜的发明可以通过其防晒因子指数的不同来帮助皮肤不同程度地减轻太阳紫外线辐射危害。但是，其防晒因子到底代表什么含义?这些指标是如何测量的?而防晒霜能真正意义上地起到防晒用途吗?在这篇文章中，我们会帮助大家来回答这些问题。 紫外辐射 人眼对 380nm-780nm波段的光(大概就是彩虹颜色)非常敏感，太阳光中短波长段(低于380nm)的称之为紫外光。紫外光中小于320nm为UVA带，高能量的、高危险的 UVB 光从280nm-320nm， 更高能级的UVC带处于更低波段。 UVC 基本都被大气臭氧层吸收，但是 UVB 还是能到达地球表面，如下图图1. 图1.到达地球表面的太阳光谱，皮肤晒伤敏感度等信息。。(来自维基百科) 防晒指数(SPF) 每个人对太阳的曝晒抵抗能力各有差异，也跟每个人的皮肤抵抗能力有关。对于浅色皮肤、红头发、蓝眼睛的人来说，在太阳下暴晒5分钟就有可能晒伤，但是对于黑皮肤、黑头发的人来说，就不会是这样。使用防晒霜，通过它的防晒功能，，可以让人们可以更长时间地在强日晒条件下工作或生活。 SPF20 的防晒霜，可以帮助北欧人增加 20-100分钟的海边暴晒时间。根据您的皮肤类型选择使用 SPF防晒霜，皮肤专家推荐每两个小时涂抹一次防晒霜，以达到持续防晒效果。 在过去，防晒指数的测量主要通过以下方法进行：志愿者将小部分皮肤暴露在持续能量增加的UV 灯下，部分使用防晒霜保护，部分不适用。通过计算有无防晒霜条件下的暴晒时间比值，来判定防晒霜的防晒指数。这种方法不仅会给志愿者带来疼痛，而且大家现在也都清楚皮肤暴露在 UV 辐射下的伤害。 仪器测量防晒指数。再一次证明了光谱技术是在这一领域应用的最佳解决方案。防晒霜通过吸收或者反射 UV 光达到防晒的效果。防晒霜的白色成分，比如说 Ti02 用在高防晒指数的防晒霜中，主要是通过反射的方式进行防晒。另外其他成分，比如苯甲酮，能吸收一定的 UV 辐射来达到防晒的效果。防晒指数的测量，就是判定透过防晒霜还有多少比例的UV 光到达皮肤。 在使用光谱的方法测量 SPF 之前，我们通过三种不同的方法对样品进行前处理。溶液法处理中，防晒霜中的有效成分会溶解在相应的溶剂中，然后通过标准的吸收测量装置进行透过率测试。然而，很多固体成分容易被该测量方法忽视掉。另外，防晒霜的薄膜可以通过见答案的沉积固定到透明支架上，从而可以测量防晒霜整体的透过吸收性能。 事实上，我们现实中发现很难对防晒霜进行薄膜前处理和测试。 第三个方法是将防晒霜涂抹在外科胶带上(比如3M Transpore)，然后固定到显微镜平台上。这种方法虽然不常用，但是这是最有效的方法将防晒霜固定到样品支架上。防晒霜在胶带上的涂抹厚度大概为1-2mg/cm2，与推荐皮肤使用的防晒霜量基本一致。 图2：将涂有防晒霜的样品支架固定到显微镜平台中央，进行测试 UV 透过率。UV 灯使用吏灯 (DH-2000BAL)，支架使用 ACH-CUV-VAR 棱镜支架，固定样品支架和积分球。背景采集是应用空白的胶带样品，光谱仪使用 Flame 光谱仪。 涂抹有薄层防晒霜的外科胶带对 UV 光有散射，因此准直透镜必须要使用。另外使用积分球，同时收集透射光和散射光是最佳的选择。 同样的测试条件和测试环境(空样品支架)对整个测量系统进行参考测量，测量的结果作为测试中的reference. 薄层防晒霜样品固定到样品支架上，整个样品支架烘干60mins， 并称重。烘干后的样品进行透射测试，获得的透射光谱作为100%的参考光谱，未烘干的防西霜样品作为测量目标进行实际测量。图3为不同样品的UV 透射光谱。 图3，不同防晒指数的防晒霜 UV 透射光谱 计算防晒指数 透射光谱(图3)显示了到达皮肤的 UV 辐射比例。然而，不是所有的 UV 波段危害是不一样的，有些波段比其他波段危害性更大，这与与达皮肤表面的光强和比例，如图1中的红线部分。比如说，300-320nm 波段的UV 光是危害比较大的，所以这就是说基本所有的防晒霜都基本吸收这个波段的 UV 光。防晒指数是指在没有使用防晒霜条件下整个晒伤危害(图1中对红线部分进行积分测量)与使用―了防晒霜之后减少的晒伤危害(对图3中透过率曲线的积分值乘以图1中红线值)，计算结果如下图表 1. 表1.6中防晒霜营养品的SPF值 结论 通过测量，防晒霜对防晒还是非常有效的，也基本都在品牌承诺的范围内。有趣的是，品牌A的防晒指数都是承诺指数的3-4倍，但是“Baby”防晒霜的防晒指数没有那么高。 表1.6该装置还可以用来测试纤维或者其他材料的防防指数。 海洋光学亚洲蔚海光学仪器(上海)有限公司Ocean Optics AsiaOcean Optics (Shanghai) Co.， Ltd. 防晒霜的防晒指数阳光，沙滩，海边，当你享受美景、放松身心的同时，您的皮肤也有可能同时受到太阳与海水的双重炙烤而被晒伤。晒伤不再仅仅是一件令人烦恼的事，它的危害已经被大家公认并熟知，比如加速皮肤老化再到皮肤癌等危害。而幸运的是，防晒霜的发明可以通过其防晒因子指数的不同来帮助皮肤不同程度地减轻太阳紫外线辐射危害。但是，其防晒因子到底代表什么含义？这些指标是如何测量的？而防晒霜能真正意义上地起到防晒用途吗？在这篇文章中，我们会帮助大家来回答这些问题。紫外辐射人眼对380nm-780nm波段的光（大概就是彩虹颜色）非常敏感，太阳光中短波长段（低于380nm）的称之为紫外光。紫外光中小于320nm为UVA带，高能量的、高危险的UVB光从280nm-320nm，更高能级的UVC带处于更低波段。UVC基本都被大气臭氧层吸收，但是UVB还是能到达地球表面，如下图图1.图1. 到达地球表面的太阳光谱，皮肤晒伤敏感度等信息。（来自维基百科） 防晒指数（SPF）每个人对太阳的曝晒抵抗能力各有差异，也跟每个人的皮肤抵抗能力有关。对于浅色 皮肤、红头发、蓝眼睛的人来说，在太阳下暴晒5分钟就有可能晒伤，但是对于黑皮肤、黑头发的人来说，就不会是这样。使用防晒霜，通过它的防晒功能，可以让人们可以更长时间地在强日晒条件下工作或生活。SPF20的防晒霜，可以帮助北欧人增加20-100分钟的海边暴晒时间。根据您的皮肤类型选择使用SPF防晒霜，皮肤专家推荐每两个小时涂抹一次防晒霜，以达到持续防晒效果。 在过去，防晒指数的测量主要通过以下方法进行：志愿者将小部分皮肤暴露在持续能量增加的UV灯下，部分使用防晒霜保护，部分不适用。通过计算有无防晒霜条件下的暴晒时间比值，来判定防晒霜的防晒指数。这种方法不仅会给志愿者带来疼痛，而且大家现在也都清楚皮肤暴露在UV辐射下的伤害。仪器测量防晒指数。再一次证明了光谱技术是在这一领域应用的最佳解决方案。防晒霜通过吸收或者反射UV光达到防晒的效果。防晒霜的白色成分，比如说TiO2用在高防晒指数的防晒霜中，主要是通过反射的方式进行防晒。另外其他成分，比如苯甲酮，能吸收一定的UV辐射来达到防晒的效果。防晒指数的测量，就是判定透过防晒霜还有多少比例的UV光到达皮肤。 在使用光谱的方法测量SPF之前，我们通过三种不同的方法对样品进行前处理。溶液法处理中，防晒霜中的有效成分会溶解在相应的溶剂中，然后通过标准的吸收测量装置进行透过率测试。然而，很多固体成分容易被该测量方法忽视掉。另外，防晒霜的薄膜可以通过见答案的沉积固定到透明支架上，从而可以测量防晒霜整体的透过吸收性能。事实上，我们现实中发现很难对防晒霜进行薄膜前处理和测试。 第三个方法是将防晒霜涂抹在外科胶带上（比如3M Transpore），然后固定到显微镜平台上。这种方法虽然不常用，但是这是最有效的方法将防晒霜固定到样品支架上。防晒霜在胶带上的涂抹厚度大概为1-2mg/cm2，与推荐皮肤使用的防晒霜量基本一致。图2：将涂有防晒霜的样品支架固定到显微镜平台中央，进行测试UV透过率。UV灯使用氘灯（DH-2000BAL），支架使用ACH-CUV-VAR棱镜支架，固定样品支架和积分球。背景采集是应用空白的胶带样品，光谱仪使用Flame光谱仪。 涂抹有薄层防晒霜的外科胶带对UV光有散射，因此准直透镜必须要使用。另外使用积分球，同时收集透射光和散射光是最佳的选择。 同样的测试条件和测试环境（空样品支架）对整个测量系统进行参考测量，测量的结果作为测试中的reference。 薄层防晒霜样品固定到样品支架上，整个样品支架烘干60mins，并称重。烘干后的样品进行透射测试，获得的透射光谱作为100%的参考光谱，未烘干的防晒霜样品作为测量目标进行实际测量。图3为不同样品的UV透射光谱。 图3，不同防晒指数的防晒霜UV透射光谱 计算防晒指数透射光谱（图3）显示了到达皮肤的UV辐射比例。然而，不是所有的UV波段危害是不一样的，有些波段比其他波段危害性更大，这与到达皮肤表面的光强和比例，如图1中的红线部分。比如说，300-320nm波段的UV光是危害比较大的，所以这就是说基本所有的防晒霜都基本吸收这个波段的UV光。防晒指数是指在没有使用防晒霜条件下整个晒伤危害（图1中对红线部分进行积分测量）与使用 了防晒霜之后减少的晒伤危害（对图3中透过率曲线的积分值乘以图1中红线值），计算结果如下图表1. 表1.6中防晒霜营养品的SPF值结论通过测量，防晒霜对防晒还是非常有效的，也基本都在品牌承诺的范围内。有趣的是，品牌A的防晒指数都是承诺指数的3-4倍，但是“Baby”防晒霜的防晒指数没有那么高。表1.6 该装置还可以用来测试纤维或者其他材料的防晒指数。