杨漫君a，陈维捷a，李佼洋b，蔡志岗b
【摘 要】摘 要：采用光谱分析法，定量研究了各类防晒霜的防晒性能，覆盖UVA和UVB 2个波段，从物理防晒和化学防晒两方面研究其相关机制及防晒效果，并对防晒霜进行紫外照射，通过测量样品反射率及透射率研究其防晒效果随时间的变化. 实验表明：所测样品的防晒机制均以物理防晒为主、化学防晒为辅，且不同防晒霜样品防护能力变化率均存在突变点，大多对UVB具有较强的防护作用. 实验也表明光谱分析是判断防晒的防晒效果的有效方法. 【期刊名称】物理实验
【年(卷),期】2016(036)004
铍青铜热处理【总页数】5
【关键词】防晒霜；物理防晒；化学防晒；光谱分析；持久性
过量的太阳辐射为人体健康带来一定的危害，长时间接受阳光的暴晒可能会导致皮肤烧伤、致癌等健康问题，防晒霜在一定程度上可以防止太阳辐射对皮肤的影响[1]. 市面上存在种类繁多的防晒霜，品质参差不齐. 为更好对防晒霜的防晒性能进行评估，有必要对防晒霜的光谱特性进行探究[2].
本文采用光谱分析技术对防晒霜进行防晒效果评估，该方法具有速度快、效果好、成本低等优点[3-5]. 本文采用光谱仪对各类防晒霜涂片进行试验，测定其反射率、透射率等相关曲线，以对比分析不同种类防晒霜的特性.
1 实验原理
防晒霜防晒机制分为物理防晒(隔离)及化学防晒(吸收)[6]. 反射率变化实际体现的是物理防晒(隔离部分)的防晒能力. 样品的透过率变化实际表现的是样品的综合防晒能力. 在防晒霜持久性评估中，使用紫外光源照射防晒霜，加速防晒霜的化学作用，样品的透过率变化实际体现的是其化学防晒体系随紫外线灯照射时间的变化. 物理防晒，相当于在皮肤上涂上1层隔离分子，紫外线照射到皮肤上，会被这层分子反射. 化学防晒，也是利用1层分子覆盖在皮肤上，只不过这层分子会吸收紫外线，发生光降解，进而阻止紫外伤害皮肤[3-4].
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根据防晒霜的防晒特性，对防晒霜的防晒性能定量分析，其具体内容如下：利用光谱连续的汞灯作为紫外光源对样品持续照射，在开始时刻的透射率为Tbegin，假设在结束时，防晒霜的化学防晒能力已完全消耗，测得此时其透射率为Tend. 对此，定义2个指数Ac和Ap，分别代表化学防晒能力和物理防晒能力，则
Ac=ΔT=Tend-Tbegin
Ap=1-Tend
实验采用美国海洋光学的光纤光谱仪进行测试. 类反射实验通过测定白板和在白板上涂覆防晒霜的光强，得到反射曲线，反射率越高防晒霜的物理防晒效果越好. 透射实验通过测定透过防晒霜前后的光强，确定防晒霜的透过率，透过率越低防晒霜的整体防晒效果越好.
2 实 验
2.1 实验条件
采用汞灯、海洋光学光纤光谱仪、计算机等设备对防晒霜涂片(大宝、lchear、露得清、媚点、蜜妮、水密码、sofina、新碧、正合堂及植物之乡等11款)进行探究.
2.2 实验内容
将不同防晒霜涂覆在基片上，使其呈半透明状，利用光纤光谱仪测得反射曲线和透射曲线，获得不同防晒霜的光谱图，采用光谱分析法，研究不同防晒霜防晒性能，并且以涂抹防晒霜后的时间为变量，探索防晒霜使用时间对其防晒效果影响. (UVB：290～320 nm；UVA：320～400 nm)
2.3 实验结果
2.3.1 反射光谱分析
测量不同样品加白板在不同波长下的相对光强及反射率(与参考值对比)，结果如图1所示.
由图1可见：所有样品在紫外波段的反射率均在88%以上，说明物理防晒机制在防晒霜的防晒机制中普遍占据较大部分；除lchear(bb霜)外，其他样品的反射率曲线区别不显著；在380～400 nm(UVA与可见光交界)波段所有样品的反射率均变化明显，说明防晒霜的物理防晒机制对紫外波长针对性显著.
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为排除样品在某一波段的实验误差对结果造成影响，选择样品在UVA/UVB波段的平均反射率进行计算，其结果如图2所示，图中样品1～11分别代表大宝010、大宝190、lchear、露得清、媚点、蜜妮、水密码、sofina、新碧、正合堂、植物之乡.
从图2可以看出，在反射光谱部分，样品在UVA/UVB波段反射均值差异不明显，且无明显的规律性；从数量上进行考虑，UVA/UVB波段反射均值基本一致，而多数样品对UVA的化学防护效果略好于UVB.
将紫外波段划分为6个范围，分别为波段1(290～305 nm)，波段2(305～320 nm)，波段3(320～340 nm)，波段4(340～360 nm),波段5(360～380 nm)及波段6(380～400 nm)，测量不同样品分波段平均反射率，如图3所示.
在第2～5波段，即光谱范围为305～380 nm区间内大多数样品的反射率处于较小值；在第6波段(380～400 nm)所有样品的反射率均明显提高；也再次说明多数样品对UVA的化学防护效果略好于UVB.
2.3.2 透射光谱分析
对不同样品在不同波长下的相对光强及透射率(与参考值对比)进行测量，照射时间为10 min，结果如图4所示.
不同样品的透过率曲线差异性显著，且在不同波段的变化趋势差异性显著，说明不同样品的防晒能力差别较大；露得清、水密码的综合防晒能力表现突出，在整个紫外波段都保持在10%以内的透过率，其防晒能力最强；lchear、正合堂及大宝(010)的综合防晒能力表现较差，在整个紫外波段的透过率都在60%或以上，其防晒能力一般.
混合罐对同样品在UVA/UVB波段的平均透射率进行比较，如图5所示，图中样品1～10分别代表lchear、大宝190、大宝010、媚点、水密码、正合堂、植物之乡、sofina、花王、露得清.
分别在UVA和UVB波段读取最小透过率所对应的波长，其结果如图6～7所示，图中样品编号同于图5.dc偏置
对于所有样品，UVB波段下的透过率均明显小于UVA波段；多数样品在UVA/UVB波段下最小透过率的对应波长较为统一，UVB波段集中在305 nm左右(中心部分)，UVA波段集中在320 nm左右(UVA/UVB的交界处). 以上数据均说明样品对于UVB波段下的综合防护能力明
上路床显高于UVA波段. 而化学防晒又是针对UVA部分，说明物理防晒占主导，且主要针对UVB部分.
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