Apie infraraudonąją spinduliuotę

Iš infraraudonosios spinduliuotės tyrimo istorijos

Infraraudonoji spinduliuotė arba šiluminė spinduliuotė nėra XX ar XXI amžiaus atradimas. Infraraudonąją spinduliuotę 1800 metais atrado anglų astronomas W. Herschelis. Jis atrado, kad „maksimali šiluma“ slypi už raudonos spalvos matoma spinduliuotė. Šis tyrimas buvo infraraudonosios spinduliuotės tyrimo pradžia. Daugelis žinomų mokslininkų įdėjo galvą į šios srities tyrimus. Tai tokie vardai kaip: vokiečių fizikas Vilhelmas Wienas(Vienos dėsnis), vokiečių fizikas Maksas Plankas(Planko formulė ir konstanta), škotų mokslininkas Džonas Leslis(šilumos spinduliuotės matavimo prietaisas – Leslie kubas), vokiečių fizikas Gustavas Kirchhofas(Kirchhoffo radiacijos dėsnis), austrų fizikas ir matematikas Josefas Stefanas ir austrų fizikas Stefanas Ludwigas Boltzmannas(Stefano-Boltzmanno įstatymas).

Žinių apie šiluminę spinduliuotę panaudojimas ir pritaikymas šiuolaikiniuose šildymo įrenginiuose išryškėjo tik šeštajame dešimtmetyje. SSRS spindulinio šildymo teorija buvo sukurta G. L. Polyak, S. N. Shorin, M. I. Kissin, A. A. Sander darbuose. Nuo 1956 m. SSRS buvo parašyta arba išversta į rusų kalbą daug techninių knygų šia tema ( bibliografija). Dėl energijos išteklių kainų pokyčių ir kovos už energijos vartojimo efektyvumą ir energijos taupymą, šiuolaikiniai infraraudonųjų spindulių šildytuvai plačiai naudojami buitiniams ir pramoniniams pastatams šildyti.

Saulės spinduliuotė – natūrali infraraudonoji spinduliuotė

Garsiausias ir reikšmingiausias natūralus infraraudonųjų spindulių šildytuvas yra Saulė. Iš esmės tai yra pažangiausias gamtoje žmonijai žinomas šildymo būdas. Viduje saulės sistema Saulė yra galingiausias šiluminės spinduliuotės šaltinis, lemiantis gyvybę Žemėje. Esant saulės paviršiaus temperatūrai apie 6000 tūkst didžiausia spinduliuotė atsiranda esant 0,47 µm(atitinka gelsvai baltą). Saulė yra daug milijonų kilometrų atstumu nuo mūsų, tačiau tai netrukdo jai perduoti energijos per visą šią didžiulę erdvę, praktiškai jos (energijos) nesuvartojus, nešildant (erdvės). Priežastis ta, kad saulės infraraudonieji spinduliai kosmose sklinda ilgą kelią ir praktiškai nepraranda energijos. Kai spindulių kelyje susiduria su bet kokiu paviršiumi, jų energija, absorbuojama, virsta šiluma. Žemė, kurią nukenčia saulės spinduliai, ir kiti objektai, kuriuos taip pat veikia saulės spinduliai, yra šildomi tiesiogiai. O žemė ir kiti Saulės šildomi objektai savo ruožtu išskiria šilumą mus supančiam orui ir taip jį šildo.

Tiek saulės spinduliuotės galia žemės paviršiuje, tiek jos spektrinė sudėtis labiausiai priklauso nuo Saulės aukščio virš horizonto. Skirtingi saulės spektro komponentai per žemės atmosferą praeina skirtingai.
Žemės paviršiuje saulės spinduliuotės spektras turi sudėtingesnę formą, kuri yra susijusi su absorbcija atmosferoje. Visų pirma, jame nėra aukšto dažnio ultravioletinės spinduliuotės dalies, kuri yra kenksminga gyviems organizmams. Prie išorinės žemės atmosferos ribos saulės spinduliuotės energijos srautas yra 1370 W/m²; (saulės konstanta), o didžiausia spinduliuotė atsiranda esant λ = 470 nm (Mėlyna spalva). Žemės paviršių pasiekiantis srautas yra žymiai mažesnis dėl absorbcijos atmosferoje. Palankiausiomis sąlygomis (saulė savo zenite) neviršija 1120 W/m²; (Maskvoje, vasaros saulėgrįžos metu - 930 W/m²), o didžiausia spinduliuotė atsiranda esant λ = 555 nm(žalia-geltona), kuris atitinka geriausią akių jautrumą ir tik ketvirtadalis šios spinduliuotės atsiranda ilgosios bangos spinduliuotės srityje, įskaitant antrinę spinduliuotę.

Tačiau saulės spinduliuotės energijos pobūdis visiškai skiriasi nuo spinduliuotės energijos, kurią skleidžia infraraudonųjų spindulių šildytuvai, naudojami patalpų šildymui. Saulės spinduliuotės energiją sudaro elektromagnetinės bangos, kurių fizinės ir biologinės savybės labai skiriasi nuo įprastų infraraudonųjų spindulių šildytuvų sklindančių elektromagnetinių bangų savybių, ypač saulės spinduliuotės baktericidinių ir gydomųjų (helioterapinių) savybių spinduliuotėje visiškai nėra. šaltiniai su žema temperatūra. Ir vis dėlto infraraudonųjų spindulių šildytuvai suteikia tą patį šiluminis efektas, kaip Saulė, būdama patogiausia ir ekonomiškiausia iš visų galimų šilumos šaltinių.

Infraraudonųjų spindulių prigimtis

Nuostabus vokiečių fizikas Maksas Plankas, tirdamas šiluminę spinduliuotę (infraraudonąją spinduliuotę), atrado jos atominę prigimtį. Šiluminė spinduliuotė- Tai elektromagnetinė radiacija, skleidžiami kūnų ar medžiagų ir atsirandantys dėl savo vidinės energijos, dėl to, kad kūno ar medžiagos atomai veikiami šilumos juda greičiau, o kietos medžiagos atveju vibruoja greičiau, lyginant su pusiausvyra. valstybė. Šio judėjimo metu atomai susiduria, o susidūrę juos sužadina smūgis, o po to skleidžiamos elektromagnetinės bangos.
Visi objektai nuolat skleidžia ir sugeria elektromagnetinę energiją. Ši spinduliuotė yra nuolatinio elementarių įkrautų dalelių judėjimo materijoje pasekmė. Vienas iš pagrindinių klasikinės elektromagnetinės teorijos dėsnių teigia, kad įkrauta dalelė, judanti su pagreičiu, skleidžia energiją. Elektromagnetinė spinduliuotė (elektromagnetinės bangos) – erdvėje sklindančio elektromagnetinio lauko trikdymas, tai yra laiku kintantis periodinis elektromagnetinis signalas erdvėje, susidedantis iš elektrinių ir magnetinių laukų. Tai šiluminė spinduliuotė. Šiluminėje spinduliuotėje yra įvairaus bangos ilgio elektromagnetinių laukų. Kadangi atomai juda esant bet kokiai temperatūrai, visų kūnų temperatūra yra aukštesnė už absoliutaus nulio temperatūrą (-273°С), išskiria šilumą. Šiluminės spinduliuotės elektromagnetinių bangų energija, tai yra spinduliuotės stiprumas, priklauso nuo kūno temperatūros, jo atominės ir molekulinės sandaros, taip pat nuo kūno paviršiaus būklės. Šiluminė spinduliuotė atsiranda visais bangų ilgiais – nuo ​​trumpiausios iki itin ilgos, tačiau atsižvelgiama tik į tą praktinės svarbos šiluminę spinduliuotę, kuri atsiranda bangų ilgių diapazone: λ = 0,38 – 1000 µm(matomojoje ir infraraudonojoje elektromagnetinio spektro dalyse). Tačiau ne visa šviesa turi šiluminės spinduliuotės charakteristikas (pavyzdžiui, liuminescenciją), todėl pagrindiniu šiluminės spinduliuotės diapazonu galima laikyti tik infraraudonųjų spindulių spektrą. (λ = 0,78–1000 µm). Taip pat galite pridėti: sekciją su bangos ilgiu λ = 100 – 1000 µm, šildymo požiūriu – neįdomu.

Taigi šiluminė spinduliuotė yra viena iš elektromagnetinės spinduliuotės formų, atsirandančių dėl vidinės kūno energijos ir turinčios nenutrūkstamą spektrą, tai yra, ji yra elektromagnetinės spinduliuotės dalis, kurios energija, sugerta, sukelia šiluminį efektą. . Šiluminė spinduliuotė būdinga visiems kūnams.

Visi kūnai, kurių temperatūra aukštesnė už absoliutų nulį (-273°C), net jei jie nešviečia matoma šviesa, yra infraraudonųjų spindulių šaltinis ir skleidžia nenutrūkstamą infraraudonųjų spindulių spektrą. Tai reiškia, kad spinduliuotėje yra visų be išimties dažnių bangų, ir kalbėti apie spinduliuotę prie kokios nors konkrečios bangos yra visiškai beprasmiška.

Pagrindinės įprastinės infraraudonosios spinduliuotės sritys

Šiandien nėra vieningos infraraudonosios spinduliuotės skirstymo į sudedamąsias sritis (sritis) klasifikacijos. Tikslinėje techninėje literatūroje yra daugiau nei tuzinas infraraudonosios spinduliuotės srities padalijimo į komponentines sritis schemų, ir jos visos skiriasi viena nuo kitos. Kadangi visų tipų šiluminė elektromagnetinė spinduliuotė yra tos pačios prigimties, spinduliuotės klasifikavimas pagal bangos ilgį, atsižvelgiant į jų sukeliamą efektą, yra tik sąlyginis ir daugiausia priklauso nuo aptikimo technologijos skirtumų (spinduliavimo šaltinio tipo, skaitiklio tipo, jo jautrumo, ir kt.) ir spinduliuotės matavimo technikoje. Matematiškai, naudojant formules (Planck, Wien, Lambert ir kt.), taip pat neįmanoma nustatyti tikslių regionų ribų. Norint nustatyti bangos ilgį (maksimalią spinduliuotę), yra dvi skirtingos formulės (temperatūra ir dažnis), kurios duoda skirtingus rezultatus, apytiksliai skiriasi 1,8 kartų (tai yra vadinamasis Wien'o poslinkio dėsnis) ir plius, visi skaičiavimai atliekami absoliučiai JUODAM KŪNAI (idealizuotam objektui), kurio realybėje nėra. Tikri gamtoje aptinkami kūnai nepaklūsta šiems dėsniams ir vienu ar kitu laipsniu nuo jų nukrypsta. Informaciją ESSO kompanija paėmė iš Rusijos ir užsienio mokslininkų techninės literatūros" data-lightbox="image26" href="images/26.jpg" title="Išplėsti infraraudonosios spinduliuotės sritis">!}
Tikrų kūnų spinduliuotė priklauso nuo serijos specifines savybes korpusas (paviršiaus būklė, mikrostruktūra, sluoksnio storis ir kt.). Tai taip pat yra priežastis, kodėl skirtingi šaltiniai nurodo visiškai skirtingas radiacijos regionų ribų vertes. Visa tai rodo, kad temperatūra turi būti naudojama elektromagnetinei spinduliuotei apibūdinti labai atsargiai ir tam tikro dydžio tikslumu. Dar kartą pabrėžiu, kad skirstymas labai savavališkas!!!

Pateiksime infraraudonųjų spindulių srities sąlyginio padalijimo pavyzdžius (λ = 0,78–1000 µm)į atskiras sritis (informacija paimta tik iš Rusijos ir užsienio mokslininkų techninės literatūros). Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, koks įvairus yra šis padalinys, todėl neturėtumėte prisirišti prie nė vieno iš jų. Jums tereikia žinoti, kad infraraudonųjų spindulių spektrą galima suskirstyti į kelias dalis nuo 2 iki 5. Regionas, kuris yra arčiau matomo spektro, paprastai vadinamas: artimas, artimas, trumpabangis ir tt Regionas, kuris yra arčiau mikrobangų spinduliavimo, yra toli, toli, ilgoji banga ir tt Pagal Vikipediją įprasta padalijimo schema atrodo taip: Netoli teritorija(Infraraudonųjų spindulių, NIR), Trumpųjų bangų regionas(trumpo bangos ilgio infraraudonieji spinduliai, SWIR), Vidutinės bangos sritis(vidutinio bangos ilgio infraraudonieji spinduliai, MWIR), Ilgo bangos ilgio sritis(Ilgo bangos ilgio infraraudonieji spinduliai, LWIR), Tolimas rajonas(Tolimųjų infraraudonųjų spindulių, FIR).

Infraraudonųjų spindulių savybės

Infraraudonieji spinduliai– Tai elektromagnetinė spinduliuotė, kurios prigimtis yra tokia pati kaip ir matoma šviesa, todėl jai taip pat galioja optikos dėsniai. Todėl, norėdami geriau įsivaizduoti šiluminės spinduliuotės procesą, turėtume nubrėžti analogiją su šviesos spinduliuote, kurią visi žinome ir galime stebėti. Tačiau nereikia pamiršti, kad infraraudonojoje spektro srityje esančių medžiagų optinės savybės (absorbcija, atspindys, skaidrumas, lūžis ir kt.) gerokai skiriasi nuo optinių savybių matomoje spektro dalyje. Būdingas infraraudonosios spinduliuotės bruožas yra tas, kad, skirtingai nuo kitų pagrindinių šilumos perdavimo tipų, nereikia perduoti tarpinės medžiagos. Oras, o ypač vakuumas, laikomas pralaidžiu infraraudoniesiems spinduliams, nors tai nėra visiškai tiesa su oru. Kai infraraudonoji spinduliuotė praeina per atmosferą (orą), pastebimas nedidelis šiluminės spinduliuotės susilpnėjimas. Taip yra dėl to, kad sausas ir švarus oras yra beveik skaidrus šilumos spinduliams, tačiau jei jame yra drėgmės garų pavidalu, susidaro vandens molekulės. (H2O), anglies dioksidas (CO 2), ozonas (O 3) ir kitos kietos arba skystos suspenduotos dalelės, atspindinčios ir sugeriančios infraraudonuosius spindulius, tampa ne visai skaidria terpe ir dėl to infraraudonosios spinduliuotės srautas yra išsklaidytas skirtingomis kryptimis ir susilpnėja. Paprastai sklaida infraraudonojoje spektro srityje yra mažesnė nei matomoje. Tačiau kai nuostoliai, kuriuos sukelia sklaida matomoje spektro srityje, yra dideli, jie yra reikšmingi ir infraraudonųjų spindulių srityje. Išsklaidytos spinduliuotės intensyvumas kinta atvirkščiai proporcingai ketvirtajai bangos ilgio galiai. Jis reikšmingas tik trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių srityje ir greitai mažėja ilgesnės bangos ilgio spektro dalyje.

Azoto ir deguonies molekulės ore nesugeria infraraudonosios spinduliuotės, o susilpnina ją tik dėl sklaidos. Pakibusios dulkių dalelės taip pat sukelia infraraudonosios spinduliuotės sklaidą, o sklaidos kiekis priklauso nuo dalelių dydžių ir infraraudonosios spinduliuotės bangos ilgio santykio; kuo didesnės dalelės, tuo didesnė sklaida.

Vandens garai, anglies dioksidas, ozonas ir kitos atmosferoje esančios priemaišos selektyviai sugeria infraraudonąją spinduliuotę. Pavyzdžiui, vandens garai labai stipriai sugeria infraraudonąją spinduliuotę per visą infraraudonųjų spindulių spektro sritį, o anglies dioksidas sugeria infraraudonąją spinduliuotę vidutinio infraraudonųjų spindulių srityje.

Kalbant apie skysčius, jie gali būti skaidrūs arba nepermatomi infraraudoniesiems spinduliams. Pavyzdžiui, kelių centimetrų storio vandens sluoksnis yra skaidrus matomai spinduliuotei ir nepermatomas infraraudoniesiems spinduliams, kurių bangos ilgis didesnis nei 1 mikronas.

Kietosios medžiagos(kūnai), savo ruožtu, daugeliu atvejų nepralaidūs šiluminei spinduliuotei, bet yra išimčių. Pavyzdžiui, silicio plokštelės, nepermatomos matomoje srityje, yra skaidrios infraraudonųjų spindulių srityje, o kvarcas, priešingai, yra permatomos šviesos spinduliuotei, bet nepermatomos šiluminiams spinduliams, kurių bangos ilgis didesnis nei 4 mikronai. Būtent dėl ​​šios priežasties kvarcinis stiklas nenaudojamas infraraudonųjų spindulių šildytuvuose. Paprastas stiklas, skirtingai nei kvarcinis stiklas, iš dalies yra skaidrus infraraudoniesiems spinduliams, jis taip pat gali sugerti nemažą infraraudonosios spinduliuotės dalį tam tikruose spektriniuose diapazonuose, tačiau neperduoda ultravioletinės spinduliuotės. Akmens druska taip pat yra skaidri šiluminei spinduliuotei. Metalai dažniausiai turi infraraudonosios spinduliuotės atspindžio koeficientą, kuris yra daug didesnis nei matomos šviesos, kuris didėja didėjant infraraudonosios spinduliuotės bangos ilgiui. Pavyzdžiui, aliuminio, aukso, sidabro ir vario atspindys, kai bangos ilgis yra apie 10 µm pasiekia 98% , kuris yra žymiai didesnis nei matomo spektro, ši savybė plačiai naudojama projektuojant infraraudonųjų spindulių šildytuvus.

Čia užtenka kaip pavyzdį pateikti įstiklintus šiltnamių karkasus: stiklas praktiškai praleidžia didžiąją saulės spinduliuotės dalį, o kita vertus, įkaitusi žemė skleidžia bangas. ilgas ilgis(apie 10 µm), kurio atžvilgiu stiklas elgiasi kaip nepermatomas kūnas. Dėl šios priežasties šiltnamių viduje temperatūra palaikoma ilgą laiką, daug aukštesnė už lauko oro temperatūrą, net ir pasibaigus saulės spinduliuotei.

Spindulinis šilumos perdavimas vaidina svarbų vaidmenį žmogaus gyvenime. Žmogus į aplinką perduoda šilumą, susidariusią fiziologinio proceso metu, daugiausia per spinduliavimo šilumos mainus ir konvekciją. Naudojant spindulinį (infraraudonųjų spindulių) šildymą, žmogaus kūno šilumos mainų spinduliuotės komponentas sumažėja dėl aukštesnės temperatūros, kuri atsiranda tiek šildymo įrenginio paviršiuje, tiek kai kurių vidinių atitvarų konstrukcijų paviršiuje, todėl, užtikrinant tą patį šilumos pojūtis, konvekciniai šilumos nuostoliai gali būti didesni, tie. Kambario temperatūra gali būti žemesnė. Taigi spinduliuotės šilumos mainai vaidina lemiamą vaidmenį formuojant žmogaus šiluminio komforto jausmą.

Kai žmogus yra infraraudonųjų spindulių šildytuvo diapazone, IR spinduliai per odą prasiskverbia į žmogaus kūną, o skirtingi odos sluoksniai skirtingai atspindi ir sugeria šiuos spindulius.

Su infraraudonaisiais spinduliais ilgųjų bangų spinduliuotė spindulių prasiskverbimas yra žymiai mažesnis, palyginti su trumpųjų bangų spinduliuotė. Odos audinyje esančios drėgmės sugerties gebėjimas yra labai didelis, o oda sugeria daugiau nei 90% kūno paviršių pasiekiančios spinduliuotės. Nerviniai receptoriai, kurie jaučia šilumą, yra išoriniame odos sluoksnyje. Sugerti infraraudonieji spinduliai sužadina šiuos receptorius, o tai sukelia žmogui šilumos jausmą.

Infraraudonieji spinduliai turi vietinį ir bendrą poveikį. Trumpųjų bangų infraraudonoji spinduliuotė, skirtingai nuo ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių, gali sukelti odos paraudimą švitinimo vietoje, kuris refleksiškai pasklinda 2-3 cm aplink apšvitintą vietą. Taip yra dėl to, kad išsiplečia kapiliarų kraujagyslės ir sustiprėja kraujotaka. Netrukus spinduliuotės vietoje gali atsirasti pūslė, kuri vėliau virsta šašu. Taip pat pataikius trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių spinduliai į regos organus, gali atsirasti katarakta.

Aukščiau išvardytos galimos poveikio pasekmės trumpųjų bangų IR šildytuvas, nereikėtų painioti su poveikiu ilgų bangų IR šildytuvas. Kaip jau minėta, ilgųjų bangų infraraudonieji spinduliai sugeriami pačiame odos sluoksnio viršuje ir sukelia tik paprastą šiluminį efektą.

Spindulinio šildymo naudojimas neturėtų kelti pavojaus žmogui ar sukurti nepatogaus mikroklimato patalpoje.

Spindulinis šildymas gali užtikrinti patogias sąlygas žemesnėje temperatūroje. Naudojant spindulinį šildymą, patalpų oras yra švaresnis, nes oro srauto greitis mažesnis, o tai sumažina dulkių taršą. Taip pat kaitinant nevyksta dulkių skilimas, nes ilgųjų bangų šildytuvo spinduliuojančios plokštės temperatūra niekada nepasiekia dulkėms skaidytis reikalingos temperatūros.

Kuo šaltesnis šilumos skleidėjas, tuo jis nekenksmingesnis žmogaus organizmui, tuo ilgiau žmogus gali išbūti šildytuvo veikimo zonoje.

Ilgas žmogaus buvimas šalia AUKŠTOS TEMPERATŪROS šilumos šaltinio (daugiau nei 300°C) kenkia žmogaus sveikatai.

Infraraudonųjų spindulių poveikis žmonių sveikatai.

Kaip žmogaus kūnas skleidžia infraraudonieji spinduliai, ir juos sugeria. IR spinduliai per odą prasiskverbia į žmogaus kūną, o skirtingi odos sluoksniai skirtingai atspindi ir sugeria šiuos spindulius. Ilgųjų bangų spinduliuotė į žmogaus kūną prasiskverbia žymiai mažiau, palyginti su trumpųjų bangų spinduliuotė. Drėgmė odos audinyje sugeria daugiau nei 90% kūno paviršių pasiekiančios spinduliuotės. Nerviniai receptoriai, kurie jaučia šilumą, yra išoriniame odos sluoksnyje. Sugerti infraraudonieji spinduliai sužadina šiuos receptorius, o tai sukelia žmogui šilumos jausmą. Trumpųjų bangų infraraudonoji spinduliuotė prasiskverbia į kūną giliausiai, sukeldama maksimalų jo įkaitinimą. Dėl šio poveikio didėja potencinė energija organizmo ląsteles, o jas paliks nesurištas vanduo, didėja specifinių ląstelių struktūrų aktyvumas, imunoglobulinų lygis, fermentų ir estrogenų aktyvumas, vyksta kitos biocheminės reakcijos. Tai taikoma visų tipų kūno ląstelėms ir kraujui. Tačiau Ilgalaikis trumpųjų bangų infraraudonųjų spindulių poveikis žmogaus organizmui yra nepageidautinas. Būtent šiuo turtu jis pagrįstas terminio apdorojimo efektas, plačiai naudojamas mūsų ir užsienio klinikų kineziterapijos kabinetuose, ir atkreipkite dėmesį, kad procedūrų trukmė yra ribota. Tačiau duomenys apribojimai netaikomi ilgųjų bangų infraraudonųjų spindulių šildytuvams. Svarbi savybė infraraudonoji spinduliuotė– spinduliavimo bangos ilgis (dažnis). Šiuolaikiniai tyrimai biotechnologijų srityje parodė, kad taip ilgųjų bangų infraraudonoji spinduliuotė turi išskirtinę reikšmę visų gyvybės formų vystymuisi Žemėje. Dėl šios priežasties jis dar vadinamas biogenetiniais spinduliais arba gyvybės spinduliais. Mūsų kūnas spinduliuoja pats ilgos infraraudonosios bangos, bet jį patį taip pat reikia nuolat maitinti ilgų bangų karštis. Jei ši spinduliuotė pradeda mažėti arba žmogaus kūnas ja nuolat nepasipildo, tada kūnas yra atakuojamas. įvairios ligos, žmogus greitai sensta bendro sveikatos pablogėjimo fone. Toliau infraraudonoji spinduliuotė normalizuoja medžiagų apykaitos procesą ir pašalina ligos priežastį, o ne tik jos simptomus.

Su tokiu šildymu galvos neskaudės nuo perkaitusio oro po lubomis sukelto tvankumo, kaip dirbant konvekcinis šildymas, - kai nuolat norisi atidaryti langą ir įsileisti gryno oro (išleisdamas įkaitusį orą).

Veikiant 70-100 W/m2 intensyvumo infraraudonąją spinduliuotę, organizme sustiprėja biocheminių procesų aktyvumas, dėl to pagerėja bendra žmogaus būklė. Tačiau yra standartai ir jų reikia laikytis. Yra saugaus buitinių ir pramoninių patalpų šildymo, medicininių ir kosmetinių procedūrų trukmės, darbo HOT dirbtuvėse standartai ir kt. Nepamirškite apie tai. At teisingas naudojimas infraraudonųjų spindulių šildytuvai – VISIŠKAI neturi neigiamo poveikio organizmui.

Infraraudonoji spinduliuotė, infraraudonieji spinduliai, infraraudonųjų spindulių savybės, infraraudonųjų šildytuvų spinduliavimo spektras

Infraraudonieji spinduliai, infraraudonieji spinduliai, infraraudonųjų spindulių savybės, infraraudonųjų spindulių SPEKTRAS Kaliningradas

ŠILDYTUVŲ SAVYBĖS ŠILDYTUVŲ SPINDULIAVIMO SPEKTRAS BANGNĖS ILGĖS ILGOS BANGOS VIDUTINĖS BANGOS TRUMPOJI BANGA ŠVIESUS TAMSIAI PILKA ŽENA SVEIKATAI POVEIKIS ŽMOGAUI Kaliningradas

Yra įvairių infraraudonųjų spindulių šaltinių. Šiuo metu jie yra Buitinė technika, automatikos sistemos, apsaugos sistemos, taip pat naudojami džiovinimui pramonės gaminiai. Infraraudonųjų spindulių šviesos šaltiniai, tinkamai naudojami, neveikia žmogaus organizmo, todėl produktai yra labai populiarūs.

Atradimų istorija

Daugelį amžių puikūs protai tyrinėjo šviesos prigimtį ir veikimą.

Infraraudonųjų spindulių šviesa buvo atrasta XIX amžiaus pradžioje, tyrinėjant astronomą W. Herschelį. Jo esmė buvo ištirti įvairių saulės zonų šildymo galimybes. Mokslininkas atnešė jiems termometrą ir stebėjo temperatūros padidėjimą. Šis procesas pastebėta, kai prietaisas palietė raudoną kraštą. V. Herschelis padarė išvadą, kad yra tam tikra spinduliuotė, kurios vizualiai nematyti, bet galima nustatyti naudojant termometrą.

Infraraudonieji spinduliai: taikymas

Jie yra plačiai paplitę žmogaus gyvenime ir buvo pritaikyti įvairiose srityse:

• Karyba. Šiuolaikinės raketos ir kovinės galvutės, galinčios savarankiškai nusitaikyti į taikinį, yra įrengtos naudojant infraraudonąją spinduliuotę.
• Termografija. Infraraudonoji spinduliuotė naudojama perkaitintoms arba peršalusioms vietoms tirti. Infraraudonųjų spindulių vaizdai taip pat naudojami astronomijoje dangaus kūnams aptikti.
• Gyvenimas Kurio eksploatacija yra skirta interjero daiktams ir sienoms šildyti, sulaukė didelio populiarumo. Tada jie išleidžia šilumą į erdvę.
• Nuotolinio valdymo pultas. Visi esami nuotolinio valdymo pultai televizoriams, krosnims, kondicionieriams ir kt. aprūpintas infraraudonaisiais spinduliais.
• Medicinoje infraraudonieji spinduliai naudojami įvairių ligų gydymui ir profilaktikai.

Pažiūrėkime, kur šie elementai naudojami.

Infraraudonųjų spindulių dujų degikliai

Įvairioms patalpoms šildyti naudojamas infraraudonųjų spindulių degiklis.

Iš pradžių buvo naudojamas šiltnamiams, garažams (t.y. negyvenamoms patalpoms). Tačiau šiuolaikinės technologijos leidžiama jį naudoti net butuose. Populiariai toks degiklis vadinamas saulės įrenginiu, nuo tada, kai jis įjungtas darbinis paviršiusįranga panaši saulės šviesa. Laikui bėgant tokie įrenginiai buvo pakeisti alyvos šildytuvai ir konvektoriai.

Pagrindinės funkcijos

Infraraudonųjų spindulių degiklis nuo kitų prietaisų skiriasi savo šildymo būdu. Šiluma perduodama žmonėms nepastebimomis priemonėmis. Ši savybė leidžia šilumai prasiskverbti ne tik į orą, bet ir į interjero daiktus, kurie vėliau taip pat padidina temperatūrą patalpoje. Infraraudonųjų spindulių skleidėjas neišsausina oro, nes spinduliai pirmiausia nukreipiami į interjero daiktus ir sienas. Ateityje šiluma nuo sienų ar daiktų bus perduodama tiesiai į kambario erdvę, o procesas įvyks per kelias minutes.

Teigiamos pusės

Pagrindinis tokių prietaisų privalumas – greitas ir lengvas patalpos šildymas. Pavyzdžiui, šildyti šaltas kambarys iki +24ºС temperatūros, tai užtruks 20 minučių. Proceso metu nėra oro judėjimo, dėl kurio susidaro dulkės ir dideli teršalai. Todėl infraraudonųjų spindulių spinduliuotę patalpose montuoja tie žmonės, kurie yra alergiški.

Be to, infraraudonieji spinduliai, patekę į paviršių dulkėmis, nesukelia jo degimo, todėl nėra apdegusių dulkių kvapo. Įrenginio šildymo kokybė ir ilgaamžiškumas priklauso nuo kaitinimo elemento. Tokiuose įrenginiuose naudojamas keramikos tipas.

Kaina

Tokių prietaisų kaina yra gana maža ir prieinama visiems gyventojų sluoksniams. Pavyzdžiui, dujų degiklis kainuoja nuo 800 rublių. Visą viryklę galima įsigyti už 4000 rublių.

Pirtis

Kas yra infraraudonųjų spindulių kabina? Tai ypatinga patalpa, pastatyta iš natūralių medienos rūšių (pavyzdžiui, kedro). Jame sumontuoti infraraudonųjų spindulių skleidėjai, veikiantys medį.

Kaitinant išsiskiria fitoncidai – naudingi komponentai, neleidžiantys vystytis ar atsirasti grybeliams ir bakterijoms.

Tokia infraraudonųjų spindulių kabina liaudyje vadinama pirtimi. Oro temperatūra patalpoje siekia 45ºС, todėl joje būti gana patogu. Ši temperatūra leidžia tolygiai ir giliai sušildyti žmogaus kūną. Todėl karštis neveikia širdies ir kraujagyslių sistemos. Procedūros metu pašalinami susikaupę toksinai ir atliekos, pagreitėja medžiagų apykaita organizme (dėl greito kraujo judėjimo), audiniai taip pat praturtinami deguonimi. Tačiau prakaitavimas nėra pagrindinė infraraudonųjų spindulių pirties savybė. Juo siekiama pagerinti savijautą.

Poveikis žmonėms

Tokios patalpos turi teigiamą poveikį žmogaus organizmui. Procedūros metu sušildomi visi raumenys, audiniai ir kaulai. Spartėjanti kraujotaka veikia medžiagų apykaitą, kuri padeda prisotinti raumenis ir audinius deguonimi. Be to, infraraudonųjų spindulių kabinoje lankomasi siekiant išvengti įvairių ligų. Daugelis žmonių palieka tik teigiamus atsiliepimus.

Neigiamas infraraudonųjų spindulių poveikis

Infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai gali ne tik teigiamai paveikti organizmą, bet ir pakenkti.

Ilgai veikiant spinduliams, kapiliarai plečiasi, o tai sukelia paraudimą ar nudegimus. Infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai ypač kenkia regėjimo organams – tai kataraktos formavimasis. Kai kuriais atvejais žmogus patiria traukulius.

Trumpi spinduliai veikia žmogaus organizmą, todėl keliais laipsniais pablogėja smegenų temperatūra: patamsėja akys, svaigsta galva, pykina. Tolesnis temperatūros padidėjimas gali sukelti meningito atsiradimą.

Būklės pablogėjimas arba pagerėjimas atsiranda dėl elektromagnetinio lauko intensyvumo. Jam būdinga temperatūra ir atstumas iki šiluminės energijos spinduliuotės šaltinio.

Ilgos infraraudonosios spinduliuotės bangos vaidina ypatingą vaidmenį įvairiuose gyvybės procesuose. Trumpi turi didesnį poveikį žmogaus organizmui.

Kaip išvengti žalingo infraraudonųjų spindulių poveikio?

Kaip minėta anksčiau, trumpalaikė šiluminė spinduliuotė neigiamai veikia žmogaus organizmą. Pažvelkime į pavyzdžius, kai IR spinduliuotė yra pavojinga.

Šiandien infraraudonųjų spindulių šildytuvai, skleidžiantys aukštesnę nei 100ºC temperatūrą, gali pakenkti sveikatai. Tarp jų yra šie:

• Pramoninė įranga, skleidžianti spinduliavimo energiją. Siekiant išvengti neigiamo poveikio, reikia dėvėti specialius drabužius ir nuo karščio apsaugančius elementus, taip pat imtis prevencinių priemonių dirbančiam personalui.
• Infraraudonųjų spindulių įrenginys. Garsiausias šildytuvas yra viryklė. Tačiau jis jau seniai nebenaudojamas. Vis dažniau elektriniai infraraudonųjų spindulių šildytuvai naudojami butuose, kaimo namuose ir kotedžuose. Jo konstrukcijoje yra šildymo elementas (spiralės pavidalu), kuris yra apsaugotas specialiu šilumą izoliuojanti medžiaga. Toks spindulių poveikis žmogaus organizmui nekenkia. Oras šildomoje zonoje nedžiovinamas. Patalpą sušildysite per 30 minučių. Pirma, infraraudonoji spinduliuotė šildo objektus, o tada jie šildo visą butą.

Infraraudonoji spinduliuotė plačiai naudojama įvairiose srityse – nuo ​​pramonės iki medicinos.

Tačiau su jais reikia elgtis atsargiai, nes spinduliai gali neigiamai paveikti žmogų. Viskas priklauso nuo bangos ilgio ir atstumo iki šildymo įrenginio.

Taigi, mes išsiaiškinome, kokie infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai egzistuoja.

Infraraudonieji spinduliai yra elektromagnetinės bangos nematomoje elektromagnetinio spektro srityje, kuri prasideda už matomos raudonos šviesos ir baigiasi prieš mikrobangų spinduliuotę tarp 1012 ir 5∙1014 Hz dažnių (arba bangų ilgių diapazone 1–750 nm). Pavadinimas kilęs iš lotyniško žodžio infra ir reiškia „žemiau raudona“.

Infraraudonųjų spindulių naudojimas yra įvairus. Jie naudojami objektų vaizdavimui tamsoje ar dūmuose, pirčių kūrenimui ir orlaivių sparnų šildymui ledo šalinimui, trumpojo nuotolio ryšiams ir organinių junginių spektroskopinei analizei.

Atidarymas

Infraraudonuosius spindulius 1800 m. atrado Vokietijoje gimęs britų muzikantas ir astronomas mėgėjas Williamas Herschelis. Naudodamas prizmę, jis padalino saulės šviesą į sudedamąsias dalis ir, naudodamas termometrą, užfiksavo temperatūros padidėjimą už raudonosios spektro dalies.

IR spinduliuotė ir šiluma

Infraraudonoji spinduliuotė dažnai vadinama šilumine spinduliuote. Tačiau reikia pažymėti, kad tai tik to pasekmė. Šiluma yra medžiagos atomų ir molekulių transliacijos energijos (judesio energijos) matas. „Temperatūros“ jutikliai iš tikrųjų matuoja ne šilumą, o tik skirtingų objektų IR spinduliuotės skirtumus.

Daugelis fizikos mokytojų tradiciškai visą Saulės šiluminę spinduliuotę priskiria infraraudoniesiems spinduliams. Tačiau taip nėra. Matoma saulės šviesa tiekia 50% visos šilumos, o bet kokio dažnio pakankamai intensyvios elektromagnetinės bangos gali sukelti šildymą. Tačiau teisinga sakyti, kad kambario temperatūroje objektai šilumą gamina daugiausia infraraudonųjų spindulių vidurio srityje.

IR spinduliuotę sugeria ir skleidžia chemiškai sujungtų atomų ar atomų grupių sukimasis ir virpesiai, taigi ir daugelio rūšių medžiagos. Pavyzdžiui, skaidrus matomai šviesai lango stiklas Sugeria IR spinduliuotę. Infraraudonuosius spindulius daugiausia sugeria vanduo ir atmosfera. Nors jie yra nematomi akiai, jie gali būti jaučiami ant odos.

Žemė kaip infraraudonųjų spindulių šaltinis

Mūsų planetos paviršius ir debesys sugeria saulės energiją, kurios didžioji dalis patenka į atmosferą infraraudonųjų spindulių pavidalu. Tam tikros jame esančios medžiagos, daugiausia garų ir vandens lašeliai, taip pat metanas, anglies dioksidas, azoto oksidas, chlorfluorangliavandeniliai ir sieros heksafluoridas, sugeria infraraudonąją spektro sritį ir vėl išspinduliuoja visomis kryptimis, taip pat ir į Žemę. Todėl dėl šiltnamio efektasŽemės atmosfera ir paviršius yra daug šiltesni nei tuo atveju, jei ore nebūtų medžiagų, kurios sugeria infraraudonuosius spindulius.

Ši spinduliuotė atlieka svarbų vaidmenį perduodant šilumą ir yra neatsiejama vadinamojo šiltnamio efekto dalis. Pasauliniu mastu infraraudonųjų spindulių įtaka apima Žemės radiacijos balansą ir veikia beveik visą biosferos veiklą. Beveik kiekvienas objektas mūsų planetos paviršiuje skleidžia elektromagnetinę spinduliuotę daugiausia šioje spektro dalyje.

IR regionai

Infraraudonųjų spindulių diapazonas dažnai skirstomas į siauresnes spektro dalis. Vokietijos institutas DIN standartai apibrėžė šiuos infraraudonųjų spindulių bangos ilgių diapazonus:

• šalia (0,75–1,4 µm), dažniausiai naudojamas šviesolaidiniuose ryšiuose;
• trumpabangis (1,4-3 mikronai), nuo kurio žymiai padidėja IR spinduliuotės sugertis vandeniu;
• vidutinė banga, dar vadinama tarpine (3-8 mikronai);
• ilgosios bangos (8-15 mikronų);
• ilgo nuotolio (15-1000 µm).

Tačiau ši klasifikavimo schema nėra visuotinai naudojama. Pavyzdžiui, kai kurie tyrimai nurodo tokius diapazonus: artimas (0,75–5 µm), vidutinis (5–30 µm) ir ilgas (30–1000 µm). Telekomunikacijose naudojami bangos ilgiai klasifikuojami į atskiras juostas dėl detektorių, stiprintuvų ir šaltinių apribojimų.

Bendroji žymėjimo sistema pateisinama žmogaus reakcijomis į infraraudonuosius spindulius. Infraraudonųjų spindulių sritis yra arčiausiai žmogaus akies matomo bangos ilgio. Vidutinė ir tolima IR spinduliuotė palaipsniui tolsta nuo matomos spektro dalies. Kiti apibrėžimai atitinka skirtingus fizinius mechanizmus (pvz., emisijos smailės ir vandens sugertis), o naujausi yra pagrįsti naudojamų detektorių jautrumu. Pavyzdžiui, įprasti silicio jutikliai yra jautrūs maždaug 1050 nm srityje, o indžio galio arsenidas yra jautrus diapazone nuo 950 nm iki 1700 ir 2200 nm.

Nėra aiškios ribos tarp infraraudonųjų spindulių ir matomos šviesos. Žmogaus akis daug mažiau jautri raudonai šviesai virš 700 nm, tačiau intensyvi šviesa (iš lazerio) gali būti matoma iki maždaug 780 nm. Infraraudonųjų spindulių diapazono pradžia nustatoma ties skirtingi standartaiįvairiais būdais – kažkur tarp šių reikšmių. Paprastai tai yra 750 nm. Todėl matomi infraraudonieji spinduliai galimi 750–780 nm diapazone.

Simboliai komunikacijos sistemose

Infraraudonųjų spindulių optiniai ryšiai techniškai skirstomi į keletą dažnių juostų. Taip yra dėl įvairių šviesos šaltinių, sugeriančių ir perduodančių medžiagų (pluoštų) bei detektorių. Jie apima:

• O juosta 1 260–1 360 nm.
• E-juostos 1 360-1 460 nm.
• S juosta 1 460-1 530 nm.
• C juosta 1 530–1 565 nm.
• L juosta 1,565-1,625 nm.
• U juosta 1,625-1,675 nm.

Termografija

Termografija arba terminis vaizdavimas yra objektų infraraudonųjų spindulių vaizdo tipas. Kadangi visi kūnai skleidžia infraraudonąją spinduliuotę, o spinduliavimo intensyvumas didėja didėjant temperatūrai, ją aptikti ir fotografuoti galima naudoti specializuotas kameras su infraraudonųjų spindulių jutikliais. Esant labai karštiems objektams artimojo infraraudonųjų spindulių arba matomoje srityje, šis metodas vadinamas pirometrija.

Termografija nepriklauso nuo matomos šviesos apšvietimo. Todėl galima „pamatyti“ aplinką net tamsoje. Ypač šilti objektai, įskaitant žmones ir šiltakraujus gyvūnus, puikiai išsiskiria vėsesniame fone. Infraraudonųjų spindulių kraštovaizdžio fotografija pagerina objektų atvaizdavimą priklausomai nuo jų šilumos perdavimo: mėlynas dangus ir vanduo atrodo beveik juodas, ir žalia lapija ir oda atrodo šviesi.

Istoriškai termografija buvo plačiai naudojama kariuomenės ir saugumo tarnybose. Be to, jis turi daug kitų naudojimo būdų. Pavyzdžiui, ugniagesiai naudoja jį norėdami pamatyti dūmus, surasti žmones ir rasti karštąsias vietas gaisro metu. Termografija gali atskleisti nenormalų audinių augimą ir elektroninių sistemų bei grandinių defektus dėl padidėjusios šilumos gamybos. Elektrikai, prižiūrintys elektros linijas, gali aptikti perkaitusias jungtis ir dalis, rodančias problemą, ir pašalinti galimą pavojų. Nepavykus izoliuoti, pastatų specialistai gali pamatyti šilumos nutekėjimą ir pagerinti vėsinimo ar šildymo sistemų efektyvumą. Kai kuriuose aukščiausios klasės automobiliuose yra sumontuoti termovizoriai, padedantys vairuotojui. Termografinis vaizdas gali stebėti kelias žmonių ir šiltakraujų gyvūnų fiziologines reakcijas.

Šiuolaikinės termografinės kameros išvaizda ir veikimo būdas niekuo nesiskiria nuo įprastos vaizdo kameros. Galimybė matyti infraraudonųjų spindulių spektrą yra tokia naudinga funkcija, kad galimybė įrašyti vaizdus dažnai yra neprivaloma, o įrašymo modulis ne visada pasiekiamas.

Kiti vaizdai

IR fotografijoje artimojo infraraudonųjų spindulių regionas fiksuojamas naudojant specialius filtrus. Skaitmeniniai fotoaparatai, kaip taisyklė, blokuoja IR spinduliuotę. Tačiau pigūs fotoaparatai, neturintys tinkamų filtrų, gali „matyti“ artimo infraraudonųjų spindulių diapazone. Tuo pačiu metu, paprastai nematoma šviesa atrodo ryškiai baltas. Tai ypač pastebima fotografuojant šalia apšviestų infraraudonųjų spindulių objektų (pavyzdžiui, lempos), kur dėl atsirandančių trukdžių vaizdas išblunka.

Taip pat verta paminėti T-spindulio vaizdavimą, kuris yra vaizduojamas tolimojo terahercų diapazone. Ryškių šaltinių trūkumas daro tokius vaizdus techniškai sudėtingesnius nei dauguma kitų IR vaizdo gavimo metodų.

LED ir lazeriai

Dirbtiniai infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai, be karštų objektų, yra šviesos diodai ir lazeriai. Pirmieji yra nedideli, nebrangūs optoelektroniniai prietaisai, pagaminti iš puslaidininkinių medžiagų, tokių kaip galio arsenidas. Jie naudojami kaip optoizoliatoriai ir kaip šviesos šaltiniai kai kuriose šviesolaidinio ryšio sistemose. Didelės galios optiškai pumpuojami IR lazeriai veikia anglies dioksido ir anglies monoksido pagrindu. Jie naudojami cheminėms reakcijoms inicijuoti ir modifikuoti bei izotopams atskirti. Be to, jie naudojami lidar sistemose atstumui iki objekto nustatyti. Infraraudonųjų spindulių šaltiniai taip pat naudojami automatinių savaiminio fokusavimo kamerų nuotolio ieškikliuose, signalizacija ir optiniai naktinio matymo prietaisai.

IR imtuvai

IR aptikimo prietaisai apima temperatūrai jautrius prietaisus, tokius kaip termoporos detektoriai, bolometrai (kai kurie iš jų yra atšaldomi iki temperatūros, artimos absoliučiam nuliui, kad būtų sumažintas paties detektoriaus trikdžiai), fotovoltiniai elementai ir fotolaidininkai. Pastarieji yra pagaminti iš puslaidininkinių medžiagų (pavyzdžiui, silicio ir švino sulfido), elektrinis laidumas kuri didėja veikiant infraraudoniesiems spinduliams.

Šildymas

Infraraudonoji spinduliuotė naudojama šildymo tikslais – pavyzdžiui, kaitinant pirtis ir šalinant ledą nuo lėktuvo sparnų. Jis taip pat vis dažniau naudojamas asfaltui tirpdyti tiesiant naujus kelius ar remontuojant pažeistas vietas. IR spinduliuotė gali būti naudojama gaminant ir šildant maistą.

Ryšys

Infraraudonųjų spindulių bangos ilgiai naudojami duomenims perduoti nedideliais atstumais, pvz., tarp kompiuterių periferinių įrenginių ir asmeninių skaitmeninių asistentų. Šie įrenginiai paprastai atitinka IrDA standartus.

IR ryšys paprastai naudojamas patalpose, kuriose yra didelio tankio gyventojų. Tai yra labiausiai paplitęs būdas nuotolinio valdymo pultas prietaisai. Infraraudonųjų spindulių savybės neleidžia jiems prasiskverbti pro sienas, todėl jie nesąveikauja su gretimų patalpų įranga. Be to, IR lazeriai naudojami kaip šviesos šaltiniai šviesolaidinio ryšio sistemose.

Spektroskopija

Infraraudonosios spinduliuotės spektroskopija – tai technologija, naudojama (daugiausia) organinių junginių struktūroms ir sudėtims nustatyti tiriant infraraudonosios spinduliuotės perdavimą per mėginius. Jis pagrįstas medžiagų savybėmis sugerti tam tikrus dažnius, kurie priklauso nuo tempimo ir lenkimo mėginio molekulėse.

Molekulių ir medžiagų infraraudonųjų spindulių sugerties ir emisijos charakteristikos suteikia svarbios informacijos apie molekulių, atomų ir jonų dydį, formą ir cheminį ryšį. kietosios medžiagos. Sukimosi ir vibracijos energijos yra kvantuojamos visose sistemose. Tam tikros molekulės ar medžiagos skleidžiama arba sugerta energijos hν IR spinduliuotė yra tam tikrų vidinės energijos būsenų skirtumo matas. Jas savo ruožtu lemia atominė masė ir molekuliniai ryšiai. Dėl šios priežasties infraraudonųjų spindulių spektroskopija yra galingas įrankis, leidžiantis nustatyti vidinę molekulių ir medžiagų struktūrą arba, kai tokia informacija jau žinoma ir pateikta lentelėse, jų kiekius. IR spektroskopijos metodai dažnai naudojami siekiant nustatyti archeologinių mėginių sudėtį, taigi ir kilmę bei amžių, taip pat aptikti meno kūrinių ir kitų objektų klastotes, kurios, apžiūrint matomoje šviesoje, primena originalus.

Infraraudonųjų spindulių nauda ir žala

Ilgųjų bangų infraraudonoji spinduliuotė medicinoje naudojama šiais tikslais:

• normalizavimas kraujo spaudimas skatinant kraujotaką;
• organizmo valymas nuo sunkiųjų metalų druskų ir toksinų;
• gerina kraujotaką smegenyse ir atmintį;
• hormonų lygio normalizavimas;
• vandens ir druskos balanso palaikymas;
• apriboti grybų ir mikrobų plitimą;
• skausmo malšinimas;
• malšina uždegimą;
• imuninės sistemos stiprinimas.

Tuo pačiu metu IR spinduliuotė gali būti kenksminga sergant ūminėmis pūlingomis ligomis, kraujavimu, ūmiu uždegimu, kraujo ligomis, piktybiniais navikais. Nekontroliuojamas ilgalaikis poveikis sukelia odos paraudimą, nudegimus, dermatitą ir šilumos smūgį. Trumpųjų bangų infraraudonieji spinduliai yra pavojingi akims – gali išsivystyti fotofobija, katarakta, pablogėti regėjimas. Todėl šildymui turėtų būti naudojami tik ilgųjų bangų spinduliuotės šaltiniai.

Kiekvieną dieną žmogus yra veikiamas infraraudonųjų spindulių, o natūralus jos šaltinis yra saulė. Kaitriniai elementai ir įvairūs elektriniai šildymo prietaisai priskiriami prie nenatūralių darinių. Ši spinduliuotė naudojama šildymo sistemose, infraraudonųjų spindulių lempose, šildymo prietaisuose, televizoriaus nuotolinio valdymo pultuose, medicinos įrangoje. Todėl visada būtina žinoti infraraudonųjų spindulių naudą ir žalą žmogui.

Infraraudonoji spinduliuotė: kas tai?

1800 m. anglų fizikas atrado infraraudonųjų spindulių šiluma dalijant saulės šviesą į spektrą naudojant prizmę. William Herschel kiekvienai spalvai taikė termometrą, kol pastebėjo, kad temperatūra pakyla, kai spalva pasikeitė iš violetinės į raudoną. Taip atsivėrė šilumos jutimo sritis, tačiau ji žmogaus akiai nematoma. Spinduliuotė išsiskiria dviem pagrindiniais parametrais: dažniu (intensyvumu) ir spindulio ilgiu. Tuo pačiu metu bangos ilgis skirstomas į tris tipus: artimą (nuo 0,75 iki 1,5 mikronų), vidutinį (nuo 1,5 iki 5,6 mikronų), tolimą (nuo 5,6 iki 100 mikronų).

Tai ilgųjų bangų energija, turinti teigiamų savybių, atitinkančių natūralią žmogaus kūno spinduliuotę, kurios bangos ilgis siekia 9,6 mikronų. Todėl kūnas kiekvieną išorinį poveikį suvokia kaip „gimtąjį“. Geriausias infraraudonųjų spindulių pavyzdys yra saulės šiluma. Toks spindulys skiriasi tuo, kad šildo objektą, o ne erdvę aplink jį. Infraraudonoji spinduliuotė yra šilumos paskirstymo galimybė.

Infraraudonųjų spindulių privalumai

Prietaisai, kuriuose naudojama ilgųjų bangų šiluminė spinduliuotė, yra veikiami dviejų Skirtingi keliai ant žmogaus kūno. Pirmasis metodas turi stiprinančią savybę, padidina apsaugines funkcijas ir užkerta kelią ankstyvam senėjimui. Šis tipas leidžia susidoroti su įvairiomis ligomis, padidindamas natūralią organizmo apsaugą nuo ligų. Tai gydymo forma, pagrįsta sveikata ir tinkama naudoti namuose bei medicinos įstaigose.

Antrasis infraraudonųjų spindulių poveikio tipas yra tiesioginis ligų ir bendrųjų negalavimų gydymas. Kiekvieną dieną žmogus susiduria su sveikatos sutrikimais. Todėl ilgieji spinduliai turi gydomųjų savybių. Tokią spinduliuotę naudoja daugelis medicinos įstaigų Amerikoje, Kanadoje, Japonijoje, NVS šalyse ir Europoje. Bangos gali giliai prasiskverbti į kūną, sušildydamos vidaus organus ir skeleto sistemą. Šis poveikis padeda pagerinti kraujotaką ir pagreitina skysčių tekėjimą organizme.

Padidėjusi kraujotaka teigiamai veikia žmogaus medžiagų apykaitą, audiniai prisotinami deguonimi, o raumenų sistema gauna mitybą.. Daugelis ligų gali būti pašalintos reguliariai veikiant spinduliuotę, kuri prasiskverbia giliai į žmogaus kūną. Šis bangos ilgis palengvins tokius negalavimus kaip:

• aukštas arba žemas kraujospūdis;
• skausmas nugaroje;
• antsvoris, nutukimas;
• širdies ir kraujagyslių sistemos ligos;
• depresija, stresas;
• virškinimo trakto sutrikimai;
• artritas, reumatas, neuralgija;
• artrozė, sąnarių uždegimai, traukuliai;
• negalavimas, silpnumas, išsekimas;
• bronchitas, astma, pneumonija;
• miego sutrikimas, nemiga;
• raumenų ir juosmens skausmas;
• kraujo tiekimo, kraujotakos problemos;
• otorinolaringologinės ligos be pūlingų nuosėdų;
• odos ligos, nudegimai, celiulitas;
• inkstų nepakankamumas;
• peršalimas ir virusinės ligos;
• sumažėjusi kūno apsauginė funkcija;
• apsvaigimas;
• ūminis cistitas ir prostatitas;
• cholecistitas be akmenų susidarymo, gastroduodenitas.

Teigiamas spinduliuotės poveikis pagrįstas tuo, kad bangai patekusi į odą, ji veikia nervų galus ir atsiranda šilumos pojūtis. Viršutiniame odos sluoksnyje esanti drėgmė sunaikina daugiau nei 90% spinduliuotės, kuri nesukelia nieko daugiau, tik pakyla kūno temperatūra. Poveikio spektras, kurio ilgis yra 9,6 mikronai, yra visiškai saugus žmonėms.

Mūsų skaitytojų istorijos

Vladimiras
61 metai

Spinduliuotė stimuliuoja kraujotaką, normalizuoja kraujospūdį ir medžiagų apykaitos procesai. Smegenų audinį aprūpinus deguonimi, sumažėja galvos svaigimo rizika, pagerėja atmintis. Infraraudonieji spinduliai gali pašalinti sunkiųjų metalų druskas, cholesterolį ir toksinus. Gydymo metu padidėja paciento imunitetas, normalizuojasi hormonų lygis, atstatomas vandens ir druskos balansas. Bangos sumažina įvairių toksinių cheminių medžiagų poveikį, pasižymi priešuždegiminėmis savybėmis, slopina grybelių, tarp jų ir pelėsių, susidarymą.

Infraraudonosios spinduliuotės taikymas

Infraraudonųjų spindulių energija naudojama įvairiose srityse, teigiamai veikia žmones:

1. Termografija. Naudojant infraraudonąją spinduliuotę, nustatoma per atstumą esančių objektų temperatūra. Karščio bangos dažniausiai naudojamos karinėse ir pramoninėse srityse. Šildomus objektus su tokiu įrenginiu galima pamatyti be apšvietimo.
2. Šildymas. Infraraudonieji spinduliai prisideda prie temperatūros padidėjimo, o tai teigiamai veikia žmonių sveikatą. Be to, kad infraraudonųjų spindulių pirtys yra naudingos, jos naudojamos virinant, atkaitinant plastikinius daiktus ir kietinant paviršius pramonės ir medicinos srityse.
3. Stebėjimas. Šis šiluminės energijos naudojimo būdas yra pasyvus raketų valdymas. Šie skraidantys elementai turi mechanizmą, vadinamą „šilumos ieškotoju“. Automobiliai, lėktuvai ir kitos transporto priemonės, taip pat žmonės skleidžia šilumą, kad padėtų raketoms rasti tinkamą skristi kryptį.
4. Meteorologija. Radiacija padeda palydovams nustatyti atstumą, kuriuo debesys yra, nustato jų temperatūrą ir tipą. Pasirodo šilti debesys pilka, o šaltieji yra balti. Duomenys tiriami be trukdžių tiek dieną, tiek naktį. Karštoji Žemės plokštuma bus pažymėta pilka arba juoda spalva.
5. Astronomija. Astronomai aprūpinti unikaliais instrumentais – infraraudonųjų spindulių teleskopais, kurie leidžia stebėti įvairius danguje esančius objektus. Jų dėka mokslininkams pavyksta rasti protožvaigždes, kol jos pradeda skleisti žmogaus akiai matomą šviesą. Toks teleskopas nesunkiai atpažins šaltus objektus, tačiau stebimame infraraudonųjų spindulių spektre planetų nematyti dėl prislopintos žvaigždžių šviesos. Prietaisas taip pat naudojamas stebėti galaktikos branduolius, kurie yra uždengti dujomis ir dulkėmis.
6. Art. Infraraudonųjų spindulių pagrindu veikiančios reflektogramos šios srities specialistams padeda išsamiau išnagrinėti apatinius objekto sluoksnius ar menininko eskizus. Šis metodas leidžia palyginti piešinio ir jo matomos dalies brėžinius, siekiant nustatyti paveikslo autentiškumą ir ar jis buvo restauruotas. Anksčiau įrenginys buvo pritaikytas seniems rašytiniams dokumentams tirti ir rašalui gaminti.

Tai tik pagrindiniai šiluminės energijos panaudojimo moksle būdai, tačiau kiekvienais metais atsiranda naujų jos pagrindu veikiančių įrenginių.

Žala dėl infraraudonųjų spindulių

Infraraudonųjų spindulių šviesa daro ne tik teigiamą poveikį žmogaus organizmui, verta prisiminti, kokią žalą ji gali padaryti, jei ne teisingas naudojimas ir būti pavojingas kitiems. Neigiamai veikia trumpo bangos ilgio IR diapazonai. Blogas infraraudonųjų spindulių poveikis žmogaus organizmui pasireiškia apatinių odos sluoksnių uždegimu, išsiplėtusiais kapiliarais ir pūslėmis.

Infraraudonųjų spindulių naudojimo reikia nedelsiant atsisakyti, jei atsiranda šių ligų ir simptomų:

• kraujotakos sistemos ligos, kraujavimas;
• lėtinė ar ūminė pūlingų procesų forma;
• nėštumas ir žindymo laikotarpis;
• piktybiniai navikai;
• plaučių ir širdies nepakankamumas;
• ūminis uždegimas;
• epilepsija;
• Ilgai veikiant infraraudonąją spinduliuotę, padidėja fotofobijos, kataraktos ir kitų akių ligų atsiradimo rizika.

Stiprus infraraudonųjų spindulių poveikis sukelia odos paraudimą ir nudegimus. Metalurgijos pramonės darbuotojai kartais suserga šilumos smūgiu ir dermatitu. Kuo trumpesnis atstumas nuo kaitinimo elemento, tuo mažiau laiko jis turėtų praleisti šalia įrenginio. Smegenų audinio perkaitimas vienu laipsniu ir šilumos smūgis lydi tokie simptomai kaip pykinimas, galvos svaigimas, tachikardija, akių patamsėjimas. Temperatūrai pakilus dviem ar daugiau laipsnių, kyla pavojus susirgti meningitu.

Jei šilumos smūgis įvyksta veikiant infraraudoniesiems spinduliams, nedelsdami paguldykite nukentėjusįjį į vėsią patalpą ir nusivilkite visus spaudžiančius ar judesius ribojančius drabužius. Ant krūtinės, kaklo, kirkšnių, kaktos, stuburo ir pažastų uždedami šaltame vandenyje suvilgyti tvarsčiai arba ledo maišeliai.

Jei neturite ledo maišelio, tam galite naudoti bet kokį audinį ar drabužį. Kompresai daromi tik su labai saltas vanduo, periodiškai drėkinant jame esančius tvarsčius.

Jei įmanoma, žmogus yra visiškai suvyniotas į šaltą paklodę. Be to, ventiliatoriumi galite pūsti šalto oro srovę ant paciento. Daug šalto vandens gėrimas padės palengvinti nukentėjusiojo būklę. At sunkūs atvejai apšvitą reikia kviesti greitąją pagalbą ir atlikti dirbtinį kvėpavimą.

Kaip išvengti žalingo IR bangų poveikio

Norėdami apsisaugoti nuo neigiamo karščio bangų poveikio, turite laikytis kelių taisyklių:

1. Jei darbas yra tiesiogiai susijęs su aukštos temperatūros šildytuvais, tada Norint apsaugoti kūną ir akis, būtina dėvėti apsauginius drabužius.
2. Buitiniai šildytuvai su atviru šildymo elementai. Jūs neturėtumėte būti šalia jų ir geriau sumažinti jų įtakos laiką iki minimumo.
3. Patalpose turi būti prietaisai, darantys mažiausiai įtakos žmonėms ir jų sveikatai.
4. Nebūkite saulėje ilgą laiką. Jei to negalima pakeisti, tuomet reikia nuolat dėvėti skrybėlę ir drabužius, dengiančius atviras kūno vietas. Tai ypač pasakytina apie vaikus, kurie ne visada gali nustatyti kūno temperatūros padidėjimą.

Laikantis šių taisyklių, žmogus galės apsisaugoti nuo nemalonių pasekmių per didelis šiluminis poveikis. Kai kuriais būdais naudojami infraraudonieji spinduliai gali padaryti žalos ir naudos.

Gydymo metodai

Infraraudonųjų spindulių terapija skirstoma į dvi rūšis: vietinę ir bendrąją. Pirmajame tipe yra vietinis poveikis tam tikroje srityje, o bendro gydymo metu bangos apdoroja visą žmogaus kūną. Procedūra atliekama du kartus per dieną 15-30 minučių. Gydymo kursas svyruoja nuo 5 iki 20 seansų. Švitinant būtina dėvėti apsaugines priemones. Akims naudojami kartoniniai užvalkalai arba specialūs akiniai. Po procedūros ant odos atsiranda paraudimas su neryškiomis ribomis, kurie išnyksta praėjus valandai po spindulių poveikio. Infraraudonoji spinduliuotė medicinoje labai vertinama.

Didelis spinduliuotės intensyvumas gali pakenkti sveikatai, todėl būtina laikytis visų kontraindikacijų.

Šiluminė energija žmogų kasdien lydi kasdienybėje. Infraraudonieji spinduliai atneša ne tik naudos, bet ir žalos. Todėl su infraraudonųjų spindulių šviesa reikia elgtis atsargiai. Šias bangas skleidžiantys prietaisai turi būti naudojami saugiai. Daugelis žmonių nežino, ar šiluminis poveikis yra žalingas, tačiau teisingai naudojant prietaisus galima pagerinti žmogaus sveikatą ir atsikratyti tam tikrų ligų.

Infraraudonųjų spindulių bangos ilgis

Internete platinama daug nepatikimos (o kartais ir visiškai melagingos) informacijos apie infraraudonųjų spindulių prasiskverbimą į žmogaus organizmą. Paprastai tokią informaciją skleidžia kabinų su anglies (plėvelės) šildytuvais pardavėjai, sugalvodami įvairius pseudomokslinius terminus: „rezonansinė sugertis“, „Gyvybės spinduliai“ ir kt. Norėdami išsiaiškinti šią problemą, pateikiame infraraudonosios spinduliuotės sąveikos su gyvais audiniais aprašymą, remdamiesi visame pasaulyje priimta moksline literatūra.

IR spinduliuotės sąveika su gyvais audiniais

Infraraudonųjų spindulių spektro sritis pagal tarptautinę klasifikaciją skirstoma į artimąjį IR-A (nuo 0,76 iki 1,5 mikronų), vidurinį IR-B (1,5 - 3 mikronai) ir tolimąjį IR-C (virš 3 mikronų).

Žmogaus fiziologijos požiūriu artimieji infraraudonieji spinduliai toje srityje ir tokiomis proporcijomis, kokiomis juos dažniausiai gauname iš Saulės per atmosferą, yra ne tik naudingi, bet ir reikalingi. Artimieji infraraudonieji spinduliai (iki 1,5 mikrono) absorbuojami giliai į odą, o ilgesnio bangos ilgio infraraudonieji spinduliai – jų paviršiuje.

Iš tiesų, oda yra skaidri infraraudoniesiems spinduliams, kurių bangos ilgis siekia iki 1,5 mikrono. Tada jis tampa gana nepermatomas ir pasižymi gana sudėtingu absorbcijos spektru. Odą reikia vertinti kaip kompleksą, susidedantį iš epidermio, kurio skaidrumas gali skirtis priklausomai nuo būklės, pigmentų, tarpląstelinių audinių, poodinių riebalų ir kt. Turėdamas didelį higroskopiškumą ir turtingas kraujagyslių, odos kompleksas yra fiziologinis ekranas, kurio skaidrumas infraraudoniesiems spinduliams priklauso nuo bangos ilgio. Reikėtų manyti, kad infraraudoniesiems spinduliams, kurių bangos ilgis didesnis nei 5 mikronai, oda yra visiškai nepermatoma.

Atsižvelgdami į fiziologines žmogaus savybes, terapeutai infraraudonųjų spindulių diapazoną skirsto į 3 kategorijas:

bangos ilgis didesnis nei 5 mikronai – odos paviršiuje sugerta spinduliuotė;

bangos ilgis 1,5 ÷ 5 µm - odos epidermio ir jungiamojo audinio sluoksnio sugeriama spinduliuotė;

bangos ilgis 0,76 ÷ 1,5 µm - spinduliuotė prasiskverbia giliai į odą;

Kai reikia paveikti odos paviršių, gleivinę, kraujagyslių sistemą, naudojami ilgieji bangų ilgiai. Giluminiam poveikiui, pavyzdžiui, limfinei sistemai ar raumenų audiniams, naudojama infraraudonoji spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra 0,76–1,5 mikrono. Odos sugeriama energija paverčiama šiluma. Toleruotina odos temperatūra yra 43,8°C trumpųjų bangų spinduliuotės diapazone, o siekia 45,5°C ilgųjų bangų spinduliuotės diapazone, o tai rodo skirtingą šių dviejų spinduliavimo sričių poveikį.

Žmogaus kūnas, kaip ir bet kuris įkaitęs kūnas, skleidžia infraraudonąją spinduliuotę. Bet koks biologinis objektas (ypač žmogus) yra sudėtinga įvairių molekulių, turinčių savo spinduliavimo spektrus, sistema, todėl bendra žmogaus spinduliuotė labai skirsis nuo visiškai juodo kūno spinduliuotės toje pačioje temperatūroje. Ši emisija vyksta nuo 2 iki 14 µm, o didžiausia – ties 6 µm.

Svarbu! Efektyviam ir tūriniam žmogaus kūno šildymui būtina jį apšvitinti infraraudonaisiais spinduliais, kurių bangos ilgis yra 0,76–3 mikronai, tik tokiu atveju bus stebimas maksimalus IR spinduliuotės skverbimasis. Infraraudonosios bangos, kurių bangos ilgis didesnis nei 5 mikronai, neprasiskverbia pro žmogaus kūną, bet yra sugeriamos viršutiniuose odos sluoksniuose.

Tikriems biologiniams objektams – Kirchhoffo dėsnis neįvykdyta, t.y. sugerties ir emisijos spektrai skiriasi. Tolesniuose grafikuose pavaizduoti vandens ir žmogaus organų audinių sugerties spektrai, priklausomai nuo bangos ilgio. Atkreipkite dėmesį, kad audinys Žmogaus kūnas susideda iš 98% vandens ir tai paaiškina absorbcijos charakteristikų panašumą.

Mes specialiai pateikiame keletą grafikų iš įvairių pirminių šaltinių, kad būtų išvengta bet kokių spekuliacijų IR spinduliuotės sugerties tema. Kaip matyta iš šių grafikų didžiausias skverbtis stebimas nuo 0,7 iki 3 µm ir šis diapazonas vadinamas „terapiniu skaidrumo langu“. Tik iš šio diapazono spinduliuotė gali prasiskverbti iki 4 cm gylio. Esant kitiems bangos ilgiams, infraraudonąją spinduliuotę sugeria viršutiniai odos sluoksniai ir ji negali prasiskverbti giliai į žmogaus kūną.

Tvarkaraštis	Šaltinis
	„ŽEMO REAKTYVIOJI LYGIO LAZERIO TERAPIJA PRAKTINIS TAIKYMAS“ T. Ohshiro (1988),
	Tarptautinė darbo organizacija, "Darbų saugos ir sveikatos enciklopedija", 2 leidimas, 1988 m.
	„Biofiziniai fizioterapijos pagrindai“, G.N. Ponomarenko, I.I. Turkovskis, Maskva, "Medicina", 2006, p. 17-18., Vadovėlis universitetams