Infrapunakiirgus on loomulik kiirguse vorm. Iga inimene puutub sellega kokku iga päev. Suur osa Päikese energiast tuleb meie planeedile infrapunakiirte kujul. Kuid tänapäeva maailmas on palju seadmeid, mis kasutavad infrapunakiirgust. See võib mõjutada inimkeha mitmel viisil. See sõltub suuresti nende seadmete kasutamise tüübist ja eesmärgist.
Mis see on
Infrapunakiirgus ehk IR-kiired on elektromagnetilise kiirguse liik, mis hõivab spektripiirkonna alates punasest nähtavast valgusest (mida iseloomustab lainepikkus 0,74 mikronit) kuni lühilainelise raadiokiirguseni (lainepikkusega 1). -2 mm). See on üsna suur spektriala, seega on see jagatud kolmeks piirkonnaks:
- lähedal (0,74–2,5 µm);
- keskmine (2,5–50 mikronit);
- kaugel (50–2000 mikronit).
Avastuste ajalugu
Aastal 1800 tegi Inglismaa teadlane W. Herschel tähelepaneku, et päikesespektri nähtamatus osas (väljaspool punast tuld) termomeetri temperatuur tõuseb. Seejärel tõestati infrapunakiirguse alluvus optika seadustele ja tehti järeldus selle seose kohta nähtava valgusega.
Tänu nõukogude füüsiku A. A. Glagoleva-Arkadjeva tööle, kes võttis 1923. aastal vastu raadiolaineid λ=80 μm (IR ulatusega), saavutati pideva ülemineku olemasolu nähtav alt kiirguselt IR-kiirgusele ja raadiolainetele. eksperimentaalselt tõestatud. Seega tehti järeldus nende ühise elektromagnetilise olemuse kohta.
Peaaegu kõik looduses on võimeline kiirgama infrapunaspektrile vastavaid lainepikkusi, mis tähendab, et tegemist on infrapunakiirguse allikaga. Inimkeha pole erand. Me kõik teame, et kõik ümbritsev koosneb aatomitest ja ioonidest, isegi inimesed. Ja need ergastatud osakesed on võimelised kiirgama IR joonspektreid. Nad võivad ergastatud olekusse minna erinevate tegurite mõjul, näiteks elektrilahenduste või kuumutamisel. Seega on gaasipliidi leegi kiirgusspektris riba λ=2,7 µm veemolekulidest ja λ=4,2 µm süsinikdioksiidist.
IR-lained igapäevaelus, teaduses ja tööstuses
Kasutades teatud seadmeid kodus ja tööl, küsime end alt harva infrapunakiirguse mõju kohta inimkehale. Vahepeal on infrapuna kütteseadmed tänapäeval üsna populaarsed. Nende põhiline erinevus õliradiaatoritest ja konvektoritest on võime soojendada mitte otse õhku ennast, vaid kõiki ruumis olevaid esemeid. See tähendab, et kõigepe alt soojendatakse mööblit, põrandaid ja seinu ning seejärel annavad need oma soojuse atmosfääri. Samas mõjutab infrapunakiirgus ka organisme – inimesi ja nende lemmikloomi.
IR-kiiri kasutatakse laialdaselt ka andmeedastuses ja kaugjuhtimises. Paljudel mobiiltelefonidel on infrapunaliidesed failide vahetamiseks. Ja kõik kliimaseadmete, muusikakeskuste, telerite ja mõnede juhitavate laste mänguasjade kaugjuhtimispuldid kasutavad infrapunakiirgust elektromagnetiliselt.
Infrapunakiirte kasutamine sõjaväes ja astronautikas
Kõige olulisemad infrapunakiired on mõeldud kosmose- ja sõjatööstusele. Infrapunakiirgusele (kuni 1,3 mikronit) tundlike fotokatoodide baasil luuakse öövaatlusseadmed (erinevad binoklid, sihikud jne). Need võimaldavad objekte samaaegselt infrapunakiirgusega kiiritades sihtida või vaadelda absoluutses pimeduses.
Tänu loodud ülitundlikele infrapunakiirte vastuvõtjatele sai võimalikuks suunamisrakettide tootmine. Nende peas asuvad andurid reageerivad sihtmärgi IR-kiirgusele, mis on tavaliselt keskkonnast soojem, ja suunavad raketi sihtmärgini. Samal põhimõttellaevade, lennukite ja tankide kuumenenud osade tuvastamine kuumuse suunamõõtjate abil.
IR-lokaatorid ja kaugusmõõturid suudavad tuvastada erinevaid objekte täielikus pimeduses ja mõõta nendeni kaugust. Spetsiaalseid seadmeid – infrapunapiirkonnas kiirgavaid optilisi kvantgeneraatoreid kasutatakse kosmose- ja maapealse pikamaaside jaoks.
Infrapunakiirgus teaduses
Üks levinumaid on kiirgus- ja neeldumisspektrite uurimine IR-piirkonnas. Seda kasutatakse aatomite elektronkestade omaduste uurimisel, erinevate molekulide struktuuride määramisel ning lisaks erinevate ainete segude kvalitatiivsel ja kvantitatiivsel analüüsil.
Kehade hajumise, ülekande ja peegelduse koefitsientide erinevuste tõttu nähtavas ja IR-kiirtes on erinevates tingimustes tehtud fotod mõnevõrra erinevad. Infrapunapildid näitavad sageli rohkem üksikasju. Selliseid pilte kasutatakse astronoomias laialdaselt.
Infrapunakiirte mõju uurimine kehale
Esimesed teaduslikud andmed infrapunakiirguse mõju kohta inimorganismile pärinevad 1960. aastatest. Uurimistöö autor on Jaapani arst Tadashi Ishikawa. Oma katsete käigus suutis ta kindlaks teha, et infrapunakiired kipuvad tungima sügavale inimkehasse. Samal ajal toimuvad termoregulatsiooni protsessid, mis on sarnased reaktsiooniga saunas viibimisele. Higistamine algab aga madalamal ümbritseval temperatuuril (seeon umbes 50 °C) ja siseorganite kuumenemine toimub palju sügavamal.
Selle kuumutamise ajal suureneb vereringe, laienevad hingamissüsteemi veresooned, nahaaluskoe ja nahk. Inimese pikaajaline kokkupuude infrapunakiirgusega võib aga põhjustada kuumarabanduse ja tugev infrapunakiirgus põhjustab erineva raskusastmega põletusi.
IR-kaitse
Seal on väike loetelu tegevustest, mille eesmärk on vähendada inimkeha infrapunakiirgusega kokkupuutumise ohtu:
- Kiirguse intensiivsuse vähendamine. See saavutatakse sobivate tehnoloogiliste seadmete valiku, aegunud seadmete õigeaegse väljavahetamise ning nende ratsionaalse paigutuse kaudu.
- Tööliste eemaldamine kiirgusallikast. Kui tootmisliin võimaldab, tuleks eelistada tootmisliini kaugjuhtimist.
- Kaitseekraanide paigaldamine allikale või töökohale. Selliseid piirdeid saab paigutada kahel viisil, et vähendada infrapunakiirguse mõju inimkehale. Esimesel juhul peavad need peegeldama elektromagnetlaineid ja teisel juhul viivitama neid ja muundama kiirgusenergia soojusenergiaks, millele järgneb selle eemaldamine. Kuna kaitseekraanid ei tohiks võtta spetsialistidelt võimalust jälgida tootmises toimuvaid protsesse, saab need muuta läbipaistvaks või poolläbipaistvaks. Selleks silikaat võikvartsklaas, aga ka metallvõrgud ja ketid.
- Kuumade pindade soojusisolatsioon või jahutamine. Soojusisolatsiooni peamine eesmärk on vähendada töötajate põletusohtu.
- Isikukaitsevahendid (erinevad kombinesoonid, sisseehitatud valgusfiltriga kaitseprillid, kilbid).
- Ennetusmeetmed. Kui ül altoodud toimingute käigus jääb keha infrapunakiirgusega kokkupuute tase piisav alt kõrgeks, tuleks valida sobiv töö- ja puhkerežiim.
Kasu inimkehale
Inimkeha mõjutav infrapunakiirgus parandab veresoonte laienemist, elundite ja kudede paremat küllastumist hapnikuga. Lisaks on kehatemperatuuri tõusul valuvaigistav toime kiirte mõju tõttu naha närvilõpmetele.
On märgatud, et infrapunakiirguse mõjul tehtud operatsioonil on mitmeid eeliseid:
- operatsioonijärgset valu on mõnevõrra kergem taluda;
- rakkude kiirem taastumine;
- Infrapunakiirguse mõju inimesele väldib lahtiste õõnsuste operatsiooni korral siseorganite jahtumist, mis vähendab šokiohtu.
Põletustega patsientidel loob infrapunakiirgus võimaluse eemaldada nekroos ja teha autoplastikat varasemas staadiumis. Lisaks väheneb palaviku kestus, aneemia ja hüpoproteineemia on vähem väljendunud ning tüsistuste sagedus väheneb.
On tõestatud, et infrapunakiirgus võib nõrgendada mõnede pestitsiidide toimet, suurendades mittespetsiifilist immuunsust. Paljud meist teavad riniidi ja mõne muu külmetuse ilmingu ravist siniste IR-lampidega.
Kahju inimestele
Väärib märkimist, et infrapunakiirgusest tulenev kahju inimkehale võib samuti olla väga märkimisväärne. Kõige ilmsemad ja levinumad juhtumid on nahapõletused ja dermatiit. Need võivad ilmneda kas liiga pika kokkupuute korral nõrkade infrapunaspektri lainetega või intensiivse kiiritamise ajal. Mis puutub meditsiinilistesse protseduuridesse, siis see on haruldane, kuid siiski esineb ebaõige ravi korral kuumarabandusi, asteeniat ja valu ägenemist.
Üks tänapäevaseid probleeme on silmade põletused. Nende jaoks on kõige ohtlikumad IR-kiired lainepikkusega vahemikus 0,76-1,5 mikronit. Nende mõjul lääts ja vesivedelik kuumeneb, mis võib viia erinevate häireteni. Üks levinumaid kõrv altoimeid on fotofoobia. Seda peaksid meeles pidama laserosutitega mängivad lapsed ja keevitajad, kes eiravad isikukaitsevahendeid.
IR-kiired meditsiinis
Ravi infrapunakiirgusega on lokaalne ja üldine. Esimesel juhul viiakse teatud kehaosas läbi lokaalne toiming ja teisel juhul puutub kiirte toime kogu kehaga. Ravikuur sõltub haigusest ja võib kesta 5 kuni 20 seanssi 15-30 minutit. Protseduuride läbiviimisel on eeldusekskaitsevahendite kasutamine. Silmade tervise säilitamiseks kasutatakse spetsiaalseid papist padjakesi või prille.
Pärast esimest protseduuri ilmub naha pinnale ebaselgete piiridega punetus, mis möödub umbes tunni pärast.
IR-kiirgurite tegevus
Paljude meditsiiniseadmete saadavuse tõttu ostavad inimesed neid isiklikuks kasutamiseks. Siiski tuleb meeles pidada, et sellised seadmed peavad vastama erinõuetele ja neid tuleb kasutada ohutusnõudeid järgides. Kuid mis kõige tähtsam, on oluline mõista, et nagu iga meditsiiniseadet, ei saa infrapunakiirguse kiirgajaid kasutada paljude haiguste korral.
| Lainepikkus, µm | Kasulik tegevus |
| 9,5 | Immunokorrektiivne toime nälgimisest, süsiniktetrakloriidi mürgistusest, immunosupressantide kasutamisest põhjustatud immuunpuudulikkuse seisundite korral. See viib immuunsuse rakulise sideme normaalsete näitajate taastamiseni. |
| 16,25 mikronit | Antioksüdantne toime. See toimub tänu vabade radikaalide moodustumisele superoksiididest ja hüdroperoksiididest ning nende rekombinatsioonist. |
| 8, 2 ja 6,4 µm | Antibakteriaalne toime ja soole mikrofloora normaliseerimine tänu mõjule prostaglandiinide hormoonide sünteesile, mis toob kaasa immunomoduleeriva toime. |
| 22,5 µm | Tulemused paljude tõlkeslahustumatud ühendid, nagu verehüübed ja aterosklerootilised naastud, viivad lahustuvasse olekusse, võimaldades neil organismist eemaldada. |
Seetõttu peaks ravikuuri valima kvalifitseeritud spetsialist, kogenud arst. Olenev alt kiiratavate infrapunalainete pikkusest saab seadmeid kasutada erinevatel eesmärkidel.
