Infrasarkanais starojums ir dabisks starojuma veids. Katrs cilvēks ar to saskaras katru dienu. Liela daļa Saules enerģijas nonāk uz mūsu planētu infrasarkano staru veidā. Tomēr mūsdienu pasaulē ir daudz ierīču, kas izmanto infrasarkano starojumu. Tas var dažādos veidos ietekmēt cilvēka ķermeni. Tas lielā mērā ir atkarīgs no šo ierīču lietošanas veida un mērķa.
Kas tas ir
Infrasarkanais starojums jeb IR stari ir elektromagnētiskā starojuma veids, kas aizņem spektrālo apgabalu no sarkanās redzamās gaismas (kuru raksturo viļņa garums 0,74 mikroni) līdz īsviļņu radio starojumam (ar viļņa garumu 1 -2 mm). Šī ir diezgan liela spektra zona, tāpēc tā ir sīkāk sadalīta trīs apgabalos:
- tuvu (0,74 - 2,5 µm);
- vidējs (2,5–50 mikroni);
- tālu (50–2000 mikroni).
Atklājumu vēsture
1800. gadā Anglijas zinātnieks V. Heršels novēroja, ka Saules spektra neredzamajā daļā (ārpus sarkanās gaismas) termometra temperatūra paaugstinās. Pēc tam tika pierādīta infrasarkanā starojuma pakārtotība optikas likumiem un izdarīts secinājums par tā saistību ar redzamo gaismu.
Pateicoties padomju fiziķa A. A. Glagoleva-Arkadjeva darbam, kurš 1923. gadā saņēma radioviļņus ar λ=80 μm (IR diapazons), pastāvēja nepārtraukta pāreja no redzamā starojuma uz IS starojumu un radioviļņiem. eksperimentāli pierādīts. Tādējādi tika izdarīts secinājums par to kopīgo elektromagnētisko raksturu.
Gandrīz viss dabā spēj izstarot infrasarkanajam spektram atbilstošu viļņu garumu, kas nozīmē, ka tas ir infrasarkanā starojuma avots. Cilvēka ķermenis nav izņēmums. Mēs visi zinām, ka viss apkārtējais sastāv no atomiem un joniem, pat cilvēki. Un šīs satrauktās daļiņas spēj izstarot IR līnijas spektrus. Tie var nonākt satrauktā stāvoklī dažādu faktoru ietekmē, piemēram, elektriskās izlādes vai sildot. Tātad gāzes plīts liesmas starojuma spektrā ir josla ar λ=2,7 µm no ūdens molekulām un ar λ=4,2 µm no oglekļa dioksīda.
IR viļņi ikdienā, zinātnē un rūpniecībā
Izmantojot noteiktas ierīces mājās un darbā, mēs reti uzdodam sev jautājumu par infrasarkanā starojuma ietekmi uz cilvēka ķermeni. Tikmēr infrasarkanie sildītāji mūsdienās ir diezgan populāri. To būtiskā atšķirība no eļļas radiatoriem un konvektoriem ir iespēja sildīt nevis pašu gaisu tieši, bet visus telpā esošos objektus. Tas ir, mēbeles, grīdas un sienas vispirms tiek apsildītas, un pēc tam tās izdala savu siltumu atmosfērā. Tajā pašā laikā infrasarkanais starojums ietekmē arī organismus – cilvēkus un viņu mājdzīvniekus.
IR stari tiek plaši izmantoti arī datu pārraidē un tālvadībā. Daudziem mobilajiem tālruņiem ir infrasarkanie porti failu apmaiņai starp tiem. Un visas gaisa kondicionētāju, mūzikas centru, televizoru, dažu vadāmu bērnu rotaļlietu tālvadības pultis arī izmanto elektromagnētiskos starus infrasarkanajā diapazonā.
Infrasarkano staru izmantošana armijā un astronautikā
Vissvarīgākie infrasarkanie stari ir paredzēti kosmosa un militārajai rūpniecībai. Uz fotokatodu bāzes, kas ir jutīgi pret infrasarkano starojumu (līdz 1,3 mikroniem), tiek veidotas nakts redzamības ierīces (dažādi binokļi, tēmēkļi u.c.). Tie ļauj, vienlaikus apstarojot objektus ar infrasarkano starojumu, mērķēt vai novērot absolūtā tumsā.
Pateicoties izveidotajiem ļoti jutīgajiem infrasarkano staru uztvērējiem, kļuva iespējama virzīšanas raķešu ražošana. Viņu galvā esošie sensori reaģē uz mērķa IR starojumu, kas parasti ir siltāks par vidi, un virza raķeti uz mērķi. Pamatojoties uz to pašu principukuģu, lidmašīnu, tanku sakarsušo daļu noteikšana, izmantojot siltuma virziena meklētājus.
IR lokatori un tālmēri var atklāt dažādus objektus pilnīgā tumsā un izmērīt attālumu līdz tiem. Kosmosa un liela attāluma zemes sakariem tiek izmantotas īpašas ierīces - optiskie kvantu ģeneratori, kas izstaro infrasarkanajā reģionā.
Infrasarkanais starojums zinātnē
Viens no visizplatītākajiem ir emisijas un absorbcijas spektru izpēte IR reģionā. To izmanto atomu elektronu apvalku īpašību izpētē, dažādu molekulu struktūru noteikšanai, kā arī dažādu vielu maisījumu kvalitatīvajā un kvantitatīvā analīzē.
Ņemot vērā ķermeņu izkliedes, caurlaidības un atstarošanas koeficientu atšķirības redzamajos un IR staros, dažādos apstākļos uzņemtās fotogrāfijas ir nedaudz atšķirīgas. Infrasarkanie attēli bieži parāda sīkāku informāciju. Šādi attēli tiek plaši izmantoti astronomijā.
Infrasarkano staru ietekmes uz ķermeni izpēte
Pirmie zinātniskie dati par infrasarkanā starojuma ietekmi uz cilvēka organismu ir datēti ar pagājušā gadsimta 60. gadiem. Pētījuma autors ir japāņu ārsts Tadaši Išikava. Eksperimentu laikā viņam izdevās noskaidrot, ka infrasarkanie stari mēdz dziļi iekļūt cilvēka ķermenī. Tajā pašā laikā notiek termoregulācijas procesi, līdzīgi kā reakcija uz atrašanos pirtī. Tomēr svīšana sākas pie zemākas apkārtējās vides temperatūras (itir aptuveni 50 ° C), un iekšējo orgānu sasilšana notiek daudz dziļāk.
Šīs karsēšanas laikā palielinās asinsrite, paplašinās elpošanas sistēmas, zemādas audu un ādas asinsvadi. Tomēr ilgstoša infrasarkanā starojuma iedarbība uz cilvēku var izraisīt karstuma dūrienu, un spēcīgs infrasarkanais starojums izraisa dažādas pakāpes apdegumus.
IR aizsardzība
Ir neliels saraksts ar darbībām, kuru mērķis ir samazināt infrasarkanā starojuma iedarbības risku uz cilvēka ķermeni:
- Radiojuma intensitātes samazināšana. Tas tiek panākts, izvēloties atbilstošu tehnoloģisko aprīkojumu, savlaicīgi nomainot novecojušo iekārtu, kā arī racionālu izkārtojumu.
- Strādnieku noņemšana no starojuma avota. Ja ražošanas līnija atļauj, priekšroka jādod ražošanas līnijas tālvadībai.
- Aizsargekrānu uzstādīšana avota vai darba vietā. Šādas žogas var sakārtot divos veidos, lai samazinātu infrasarkanā starojuma ietekmi uz cilvēka ķermeni. Pirmajā gadījumā tiem jāatspoguļo elektromagnētiskie viļņi, bet otrajā gadījumā tie ir jāaizkavē un jāpārvērš starojuma enerģija siltumenerģijā, kam seko tā noņemšana. Tā kā aizsargekrāni nedrīkst liegt speciālistiem iespēju uzraudzīt ražošanā notiekošos procesus, tos var padarīt caurspīdīgus vai caurspīdīgus. Šim nolūkam silikātu vaikvarca stikls, kā arī metāla sieti un ķēdes.
- Siltumizolācija vai karstu virsmu dzesēšana. Siltumizolācijas galvenais mērķis ir samazināt darbinieku apdegumu risku.
- Individuālie aizsardzības līdzekļi (dažādi kombinezoni, brilles ar iebūvētiem gaismas filtriem, vairogi).
- Preventīvie pasākumi. Ja, veicot iepriekš minētās darbības, infrasarkanā starojuma iedarbības līmenis uz ķermeni saglabājas pietiekami augsts, tad jāizvēlas atbilstošs darba un atpūtas režīms.
Ieguvumi cilvēka ķermenim
Infrasarkanais starojums, kas ietekmē cilvēka ķermeni, uzlabo asinsriti vazodilatācijas dēļ, uzlabo orgānu un audu piesātinājumu ar skābekli. Turklāt ķermeņa temperatūras paaugstināšanās rada pretsāpju efektu, jo stari iedarbojas uz ādas nervu galiem.
Ir novērots, ka operācijām, kas veiktas infrasarkanā starojuma ietekmē, ir vairākas priekšrocības:
- sāpes pēc operācijas ir nedaudz vieglāk panesamas;
- ātrāka šūnu reģenerācija;
- Infrasarkanā starojuma ietekme uz cilvēku ļauj izvairīties no iekšējo orgānu atdzišanas operācijas gadījumā uz atvērtiem dobumiem, kas samazina šoka risku.
Pacientiem ar apdegumiem infrasarkanais starojums rada iespēju likvidēt nekrozi, kā arī veikt autoplastiku agrākā stadijā. Turklāt samazinās drudža ilgums, mazāk izteikta ir anēmija un hipoproteinēmija, kā arī samazinās komplikāciju biežums.
Ir pierādīts, ka infrasarkanais starojums var vājināt dažu pesticīdu iedarbību, palielinot nespecifisko imunitāti. Daudzi no mums zina par rinīta un dažu citu saaukstēšanās izpausmju ārstēšanu ar zilām IR lampām.
Kaitējums cilvēkiem
Ir vērts atzīmēt, ka arī infrasarkanā starojuma kaitējums cilvēka ķermenim var būt ļoti nozīmīgs. Acīmredzamākie un izplatītākie gadījumi ir ādas apdegumi un dermatīts. Tās var rasties vai nu pārāk ilgi pakļaujoties vājiem infrasarkanā spektra viļņiem, vai arī intensīvas apstarošanas laikā. Runājot par medicīniskām procedūrām, tas notiek reti, bet tomēr nepareizas ārstēšanas gadījumā rodas karstuma dūrieni, astēnija un sāpju saasināšanās.
Viena no mūsdienu problēmām ir acu apdegumi. Viņiem visbīstamākie ir IR stari ar viļņu garumu 0,76-1,5 mikronu diapazonā. Viņu ietekmē tiek uzkarsēta lēca un ūdens humors, kas var izraisīt dažādus traucējumus. Viena no visbiežāk sastopamajām blakusparādībām ir fotofobija. Tas ir jāatceras bērniem, kuri spēlējas ar lāzera rādītājiem, un metinātājiem, kuri nevērīgi izturas pret individuālajiem aizsardzības līdzekļiem.
IR stari medicīnā
Ārstēšana ar infrasarkano starojumu ir lokāla un vispārēja. Pirmajā gadījumā uz noteiktu ķermeņa daļu tiek veikta lokāla darbība, bet otrajā - viss ķermenis ir pakļauts staru iedarbībai. Ārstēšanas kurss ir atkarīgs no slimības un var būt no 5 līdz 20 sesijām, kas ilgst 15-30 minūtes. Veicot procedūras, priekšnoteikums iraizsardzības līdzekļu lietošana. Lai saglabātu acu veselību, tiek izmantoti speciāli kartona spilventiņi vai brilles.
Pēc pirmās procedūras uz ādas virsmas parādās apsārtums ar neskaidrām robežām, kas pāriet apmēram pēc stundas.
IR izstarotāju darbība
Tā kā ir pieejamas daudzas medicīniskās ierīces, cilvēki tās iegādājas personīgai lietošanai. Tomēr jāatceras, ka šādām ierīcēm jāatbilst īpašām prasībām un tās jāizmanto, ievērojot drošības noteikumus. Bet pats galvenais, ir svarīgi saprast, ka, tāpat kā jebkuras medicīnas ierīces, infrasarkano viļņu izstarotājus nevar izmantot vairākām slimībām.
| Viļņa garums, µm | Noderīga darbība |
| 9,5 µm | Imunokorektīva darbība imūndeficīta stāvokļos, ko izraisa bads, saindēšanās ar tetrahloroglekli, imūnsupresantu lietošana. Tas noved pie normālu imunitātes šūnu saites rādītāju atjaunošanas. |
| 16,25 mikroni | Antioksidanta darbība. To veic, pateicoties brīvo radikāļu veidošanās no superoksīdiem un hidroperoksīdiem un to rekombinācijas. |
| 8, 2 un 6,4 µm | Antibakteriāla iedarbība un zarnu mikrofloras normalizēšana, pateicoties ietekmei uz prostaglandīnu hormonu sintēzi, izraisot imūnmodulējošu efektu. |
| 22,5 µm | Rezultāti daudzu tulkošanānešķīstošus savienojumus, piemēram, asins recekļus un aterosklerozes plāksnes, pārvērš šķīstošā stāvoklī, ļaujot tiem izvadīt no organisma. |
Tādēļ kvalificētam speciālistam, pieredzējušam ārstam jāizvēlas terapijas kurss. Atkarībā no izstarotā infrasarkano viļņu garuma ierīces var izmantot dažādiem mērķiem.
