Инфрачервеното лъчение е естествена форма на радиация. Всеки човек е изложен на това ежедневно. Огромна част от енергията на Слънцето идва на нашата планета под формата на инфрачервени лъчи. Въпреки това, в съвременния свят има много устройства, които използват инфрачервено лъчение. Тя може да засегне човешкото тяло по различни начини. До голяма степен зависи от вида и целта на използването на тези устройства.
Какво е това
Инфрачервеното лъчение или IR лъчите е вид електромагнитно лъчение, което заема спектралната област от червена видима светлина (която се характеризира с дължина на вълната от 0,74 микрона) до късовълново радио лъчение (с дължина на вълната 1 -2 мм). Това е доста голяма област от спектъра, така че допълнително се разделя на три области:
- близо (0,74 - 2,5 µm);
- средно (2,5 - 50 микрона);
- далеч (50-2000 микрона).
История на откриването
През 1800 г. учен от Англия У. Хершел прави наблюдението, че в невидимата част на слънчевия спектър (извън червената светлина) температурата на термометъра се повишава. Впоследствие е доказано подчинението на инфрачервеното лъчение на законите на оптиката и е направен извод за връзката му с видимата светлина.
Благодарение на работата на съветския физик А. А. Глаголева-Аркадиева, която получава радиовълни с λ=80 μm (IR диапазон) през 1923 г., съществуването на непрекъснат преход от видимо излъчване към IR лъчение и радиовълни е експериментално доказано. Така се стигна до заключението за общата им електромагнитна природа.
Почти всичко в природата е способно да излъчва дължини на вълната, съответстващи на инфрачервения спектър, което означава, че е източник на инфрачервено лъчение. Човешкото тяло не е изключение. Всички знаем, че всичко наоколо е изградено от атоми и йони, дори и хората. И тези възбудени частици са способни да излъчват IR линейни спектри. Те могат да преминат във възбудено състояние под въздействието на различни фактори, например електрически разряди или при нагряване. И така, в радиационния спектър на пламъка на газова печка има лента с λ=2,7 µm от водни молекули и с λ=4,2 µm от въглероден диоксид.
IR вълни в ежедневието, науката и индустрията
Използвайки определени устройства у дома и на работа, ние рядко се питаме за ефекта на инфрачервеното лъчение върху човешкото тяло. Междувременно инфрачервените нагреватели са доста популярни днес. Основната им разлика от маслените радиатори и конвектори е способността да загряват директно не самия въздух, а всички предмети в стаята. Тоест мебелите, подовете и стените първо се нагряват, а след това отдават топлината си в атмосферата. В същото време инфрачервеното лъчение засяга и организмите - хората и техните домашни любимци.
IR лъчите също се използват широко при предаване на данни и дистанционно управление. Много мобилни телефони имат инфрачервени портове за обмен на файлове между тях. И всички дистанционни за климатици, музикални центрове, телевизори, някои контролирани детски играчки също използват електромагнитни лъчи в инфрачервения диапазон.
Използването на инфрачервени лъчи в армията и космонавтиката
Най-важните инфрачервени лъчи са за аерокосмическата и военната индустрия. На базата на фотокатоди, които са чувствителни към инфрачервено лъчение (до 1,3 микрона), се създават устройства за нощно виждане (различни бинокли, мерници и др.). Те позволяват, докато едновременно облъчват обекти с инфрачервено лъчение, да се прицелват или наблюдават в абсолютен мрак.
Благодарение на създадените високочувствителни приемници на инфрачервени лъчи стана възможно производството на самонасочващи се ракети. Сензорите в главата им реагират на инфрачервеното лъчение на целта, което обикновено е по-топло от околната среда, и насочват ракетата към целта. Въз основа на същия принципоткриване на нагрети части на кораби, самолети, резервоари с помощта на топлинни пеленгатори.
IR локаторите и далекомери могат да откриват различни обекти в пълна тъмнина и да измерват разстоянието до тях. Специални устройства - оптични квантови генератори, които излъчват в инфрачервената област, се използват за космически и наземни комуникации на далечни разстояния.
Инфрачервено лъчение в науката
Един от най-разпространените е изследването на емисионните и абсорбционните спектри в IR областта. Използва се при изследване на характеристиките на електронните обвивки на атомите, за определяне на структурите на различни молекули и в допълнение, при качествен и количествен анализ на смеси от различни вещества.
Поради разликите в коефициентите на разсейване, предаване и отразяване на телата във видимите и IR лъчите, снимките, направени при различни условия, са малко по-различни. Инфрачервените изображения често показват повече детайли. Такива изображения се използват широко в астрономията.
Изучаване на ефекта на инфрачервените лъчи върху тялото
Първите научни данни за ефекта на инфрачервеното лъчение върху човешкото тяло датират от 60-те години на миналия век. Автор на изследването е японският лекар Тадаши Ишикава. В хода на своите експерименти той успява да установи, че инфрачервените лъчи са склонни да проникват дълбоко в човешкото тяло. В същото време протичат процеси на терморегулация, подобни на реакцията при пребиваване в сауна. Въпреки това, изпотяването започва при по-ниска температура на околната среда (те около 50°C), а нагряването на вътрешните органи става много по-дълбоко.
При това загряване се засилва кръвообращението, разширяват се съдовете на дихателната система, подкожната тъкан и кожата. Въпреки това, продължителното излагане на инфрачервено лъчение върху човек може да причини топлинен удар, а силното инфрачервено лъчение води до изгаряния с различна степен.
IR защита
Има малък списък от дейности, насочени към намаляване на риска от излагане на инфрачервено лъчение върху човешкото тяло:
- Намаляване на интензитета на радиацията. Това се постига чрез избор на подходящо технологично оборудване, навременна подмяна на остаряло оборудване, както и рационалното му разположение.
- Отстраняване на работници от източника на радиация. Ако производствената линия позволява, трябва да се предпочита дистанционно управление на производствената линия.
- Монтаж на защитни екрани на източника или работното място. Такива огради могат да бъдат подредени по два начина, за да се намали ефектът на инфрачервеното лъчение върху човешкото тяло. В първия случай те трябва да отразяват електромагнитните вълни, а във втория - да ги забавят и да преобразуват енергията на излъчване в топлинна енергия, последвано от нейното отстраняване. Поради факта, че защитните екрани не трябва да лишават специалистите от възможността да наблюдават процесите, протичащи в производството, те могат да бъдат направени прозрачни или полупрозрачни. За това силикатни иликварцово стъкло, както и метални мрежи и вериги.
- Топлоизолация или охлаждане на горещи повърхности. Основната цел на топлоизолацията е да намали риска от изгаряния на работниците.
- Лични предпазни средства (различни гащеризони, очила с вградени светлинни филтри, щитове).
- Превантивни мерки. Ако в хода на горните действия нивото на излагане на инфрачервено лъчение върху тялото остане достатъчно високо, тогава трябва да се избере подходящ режим на работа и почивка.
Ползи за човешкото тяло
Инфрачервеното лъчение, въздействащо върху човешкото тяло, води до подобряване на кръвообращението поради вазодилатация, по-добро насищане на органите и тъканите с кислород. Освен това повишаването на телесната температура има аналгетичен ефект поради ефекта на лъчите върху нервните окончания в кожата.
Забелязано е, че операцията, извършена под въздействието на инфрачервено лъчение, има редица предимства:
- болката след операция е малко по-лесна за понасяне;
- по-бързо регенериране на клетките;
- Ефектът на инфрачервеното лъчение върху човек избягва охлаждането на вътрешните органи в случай на операция на отворени кухини, което намалява риска от шок.
При пациенти с изгаряния инфрачервеното лъчение създава възможност за отстраняване на некрозата, както и извършване на автопластика на по-ранен етап. В допълнение, продължителността на треската е намалена, анемията и хипопротеинемията са по-слабо изразени и честотата на усложненията е намалена.
Доказано е, че инфрачервеното лъчение може да отслаби ефекта на някои пестициди чрез повишаване на неспецифичния имунитет. Много от нас знаят за лечението на ринит и някои други прояви на обикновена настинка със сини инфрачервени лампи.
Увреждане на хората
Заслужава да се отбележи, че вредата от инфрачервеното лъчение за човешкото тяло също може да бъде много значителна. Най-очевидните и чести случаи са изгаряния на кожата и дерматит. Те могат да възникнат или при твърде дълго излагане на слаби вълни от инфрачервения спектър, или по време на интензивно облъчване. Що се отнася до медицинските процедури, рядко се случва, но все пак при неправилно лечение възникват топлинни удари, астения и обостряне на болката.
Един от съвременните проблеми е изгарянето на очите. Най-опасни за тях са IR лъчите с дължина на вълната в диапазона 0,76-1,5 микрона. Под тяхно влияние лещата и водната течност се нагряват, което може да доведе до различни нарушения. Един от най-честите странични ефекти е фотофобията. Това трябва да се помни от децата, които играят с лазерни показалки и заварчиците, които пренебрегват личните предпазни средства.
IR лъчи в медицината
Лечението с инфрачервено лъчение е локално и общо. В първия случай се извършва локално действие върху определена част от тялото, а във втория - цялото тяло е изложено на действието на лъчите. Курсът на лечение зависи от заболяването и може да варира от 5 до 20 сесии по 15-30 минути. При провеждане на процедури задължително условие еизползване на защитни средства. За поддържане на здравето на очите се използват специални картонени подложки или очила.
След първата процедура по повърхността на кожата се появява зачервяване с неясни граници, което преминава след около час.
Действието на IR излъчватели
С наличието на много медицински устройства хората ги купуват за лична употреба. Трябва обаче да се помни, че такива устройства трябва да отговарят на специални изисквания и да се използват в съответствие с правилата за безопасност. Но най-важното е, че е важно да се разбере, че като всяко медицинско устройство, излъчвателите на инфрачервени вълни не могат да се използват за редица заболявания.
| Дължина на вълната, µm | Полезно действие |
| 9,5 µm | Имунокоригиращо действие при имунодефицитни състояния, причинени от гладуване, отравяне с тетрахлорметан, употреба на имуносупресори. Това води до възстановяване на нормалните показатели на клетъчната връзка на имунитета. |
| 16,25 микрона | Антиоксидантно действие. Осъществява се поради образуването на свободни радикали от супероксиди и хидропероксиди и тяхната рекомбинация. |
| 8, 2 и 6,4 µm | Антибактериално действие и нормализиране на чревната микрофлора поради влиянието върху синтеза на простагландинови хормони, което води до имуномодулиращ ефект. |
| 22,5 µm | Резултати в превода на многонеразтворими съединения, като кръвни съсиреци и атеросклеротични плаки, в разтворимо състояние, което им позволява да бъдат отстранени от тялото. |
Затова квалифициран специалист, опитен лекар трябва да избере курс на терапия. В зависимост от дължината на излъчваните инфрачервени вълни, устройствата могат да се използват за различни цели.
