Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι μια φυσική μορφή ακτινοβολίας. Κάθε άτομο εκτίθεται σε αυτό καθημερινά. Ένα τεράστιο μέρος της ενέργειας του Ήλιου έρχεται στον πλανήτη μας με τη μορφή υπέρυθρων ακτίνων. Ωστόσο, στον σύγχρονο κόσμο υπάρχουν πολλές συσκευές που χρησιμοποιούν υπέρυθρη ακτινοβολία. Μπορεί να επηρεάσει το ανθρώπινο σώμα με διάφορους τρόπους. Εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο και τον σκοπό χρήσης αυτών των συσκευών.
Τι είναι αυτό
Η υπέρυθρη ακτινοβολία, ή ακτίνες IR, είναι ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που καταλαμβάνει τη φασματική περιοχή από το κόκκινο ορατό φως (το οποίο χαρακτηρίζεται από μήκος κύματος 0,74 μικρά) έως την ραδιοακτινοβολία βραχέων κυμάτων (με μήκος κύματος 1 -2 mm). Αυτή είναι μια αρκετά μεγάλη περιοχή του φάσματος, επομένως υποδιαιρείται περαιτέρω σε τρεις περιοχές:
- κοντά (0,74 - 2,5 μm);
- μέσο (2,5 - 50 microns);
- μακριά (50-2000 μικρά).
Ιστορικό ανακάλυψης
Το 1800, ένας επιστήμονας από την Αγγλία, ο W. Herschel, έκανε την παρατήρηση ότι στο αόρατο μέρος του ηλιακού φάσματος (εκτός από το κόκκινο φως), η θερμοκρασία του θερμομέτρου αυξάνεται. Στη συνέχεια, αποδείχθηκε η υπαγωγή της υπέρυθρης ακτινοβολίας στους νόμους της οπτικής και βγήκε συμπέρασμα για τη σχέση της με το ορατό φως.
Χάρη στο έργο του σοβιετικού φυσικού A. A. Glagoleva-Arkadyeva, ο οποίος έλαβε ραδιοκύματα με λ=80 μm (εύρος IR) το 1923, η ύπαρξη μιας συνεχούς μετάβασης από την ορατή ακτινοβολία στην ακτινοβολία υπερύθρων και τα ραδιοκύματα ήταν πειραματικά αποδεδειγμένο. Έτσι, βγήκε το συμπέρασμα για την κοινή ηλεκτρομαγνητική τους φύση.
Σχεδόν όλα στη φύση είναι ικανά να εκπέμπουν μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο υπέρυθρο φάσμα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πηγή υπέρυθρης ακτινοβολίας. Το ανθρώπινο σώμα δεν αποτελεί εξαίρεση. Όλοι γνωρίζουμε ότι τα πάντα γύρω αποτελούνται από άτομα και ιόντα, ακόμη και από ανθρώπους. Και αυτά τα διεγερμένα σωματίδια είναι ικανά να εκπέμπουν φάσματα γραμμής IR. Μπορούν να περάσουν σε διεγερμένη κατάσταση υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων, για παράδειγμα, ηλεκτρικών εκκενώσεων ή όταν θερμαίνονται. Άρα, στο φάσμα ακτινοβολίας μιας φλόγας μιας σόμπας αερίου υπάρχει μια ζώνη με λ=2,7 μm από μόρια νερού και με λ=4,2 μm από διοξείδιο του άνθρακα.
Κύματα IR στην καθημερινή ζωή, την επιστήμη και τη βιομηχανία
Χρησιμοποιώντας ορισμένες συσκευές στο σπίτι και στη δουλειά, σπάνια αναρωτιόμαστε για την επίδραση της υπέρυθρης ακτινοβολίας στο ανθρώπινο σώμα. Εν τω μεταξύ, οι υπέρυθρες θερμάστρες είναι αρκετά δημοφιλείς σήμερα. Η θεμελιώδης διαφορά τους από τα θερμαντικά σώματα λαδιού και τα θερμαντικά σώματα είναι η ικανότητα να θερμαίνουν όχι τον ίδιο τον αέρα απευθείας, αλλά όλα τα αντικείμενα στο δωμάτιο. Δηλαδή, τα έπιπλα, τα δάπεδα και οι τοίχοι θερμαίνονται πρώτα και μετά εκπέμπουν τη θερμότητά τους στην ατμόσφαιρα. Ταυτόχρονα, η υπέρυθρη ακτινοβολία επηρεάζει επίσης οργανισμούς - τον άνθρωπο και τα κατοικίδιά τους.
Οι ακτίνες IR χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στη μετάδοση δεδομένων και στον τηλεχειρισμό. Πολλά κινητά τηλέφωνα διαθέτουν θύρες υπερύθρων για την ανταλλαγή αρχείων μεταξύ τους. Και όλα τα τηλεχειριστήρια για κλιματιστικά, μουσικά κέντρα, τηλεοράσεις, ορισμένα ελεγχόμενα παιδικά παιχνίδια χρησιμοποιούν επίσης ηλεκτρομαγνητικές ακτίνες στην υπέρυθρη περιοχή.
Η χρήση των υπέρυθρων ακτίνων στο στρατό και την αστροναυτική
Οι πιο σημαντικές υπέρυθρες ακτίνες είναι για την αεροδιαστημική και τη στρατιωτική βιομηχανία. Με βάση φωτοκαθόδους που είναι ευαίσθητες στην υπέρυθρη ακτινοβολία (έως 1,3 microns), δημιουργούνται συσκευές νυχτερινής όρασης (διάφορα κιάλια, σκοπευτικά κ.λπ.). Επιτρέπουν, ενώ ακτινοβολούν ταυτόχρονα αντικείμενα με υπέρυθρη ακτινοβολία, να στοχεύουν ή να παρατηρούν στο απόλυτο σκοτάδι.
Χάρη στους δημιουργούς εξαιρετικά ευαίσθητους δέκτες υπέρυθρων ακτίνων, κατέστη δυνατή η παραγωγή πυραύλων υποδοχής. Οι αισθητήρες στο κεφάλι τους αντιδρούν στην ακτινοβολία υπερύθρων του στόχου, η οποία είναι συνήθως θερμότερη από το περιβάλλον, και οδηγούν το βλήμα στον στόχο. Με βάση την ίδια αρχήανίχνευση θερμαινόμενων μερών πλοίων, αεροσκαφών, δεξαμενών με χρήση ανιχνευτών κατεύθυνσης θερμότητας.
Οι εντοπιστές υπερύθρων και τα αποστασιομετρητές μπορούν να ανιχνεύσουν διάφορα αντικείμενα σε απόλυτο σκοτάδι και να μετρήσουν την απόσταση από αυτά. Ειδικές συσκευές - οπτικές κβαντικές γεννήτριες που εκπέμπουν στην υπέρυθρη περιοχή, χρησιμοποιούνται για το διάστημα και τις επίγειες επικοινωνίες μεγάλης εμβέλειας.
Η υπέρυθρη ακτινοβολία στην επιστήμη
Ένα από τα πιο κοινά είναι η μελέτη των φασμάτων εκπομπής και απορρόφησης στην περιοχή IR. Χρησιμοποιείται στη μελέτη των χαρακτηριστικών των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων, για τον προσδιορισμό των δομών διαφόρων μορίων και επιπλέον, στην ποιοτική και ποσοτική ανάλυση μειγμάτων διαφόρων ουσιών.
Λόγω των διαφορών στους συντελεστές σκέδασης, μετάδοσης και ανάκλασης των σωμάτων στις ορατές και IR ακτίνες, οι φωτογραφίες που λαμβάνονται υπό διαφορετικές συνθήκες είναι κάπως διαφορετικές. Οι υπέρυθρες εικόνες δείχνουν συχνά περισσότερες λεπτομέρειες. Τέτοιες εικόνες χρησιμοποιούνται ευρέως στην αστρονομία.
Μελέτη της επίδρασης των υπέρυθρων ακτίνων στο σώμα
Τα πρώτα επιστημονικά δεδομένα για την επίδραση της υπέρυθρης ακτινοβολίας στο ανθρώπινο σώμα χρονολογούνται από τη δεκαετία του 1960. Συγγραφέας της έρευνας είναι ο Ιάπωνας γιατρός Tadashi Ishikawa. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων του, κατάφερε να διαπιστώσει ότι οι υπέρυθρες ακτίνες τείνουν να διεισδύουν βαθιά στο ανθρώπινο σώμα. Ταυτόχρονα, συμβαίνουν διαδικασίες θερμορύθμισης, παρόμοιες με την αντίδραση του να βρίσκεσαι σε σάουνα. Ωστόσο, η εφίδρωση ξεκινά σε χαμηλότερη θερμοκρασία περιβάλλοντος (αυτόείναι περίπου 50 ° C), και η θέρμανση των εσωτερικών οργάνων γίνεται πολύ βαθύτερα.
Κατά τη διάρκεια αυτής της θέρμανσης, η κυκλοφορία του αίματος αυξάνεται, τα αγγεία του αναπνευστικού συστήματος, ο υποδόριος ιστός και το δέρμα διαστέλλονται. Ωστόσο, η παρατεταμένη έκθεση ενός ατόμου στην υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει θερμοπληξία και η ισχυρή υπέρυθρη ακτινοβολία οδηγεί σε εγκαύματα διαφορετικού βαθμού.
Προστασία υπερύθρων
Υπάρχει μια μικρή λίστα δραστηριοτήτων που στοχεύουν στη μείωση του κινδύνου έκθεσης στην υπέρυθρη ακτινοβολία στο ανθρώπινο σώμα:
- Μείωση της έντασης της ακτινοβολίας. Επιτυγχάνεται με την επιλογή του κατάλληλου τεχνολογικού εξοπλισμού, την έγκαιρη αντικατάσταση του απαρχαιωμένου εξοπλισμού, καθώς και την ορθολογική διάταξή του.
- Απομάκρυνση εργαζομένων από την πηγή ακτινοβολίας. Εάν το επιτρέπει η γραμμή παραγωγής, θα πρέπει να προτιμάται ο τηλεχειρισμός της γραμμής παραγωγής.
- Τοποθέτηση προστατευτικών οθονών στην πηγή ή στο χώρο εργασίας. Τέτοιοι φράκτες μπορούν να τοποθετηθούν με δύο τρόπους για να μειώσουν την επίδραση της υπέρυθρης ακτινοβολίας στο ανθρώπινο σώμα. Στην πρώτη περίπτωση πρέπει να αντανακλούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα και στη δεύτερη να τα καθυστερήσουν και να μετατρέψουν την ενέργεια της ακτινοβολίας σε θερμική, ακολουθούμενη από την αφαίρεσή της. Λόγω του γεγονότος ότι οι προστατευτικές οθόνες δεν πρέπει να στερούν από τους ειδικούς την ευκαιρία να παρακολουθούν τις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στην παραγωγή, μπορούν να γίνουν διαφανείς ή ημιδιαφανείς. Για αυτό, πυριτικό ήγυαλί χαλαζία, καθώς και μεταλλικά πλέγματα και αλυσίδες.
- Θερμομόνωση ή ψύξη θερμών επιφανειών. Ο κύριος σκοπός της θερμομόνωσης είναι να μειώσει τον κίνδυνο εγκαυμάτων στους εργαζόμενους.
- Ατομικός προστατευτικός εξοπλισμός (διάφορες φόρμες, γυαλιά με ενσωματωμένα φίλτρα φωτός, ασπίδες).
- Προληπτικά μέτρα. Εάν κατά τη διάρκεια των παραπάνω ενεργειών το επίπεδο έκθεσης στην υπέρυθρη ακτινοβολία στο σώμα παραμένει αρκετά υψηλό, τότε θα πρέπει να επιλεγεί ο κατάλληλος τρόπος εργασίας και ανάπαυσης.
Οφέλη για τον ανθρώπινο οργανισμό
Η υπέρυθρη ακτινοβολία που επηρεάζει το ανθρώπινο σώμα οδηγεί σε βελτιωμένη κυκλοφορία του αίματος λόγω αγγειοδιαστολής, καλύτερο κορεσμό οργάνων και ιστών με οξυγόνο. Επιπλέον, η αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος έχει αναλγητική δράση λόγω της επίδρασης των ακτίνων στις νευρικές απολήξεις στο δέρμα.
Έχει παρατηρηθεί ότι η χειρουργική επέμβαση που γίνεται υπό την επίδραση της υπέρυθρης ακτινοβολίας έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα:
- ο πόνος μετά το χειρουργείο είναι κάπως πιο εύκολο να υπομείνει;
- ταχύτερη αναγέννηση κυττάρων;
- Η επίδραση της υπέρυθρης ακτινοβολίας σε ένα άτομο αποφεύγει την ψύξη των εσωτερικών οργάνων σε περίπτωση χειρουργικής επέμβασης σε ανοιχτές κοιλότητες, γεγονός που μειώνει τον κίνδυνο σοκ.
Σε ασθενείς με εγκαύματα, η υπέρυθρη ακτινοβολία δημιουργεί τη δυνατότητα αφαίρεσης νέκρωσης, καθώς και διενέργειας αυτοπλαστικής σε πρώιμο στάδιο. Επιπλέον, η διάρκεια του πυρετού μειώνεται, η αναιμία και η υποπρωτεϊναιμία είναι λιγότερο έντονες και η συχνότητα των επιπλοκών μειώνεται.
Έχει αποδειχθεί ότι η υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί να αποδυναμώσει την επίδραση ορισμένων φυτοφαρμάκων αυξάνοντας τη μη ειδική ανοσία. Πολλοί από εμάς γνωρίζουμε για τη θεραπεία της ρινίτιδας και ορισμένων άλλων εκδηλώσεων του κρυολογήματος με μπλε λυχνίες υπερύθρων.
Βλάβη για τον άνθρωπο
Αξίζει να σημειωθεί ότι η βλάβη από την υπέρυθρη ακτινοβολία για τον ανθρώπινο οργανισμό μπορεί επίσης να είναι πολύ σημαντική. Οι πιο εμφανείς και συχνές περιπτώσεις είναι τα δερματικά εγκαύματα και η δερματίτιδα. Μπορούν να εμφανιστούν είτε με πολύ μεγάλη έκθεση σε ασθενή κύματα του υπέρυθρου φάσματος, είτε κατά τη διάρκεια έντονης ακτινοβολίας. Όταν πρόκειται για ιατρικές διαδικασίες, είναι σπάνιο, αλλά παρόλα αυτά, οι θερμοπληξίες, η εξασθένηση και η έξαρση του πόνου συμβαίνουν με ακατάλληλη θεραπεία.
Ένα από τα σύγχρονα προβλήματα είναι τα εγκαύματα στα μάτια. Οι πιο επικίνδυνες για αυτούς είναι οι ακτίνες IR με μήκη κύματος στην περιοχή από 0,76-1,5 μικρά. Υπό την επιρροή τους, ο φακός και το υδατοειδές υγρό θερμαίνονται, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε διάφορες διαταραχές. Μία από τις πιο συχνές παρενέργειες είναι η φωτοφοβία. Αυτό πρέπει να το θυμούνται τα παιδιά που παίζουν με δείκτες λέιζερ και οι συγκολλητές που παραμελούν τον ατομικό προστατευτικό εξοπλισμό.
ακτίνες IR στην ιατρική
Η θεραπεία με υπέρυθρη ακτινοβολία είναι τοπική και γενική. Στην πρώτη περίπτωση, μια τοπική δράση πραγματοποιείται σε ένα συγκεκριμένο μέρος του σώματος και στη δεύτερη, ολόκληρο το σώμα εκτίθεται στη δράση των ακτίνων. Η πορεία της θεραπείας εξαρτάται από τη νόσο και μπορεί να κυμαίνεται από 5 έως 20 συνεδρίες των 15-30 λεπτών. Κατά τη διενέργεια διαδικασιών, απαραίτητη προϋπόθεση είναιχρήση προστατευτικού εξοπλισμού. Για τη διατήρηση της υγείας των ματιών, χρησιμοποιούνται ειδικά χαρτόνια ή γυαλιά.
Μετά την πρώτη διαδικασία, ερυθρότητα με δυσδιάκριτα όρια εμφανίζεται στην επιφάνεια του δέρματος, περνώντας μετά από περίπου μία ώρα.
Η δράση των εκπομπών IR
Με τη διαθεσιμότητα πολλών ιατρικών συσκευών, οι άνθρωποι τις αγοράζουν για προσωπική χρήση. Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι τέτοιες συσκευές πρέπει να πληρούν ειδικές απαιτήσεις και να χρησιμοποιούνται σύμφωνα με τους κανονισμούς ασφαλείας. Αλλά το πιο σημαντικό, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι, όπως κάθε ιατρική συσκευή, οι εκπομποί υπέρυθρων κυμάτων δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολλές ασθένειες.
| Μήκος κύματος, μm | Χρήσιμη ενέργεια |
| 9,5 μm | Ανοσοδιορθωτική δράση σε καταστάσεις ανοσοανεπάρκειας που προκαλούνται από ασιτία, δηλητηρίαση από τετραχλωράνθρακα, χρήση ανοσοκατασταλτικών. Οδηγεί στην αποκατάσταση των φυσιολογικών δεικτών του κυτταρικού συνδέσμου της ανοσίας. |
| 16,25 μικρά | Αντιοξειδωτική δράση. Διεξάγεται λόγω του σχηματισμού ελεύθερων ριζών από υπεροξείδια και υδροϋπεροξείδια και τον ανασυνδυασμό τους. |
| 8, 2 και 6,4 μm | Αντιβακτηριακή δράση και ομαλοποίηση της εντερικής μικροχλωρίδας λόγω της επίδρασης στη σύνθεση των ορμονών της προσταγλανδίνης, που οδηγεί σε ανοσοτροποποιητική δράση. |
| 22,5 μm | Αποτελέσματα στη μετάφραση πολλώναδιάλυτες ενώσεις, όπως θρόμβοι αίματος και αθηρωματικές πλάκες, σε διαλυτή κατάσταση, επιτρέποντάς τους να απομακρυνθούν από το σώμα. |
Επομένως, ένας εξειδικευμένος ειδικός, ένας έμπειρος γιατρός θα πρέπει να επιλέξει μια πορεία θεραπείας. Ανάλογα με το μήκος των εκπεμπόμενων υπέρυθρων κυμάτων, οι συσκευές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διαφορετικούς σκοπούς.
