Valgus on elusorganismide olemasolu võti Maal. Infrapunakiirgusega kokkupuutel võib tekkida tohutu hulk protsesse. Lisaks kasutatakse seda meditsiinilistel eesmärkidel. Alates 20. sajandist on valgusteraapiast saanud traditsioonilise meditsiini oluline komponent.
Kiirguse omadused
Fototeraapia on füsioteraapia eriosa, mis uurib valguslainete mõju inimkehale. Märgiti, et lainete ulatus on erinev, seega on neil inimkehale erinev mõju. Oluline on märkida, et kiirguse läbitungimissügavus on suurim. Mis puudutab pinnaefekti, siis ultraviolettkiirgusel on see olemas.
Infrapunaspektri vahemikul (kiirgusspektril) on vastav lainepikkus, nimelt 780 nm. kuni 10000 nm. Mis puutub füsioteraapiasse, siis inimese ravimiseks kasutatakse lainepikkust, mis ulatub spektris alates 780 nm. kuni 1400 nm. Seda infrapunakiirguse ulatust peetakse teraapias normaalseks. Lihtsamalt öeldes kasutatakse sobivat lainepikkust, nimelt lühemat lainepikkust, mis suudab tungida naha sisse kolm sentimeetrit. Lisaks võetakse arvesse kvanti erienergiat ja kiirguse sagedust.
Paljude uuringute kohaselt on leitud, et valgusel, raadiolainetel ja infrapunakiirtel on sama olemus, kuna need on elektromagnetlainete tüübid, mis ümbritsevad inimesi kõikjal. Sellised lained toidavad telereid, mobiiltelefone ja raadioid. Lihtsamalt öeldes võimaldavad lained inimesel näha ümbritsevat maailma.
Infrapunaspektril on vastav sagedus, mille lainepikkus on 7-14 mikronit, mis mõjub inimorganismile ainulaadselt. See osa spektrist vastab inimkeha kiirgusele.
Mis puutub kvantobjektidesse, siis molekulidel ei ole võimet suvaliselt vibreerida. Igal kvantmolekulil on teatud energia- ja kiirgussageduste kompleks, mis salvestatakse vibratsiooni hetkel. Siiski tasub arvestada, et õhumolekulid on varustatud paljude selliste sagedustega, mistõttu on atmosfäär võimeline neelama kiirgust erinevates spektrites.
Kiirgusallikad
Päike on peamine infrapunakiirguse allikas.
Tänu sellele saab esemeid kuumutada kindla temperatuurini. Selle tulemusena eraldub nende lainete spektris soojusenergia. Seejärel jõuab energia objektideni. Soojusenergia ülekandmine toimub kõrge temperatuuriga objektidelt madalamale. Sellises olukorras on objektidel erinevad kiirgavad omadused, mis sõltuvad mitmest kehast.
Infrapunakiirguse allikad on kõikjal, mis on varustatud selliste elementidega nagu LED-id. Kõik kaasaegsed telerid on varustatud kaugjuhtimispuldidega, kuna need töötavad infrapunaspektri sobival sagedusel. Need sisaldavad LED-e. Tööstuslikus tootmises võib näha erinevaid infrapunakiirguse allikaid, näiteks: värvi- ja lakipindade kuivatamisel.
Kõige silmatorkavam kunstliku allika esindaja Venemaal olid vene ahjud. Peaaegu kõik inimesed on kogenud sellise ahju mõju ja hinnanud ka selle eeliseid. Seetõttu on sellist kiirgust tunda köetavast ahjust või radiaatorist. Praegu on infrapuna kütteseadmed väga populaarsed. Neil on konvektsioonivõimalusega võrreldes eeliste loend, kuna need on säästlikumad.
Koefitsiendi väärtus
Infrapunaspektris on mitut tüüpi koefitsiente, nimelt:
- kiirgus;
- peegelduskoefitsient;
- läbilaskevõime tegur.
Seega on emissiivsus objektide võime kiirgada kiirgussagedust ja ka kvantenergiat. Võib varieeruda olenevalt materjalist ja selle omadustest, samuti temperatuurist. Koefitsiendil on selline maksimaalne paranemine = 1, kuid tegelikus olukorras on see alati väiksem. Mis puudutab madalat emissioonivõimet, siis see on varustatud elementidega, millel on läikiv pind, aga ka metallid. Koefitsient sõltub temperatuurinäitajatest.
Peegelduskoefitsient näitab materjalide võimet kajastada uuringu sagedust. Sõltub materjalide tüübist, omadustest ja temperatuurinäitajatest. Peegeldus esineb peamiselt poleeritud ja siledatel pindadel.
Läbilaskvus näitab objektide võimet infrapunakiirguse sagedust enda kaudu edastada. See koefitsient sõltub otseselt materjali paksusest ja tüübist. Oluline on märkida, et enamikul materjalidel pole sellist koefitsienti.
Kasutamine meditsiinis
Infrapunavalgusravi on muutunud tänapäeva maailmas üsna populaarseks. Infrapunakiirguse kasutamine meditsiinis on tingitud asjaolust, et tehnikal on raviomadused. Tänu sellele on inimkehale kasulik mõju. Termiline mõju moodustab kudedes keha, regenereerib kudesid ja stimuleerib paranemist, kiirendab füüsikalisi ja keemilisi reaktsioone.
Lisaks kogeb keha märkimisväärset paranemist, kuna toimuvad järgmised protsessid:
- verevoolu kiirenemine;
- vasodilatatsioon;
- bioloogiliselt aktiivsete ainete tootmine;
- lihaste lõdvestamine;
- suurepärane tuju;
- mugav seisund;
- Hea unistus;
- vererõhu langus;
- füüsilise, psühho-emotsionaalse stressi jms leevendamine.
Ravi nähtav mõju ilmneb mitme protseduuri jooksul. Lisaks märgitud funktsioonidele on infrapunaspektril inimkehale põletikuvastane toime, see aitab võidelda infektsioonidega, stimuleerib ja tugevdab immuunsüsteemi.
Sellisel meditsiinilisel ravil on järgmised omadused:
- biostimuleeriv;
- põletikuvastane;
- võõrutus;
- paranenud verevool;
- keha sekundaarsete funktsioonide äratamine.
Infrapuna-valguskiirgusel või õigemini selle ravil on inimorganismile nähtav kasu.
Ravi meetodid
Ravi on kahte tüüpi, nimelt üldine ja kohalik. Mis puudutab kohalikke toimeid, siis ravi viiakse läbi patsiendi kindlas kehaosas. Üldteraapia käigus on valgusteraapia kasutamine suunatud kogu kehale.
Protseduur viiakse läbi kaks korda päevas, seansi kestus on 15-30 minutit. Üldine ravikuur sisaldab vähemalt viit kuni kakskümmend protseduuri. Veenduge, et teil oleks näo jaoks infrapunakaitse valmis. Silmade jaoks kasutatakse spetsiaalseid prille, vati või pappkatteid. Pärast seanssi kattub nahk erüteemiga, nimelt hägusate piiridega punetusega. Erüteem kaob tund pärast protseduuri.
Ravi näidustused ja vastunäidustused
IR-l on peamised näidustused meditsiinis kasutamiseks:
- ENT organite haigused;
- neuralgia ja neuriit;
- lihas-skeleti süsteemi mõjutavad haigused;
- silmade ja liigeste patoloogia;
- põletikulised protsessid;
- haavad;
- põletused, haavandid, dermatoosid ja armid;
- bronhiaalastma;
- põiepõletik;
- urolitiaas;
- osteokondroos;
- koletsüstiit ilma kivideta;
- artriit;
- gastroduodeniit kroonilises vormis;
- kopsupõletik.
Valgusravi annab positiivseid tulemusi. Lisaks ravitoimele võib IR olla inimkehale ohtlik. See on tingitud asjaolust, et on teatud vastunäidustusi, mille mittejärgimine võib tervist kahjustada.
Kui teil on järgmised vaevused, on selline ravi kahjulik:
- raseduse periood;
- verehaigused;
- individuaalne sallimatus;
- kroonilised haigused ägedas staadiumis;
- mädased protsessid;
- aktiivne tuberkuloos;
- verejooksu eelsoodumus;
- neoplasmid.
Neid vastunäidustusi tuleks arvesse võtta, et mitte kahjustada oma tervist. Liiga kõrge kiirgusintensiivsus võib põhjustada suurt kahju.
Mis puutub IR kahjusse meditsiinis ja tootmises, siis võivad tekkida põletused ja naha tugev punetus. Mõnel juhul tekkisid inimestel näol kasvajad, kuna nad puutusid selle kiirgusega piisavalt kaua kokku. Infrapunakiirguse märkimisväärne kahju võib põhjustada dermatiiti ja samuti võib tekkida kuumarabandus.
Infrapunakiired on silmadele üsna ohtlikud, eriti vahemikus kuni 1,5 mikronit. Pikaajaline kokkupuude põhjustab olulist kahju, kuna ilmnevad valgusfoobia, katarakt ja nägemishäired. Pikaajaline kokkupuude infrapunakiirgusega on väga ohtlik mitte ainult inimestele, vaid ka taimedele. Optilisi instrumente kasutades võite proovida oma nägemisprobleemi parandada.
Mõju taimedele
Kõik teavad, et IR-del on kasulik mõju taimede kasvule ja arengule. Näiteks kui varustate kasvuhoone infrapuna küttekehaga, näete vapustavat tulemust. Kuumutamine toimub infrapunaspektris, kus täheldatakse teatud sagedust ja laine on 50 000 nm. kuni 2 000 000 nm.
On üsna huvitavaid fakte, mille järgi saate teada, et päikesevalgus mõjutavad kõiki taimi ja elusorganisme. Päikese kiirguse konkreetne ulatus on 290 nm. – 3000 nm. Lihtsamalt öeldes mängib kiirgusenergia iga taime elus olulist rolli.
Arvestades huvitavaid ja harivaid fakte, saab kindlaks teha, et taimed vajavad valgust ja päikeseenergiat, kuna nad vastutavad klorofülli ja kloroplastide moodustumise eest. Valguse kiirus mõjutab pikenemist, rakkude tuumastumist ja kasvuprotsesse, vilja kandmise ja õitsemise aega.
Mikrolaineahju eripära
Kodumajapidamises kasutatavad mikrolaineahjud on varustatud mikrolainetega, mis on veidi madalamad kui gamma- ja röntgenikiirgus. Sellised ahjud võivad esile kutsuda ioniseeriva efekti, mis ohustab inimeste tervist. Mikrolained asuvad infrapuna- ja raadiolainete vahelises pilus, mistõttu sellised ahjud ei suuda molekule ja aatomeid ioniseerida. Töötavad mikrolaineahjud ei mõjuta inimesi, kuna need imenduvad toidu sisse, tekitades soojust.
Mikrolaineahjud ei saa eraldada radioaktiivseid osakesi, mistõttu neil ei ole radioaktiivset mõju toidule ja elusorganismidele. Seetõttu ei tasu muretseda, et mikrolaineahjud võivad tervist kahjustada!
SISSEJUHATUS
Oma olemuse ebatäiuslikkus, mida kompenseeris intellekti paindlikkus, tõukas inimest pidevalt otsima. Soov lennata nagu lind, ujuda nagu kala või näiteks näha öösel nagu kass sai teoks, kui nõutud teadmised ja tehnoloogia saavutati. Teadusliku uurimistöö ajendiks olid sageli sõjalise tegevuse vajadused ja tulemused määras olemasolev tehnoloogiline tase.
Nägemisulatuse laiendamine silmale kättesaamatu teabe visualiseerimiseks on üks raskemaid ülesandeid, kuna see nõuab tõsist teaduslikku ettevalmistust ning märkimisväärset tehnilist ja majanduslikku baasi. Esimesed edukad tulemused selles suunas saadi 20. sajandi 30. aastatel. Vaatluse probleem vähese valgusega tingimustes muutus eriti aktuaalseks Teise maailmasõja ajal.
Loomulikult on selles suunas tehtud jõupingutused toonud kaasa edusamme teadusuuringutes, meditsiinis, kommunikatsioonitehnoloogias ja muudes valdkondades.
INFRAPUNAKIIRGUSE FÜÜSIKA
Infrapunakiirgus- elektromagnetkiirgus, mis hõivab spektripiirkonna nähtava valguse punase otsa vahel (lainepikkusega (= m) ja lühilaine raadiokiirgusega (= m). Infrapunakiirguse avastas 1800. aastal inglise teadlane W. Herschel. 123 aastat pärast Infrapunakiirguse avastamisel sai nõukogude füüsik A. A. Glagoleva-Arkadjeva raadiolaineid lainepikkusega ligikaudu 80 mikronit, s.o. mis asuvad infrapuna lainepikkuste vahemikus. See tõestas, et valgus, infrapunakiired ja raadiolained on sama iseloomuga, kõik need on lihtsalt tavaliste elektromagnetlainete erisused.
Infrapunakiirgust nimetatakse ka "termiliseks" kiirguseks, kuna kõik teatud temperatuurini kuumutatud kehad, nii tahked kui vedelad, kiirgavad infrapunaspektris energiat.
IR-KIIRGUSE ALLIKAD
MÕNE OBJEKTE PÕHILISED IR-KIIRGUSE ALLIKAD
|
Ballistiliste rakettide ja kosmoseobjektide infrapunakiirgus |
Lennuki infrapunakiirgus |
Pinnalaevade infrapunakiirgus |
|
Marsi tõrvik mootor, mis on põlevate gaaside voog, mis kannab raketikütuse põlemisel tekkivaid hõljuvaid tuha ja tahma osakesi. Raketi kere. Maa, mis peegeldab osa sellele langevatest päikesekiirtest. Maa ise. |
Lennuki kerelt peegelduv kiirgus Päikeselt, Maalt, Kuult ja muudest allikatest. Turboreaktiivmootori pikendustoru ja düüsi või kolbmootori väljalasketorude sisemine soojuskiirgus. Heitgaasi joa enda soojuskiirgus. Lennuki naha sisemine soojuskiirgus, mis tuleneb aerodünaamilisest kuumenemisest lennu ajal suurel kiirusel. |
Korstna korpus. heitgaas korstna auk |
IR KIIRGUSE PÕHIOMADUSED
1. Läbib mõningaid läbipaistmatuid kehasid, ka läbi vihma,
udu, lumi.
2. Annab fotoplaatidele keemilise efekti.
3. Aine imendub, see soojendab seda.
4. Põhjustab germaaniumis sisemise fotoelektrilise efekti.
5. Nähtamatu.
6. On võimeline tekitama interferentsi ja difraktsiooninähtusi.
7. Registreeritud termiliste meetoditega, fotoelektriliste ja
fotograafiline.
IR KIIRGUSE OMADUSED
Enda peegeldunud nõrgenemine Füüsiline
termilised objektid IR IR kiirguse omadused IR
kiirguskiirgus atmosfääris kiirgustaustad
|
Omadused |
Põhiline mõisted |
|
Kuumutatud kehade omasoojuskiirgus |
Põhikontseptsioon on täiesti must keha. Absoluutselt must keha on keha, mis neelab kogu sellele langeva kiirguse mis tahes lainepikkusel. Musta keha kiirguse intensiivsuse jaotus (Plancki s/n): kus on kiirguse spektraalne heledus temperatuuril T, on lainepikkus mikronites, C1 ja C2 on konstantsed koefitsiendid: C1 = 1,19*W*µm*cm*sr, C2=1,44*µm*deg. Maksimaalne lainepikkus (Wieni seadus): , kus T on keha absoluutne temperatuur. Integraalne kiirgustihedus – Stefani – Boltzmanni seadus: |
|
Objektidelt peegeldunud infrapunakiirgus |
Maksimaalne päikesekiirgus, mis määrab peegeldunud komponendi, vastab lainepikkustele, mis on lühemad kui 0,75 mikronit ja 98% kogu päikesekiirguse energiast langeb spektripiirkonda kuni 3 mikronit. Seda lainepikkust peetakse sageli piirlainepikkuseks, mis eraldab IR-kiirguse peegeldunud (päikese) ja sisemised komponendid objektidest. Seetõttu võib nõustuda, et IR-spektri lähiosas (kuni 3 μm) on peegeldunud komponent määrav ning kiirguse jaotus objektide vahel sõltub peegelduvuse ja kiirgustiheduse jaotusest. IR-spektri kaugemas osas on määravaks teguriks objektide enda kiirgus ja kiirgusvõime jaotus nende piirkonnas sõltub kiirgustegurite jaotusest ja temperatuurist. IR-spektri kesklaine osas tuleb arvestada kõigi nelja parameetriga. |
|
IR-kiirguse nõrgenemine atmosfääris |
IR lainepikkuste vahemikus on mitu läbipaistvuse akent ja atmosfääri ülekande sõltuvus lainepikkusest on väga keerulise vormiga. IR-kiirguse sumbumise määravad veeauru ja gaasikomponentide, peamiselt süsihappegaasi ja osooni, neeldumisribad, samuti kiirguse hajumise nähtused. Vt joonist “IR-kiirguse neeldumine”. |
|
IR taustkiirguse füüsikalised omadused |
IR-kiirgusel on kaks komponenti: oma soojuskiirgus ja Päikesest ja muudest välisallikatest peegeldunud (hajutatud) kiirgus. Lainepikkuste vahemikus, mis on lühem kui 3 mikronit, domineerib peegeldunud ja hajutatud päikesekiirgus. Selles lainepikkuste vahemikus võib taustade sisemise soojuskiirguse reeglina tähelepanuta jätta. Vastupidi, lainepikkuste vahemikus, mis on suurem kui 4 μm, domineerib taustade sisemine soojuskiirgus ja peegeldunud (hajutatud) päikesekiirgust võib tähelepanuta jätta. Lainepikkuste vahemik 3-4 mikronit on justkui üleminekuline. Selles vahemikus on taustamoodustiste heleduse miinimum. |
IR-KIIRGUSE NEELDUMINE
Atmosfääri ülekandespekter lähi- ja keskmise infrapuna piirkonnas (1,2-40 μm) merepinnal (graafikutel alumine kõver) ja 4000 m kõrgusel (ülemine kõver); submillimeetrises vahemikus (300-500 mikronit) ei jõua kiirgus Maa pinnale.
MÕJU INIMESELE
Juba iidsetest aegadest on inimesed hästi teadlikud soojuse ehk teaduslikult öeldes infrapunakiirguse kasulikust jõust.
Infrapunaspektris on piirkond, mille lainepikkus on ligikaudu 7-14 mikronit (nn infrapunavahemiku pikalaineline osa), millel on inimkehale tõeliselt ainulaadne kasulik mõju. See infrapunakiirguse osa vastab inimkeha enda kiirgusele, mille maksimum on umbes 10 mikroni lainepikkusel. Seetõttu tajub meie keha igasugust sellise lainepikkusega välist kiirgust "meie omana". Meie Maa kuulsaim looduslik infrapunakiirte allikas on Päike ja Venemaa kuulsaim tehislik pikalaineline infrapunakiirte allikas on Vene ahi, mille kasulikku mõju on kindlasti kogenud iga inimene. Infrapunalainetega küpsetamine muudab toidu eriti maitsvaks, säilitab vitamiine ja mineraalaineid ning sellel pole midagi pistmist mikrolaineahjudega.
Mõjutades inimkeha infrapuna vahemiku pikalainelises osas, on võimalik saada nähtus, mida nimetatakse "resonantsneeldumiseks", mille käigus keha hakkab aktiivselt absorbeerima välist energiat. Selle toime tulemusena suureneb keharaku potentsiaalne energia ning seondumata vesi väljub sellest, suureneb spetsiifiliste rakustruktuuride aktiivsus, tõuseb immunoglobuliinide tase, suureneb ensüümide ja östrogeenide aktiivsus ning toimuvad muud biokeemilised reaktsioonid. See kehtib igat tüüpi keharakkude ja vere kohta.
VAHEALAS OBJEKTIDE KUJUTISTE OMADUSED
|
Infrapunakujutistel on teadaolevate objektide vaheline kontrastide jaotus, mis on vaatleja jaoks ebatavaline, kuna objektide pindade optilised omadused erinevad infrapunavahemikus võrreldes spektri nähtava osaga. IR-kiirgus võimaldab tuvastada IR-piltidel objekte, mida tavalistel fotodel ei märgata. Võimalik on tuvastada kahjustatud puude ja põõsaste alasid, samuti paljastada tõendeid värskelt lõigatud taimestiku kasutamisest objektide maskeerimiseks. Toonide erinev edastamine piltidel viis nn multispektraalse pildistamise loomiseni, mille käigus pildistatakse mitmespektrilise kaameraga samaaegselt objektide tasapinna sama lõiku spektri erinevates tsoonides. |
|
IR-piltide soojuskaartidele iseloomulik tunnus on ka see, et nende moodustamises osaleb lisaks peegeldunud kiirgusele ka nende enda kiirgus ja mõnel juhul ainult see. Sisekiirguse määravad objektide pindade kiirgusvõime ja nende temperatuur. See võimaldab soojuskaartidel tuvastada kuumenenud pindu või nende alasid, mis on fotodel täiesti tuvastamatud, ning kasutada soojuspilte infoallikana objekti temperatuuriseisundi kohta. |
|
IR-pildid võimaldavad saada teavet objektide kohta, mida pildistamise hetkel enam ei ole. Näiteks lennuki parkimiskoha pinnal säilib mõnda aega selle termoportree, mille saab salvestada IR-pildile. |
|
Soojuskaartide neljas omadus on võimalus registreerida objekte nii langeva kiirguse puudumisel kui ka temperatuurimuutuste puudumisel; ainult nende pindade kiirgusvõime erinevuste tõttu. See omadus võimaldab vaadelda objekte täielikus pimeduses ja tingimustes, kus temperatuuride erinevused on tasandatud kuni märkamatuseni. Sellistes tingimustes on madala emissioonivõimega värvimata metallpinnad eriti selgelt nähtavad mittemetallist esemete taustal, mis näevad heledamad (“tumedad”), kuigi nende temperatuur on sama. |
|
Soojuskaartide teine omadus on seotud päeval toimuvate termiliste protsesside dünaamilisusega.Temperatuuride loomuliku ööpäevase kõikumise tõttu osalevad kõik maapinnal asuvad objektid pidevalt toimuvas soojusvahetusprotsessis. Pealegi sõltub iga keha temperatuur soojusvahetuse tingimustest, keskkonna füüsikalistest omadustest, antud objekti olemuslikest omadustest (soojusmahtuvus, soojusjuhtivus) jne. Nendest teguritest olenevalt külgnevate objektide temperatuurisuhe muutub päeva jooksul, seega erinevad ka samadelt objektidelt erinevatel aegadel saadud soojuskaardid üksteisest. |
INFRAPUNAKIIRGUSE RAKENDAMINE
Kahekümne esimesel sajandil algas infrapunakiirguse toomine meie ellu. Nüüd kasutatakse seda tööstuses ja meditsiinis, igapäevaelus ja põllumajanduses. See on universaalne ja seda saab kasutada väga erinevatel eesmärkidel. Kasutatakse kohtuekspertiisis, füsioteraapias ja tööstuses värvitud toodete, seinte, puidu ja puuviljade kuivatamiseks. Saate pildistada pimedas olevaid objekte, öövaatlusseadmeid (ööbinoklid) ja udu.
Öönägemisseadmed – põlvkondade ajalugu
|
Nullpõlvkond |
||
|
"Klaas lõuendit" |
Kolme- ja kaheelektroodilised süsteemid |
|
Fotokatood Mansett |
||
|
30ndate keskpaik |
||
|
Philipsi tehniline keskus, Holland |
Välismaal – Zworykin, Farnsword, Morton ja von Ardenne; NSV Liidus - G.A. Grinberg, A.A. Artsimovitš |
|
|
See pildivõimendustoru koosnes kahest üksteise sees pesitsevast klaasist, mille lamedatele põhjadele pandi fotokatood ja luminofoor. Nendele kihtidele rakendatud kõrgepinge tekitas elektrostaatiline väli, mis tagab elektroonilise kujutise otsese ülekande fotokatoodilt fosforiga ekraanile. "Holsti klaasis" kasutati valgustundliku kihina hõbe-hapniku-tseesiumi fotokatoodi, millel oli üsna madal tundlikkus, kuigi see töötas vahemikus kuni 1,1 mikronit. Lisaks oli sellel fotokatoodil kõrge müratase, mille kõrvaldamiseks oli vaja jahutada temperatuurini miinus 40 °C. |
Elektronoptika edusammud on võimaldanud asendada kujutise otseülekande elektrostaatilise väljaga teravustamisega. Elektrostaatilise pildiülekandega pildivõimendustoru suurimaks puuduseks on eraldusvõime järsk langus vaatevälja keskpunktist servadeni, mis tuleneb kõverjoonelise elektroonilise kujutise mittevastavusest lame fotokatoodi ja ekraaniga. Selle probleemi lahendamiseks hakati neid sfääriliseks muutma, mis raskendas märkimisväärselt tavaliselt tasasele pinnale mõeldud läätsede disaini. |
|
|
Esimene põlvkond |
||
|
Mitmeastmelised pildivõimendi torud |
||
|
NSVL, M.M. Bootslov autor: RCA, ITT (USA), Philips (Holland) |
||
|
Kiudoptiliste plaatide (FOP) põhjal, mis on paljude LED-ide pakett, töötati välja tasapinnalised nõgusad läätsed, mis paigaldati sisse- ja väljapääsuakende asemele. VOP-i tasasele pinnale projitseeritud optiline pilt edastatakse moonutusteta nõgusale poolele, mis tagab fotokatoodi ja ekraani tasapinnaliste pindade sidumise kõvera elektroonilise väljaga. VOP-i kasutamise tulemusena muutus eraldusvõime kogu vaatevälja ulatuses samasuguseks, mis keskel. |
||
|
Teine põlvkond |
||
|
Sekundaarne emissiooni võimendi |
Pseudobinokul |
|
|
1- fotokatood 3-mikrokanaliline plaat 4 – ekraan | ||
|
70ndatel |
||
|
USA ettevõtted |
firma "Praxitronic" (Saksamaa) |
|
|
See element on korrapäraste vahedega kanalitega sõel, mille läbimõõt on umbes 10 mikronit ja paksus ei ületa 1 mm. Kanalite arv võrdub pildielementide arvuga ja on suurusjärgus 10 6 . Mikrokanaliplaadi (MCP) mõlemad pinnad on poleeritud ja metalliseeritud ning nende vahele rakendatakse mitmesajavoldine pinge. Kanalisse sattudes kogeb elektron kokkupõrkeid seinaga ja lööb välja sekundaarsed elektronid. Tõmbavas elektriväljas korratakse seda protsessi mitu korda, võimaldades saada NxlO võimendust 4 korda. MCP-kanalite saamiseks kasutatakse erineva keemilise koostisega optilist kiudu. |
Töötati välja kahetasandilise disainiga MCP-dega pildivõimendustorud, st ilma elektrostaatilise läätseta on omamoodi tehnoloogiline naasmine otsesele pildiedastusele, nagu "Holsti klaasis". Saadud miniatuursed pildivõimendustorud võimaldasid välja töötada pseudobinokulaarse süsteemi öönägemisprillid (NVG), kus ühest pildivõimendi torust saadud pilt jagatakse kiirt poolitava prisma abil kaheks okulaariks. Pildi pööramine toimub siin täiendavates miniobjektiivides. |
|
|
Kolmas põlvkond |
||
|
Pildivõimendi toru P + ja SUPER II + |
||
|
algas 70ndatel kuni tänapäevani |
||
|
peamiselt Ameerika ettevõtted |
||
|
Pikaajalist teaduslikku arengut ja keerukat tootmistehnoloogiat, mis määravad kolmanda põlvkonna pildivõimendustoru kõrge hinna, kompenseerib fotokatoodi ülikõrge tundlikkus. Osade proovide integraaltundlikkus ulatub 2000 mA/W-ni, kvantsaagis (kiirgatavate elektronide arvu ja fotokatoodile langeva maksimaalse tundlikkuse piirkonnas lainepikkusega kvantide arvu suhe) ületab 30%! Selliste pildivõimendustorude kasutusiga on umbes 3000 tundi, maksumus on olenevalt konstruktsioonist 600–900 dollarit. |
||
EOF PÕHIOMADUSED
|
Pildivõimendite põlvkonnad |
Fotokatoodi tüüp |
Integraalne tundlikkus, |
Tundlikkus sisse lülitatud lainepikkused 830-850 |
Kasu, |
Saadaval ulatus tunnustust inimfiguurid sisse loomuliku öövalguse tingimused, m |
|
|
"Klaas lõuendit" |
umbes 1, IR valgustus | |||||
|
ainult kuuvalguse või IR-valgusti all | ||||||
|
Super II+ või II++ | ||||||
Infrapunakiirgus on elektromagnetkiirgus lainepikkuse vahemikus m kodust Infrapunakiirguse (IR) allikaks võib lugeda iga keha (gaasiline, vedel, tahke), mille temperatuur on üle absoluutse nulli (-273°C). Inimese visuaalne analüsaator ei taju infrapunakiirgust. Seetõttu saadakse selles vahemikus liigispetsiifilised paljastamisomadused spetsiaalsete seadmete abil (öine nägemine, termokaamerad), mille eraldusvõime on inimsilmast halvem. Üldjuhul on IR-vahemikus oleva objekti paljastavad tunnused järgmised: 1) objekti välimuse geomeetrilised omadused (kuju, mõõtmed, pinna detailid); 2) pinnatemperatuur. Infrapunakiired on erinevalt röntgeni-, ultraviolett- või mikrolainekiirgusest inimkehale täiesti ohutud. Pole ühtegi piirkonda, kus looduslik soojusülekande meetod ei oleks kasulik. Kõik teavad ju, et inimene ei saa loodusest targemaks, me saame seda vaid jäljendada.
BIBLIOGRAAFIA
1. Kurbatov L.N. Lühiülevaade elektroonilistel optilistel muunduritel ja pildivõimenditel põhinevate öövaatlusseadmete väljatöötamise ajaloost // Väljaanne. Kaitse Tehnikud. Ser. 11. - 1994
2. Koštšavtsev N.F., Volkov V.G. Öönägemisseadmed // Probleem. Kaitse Tehnikud. Ser. P. - 1993 - väljaanne. 3 (138).
3. Lecomte J., Infrapunakiirgus. M.: 2002. 410 lk.
4. Menshakov Yu.K., M51 Objektide ja teabe kaitse tehniliste luurevahendite eest. M.: Vene keel. osariik Humanitaarabi. U-t, 2002. 399 lk.
Infrapunakiirgus on päikesekiirguse spektri osa, mis külgneb vahetult nähtava spektri punase osaga. Inimsilm ei näe selles spektri piirkonnas, kuid me tunneme seda kiirgust soojusena.
Infrapunakiirgusel on kaks olulist tunnust: kiirguse lainepikkus (sagedus) ja kiirguse intensiivsus. Sõltuvalt lainepikkusest eristatakse kolme infrapunakiirguse piirkonda: lähedane (0,75-1,5 mikromeetrit), keskmine (1,5 - 5,6 mikronit) ja kauge (5,6-100 mikronit). Võttes arvesse inimeste füsioloogilisi omadusi, jagab kaasaegne meditsiin kiirgusspektri infrapunapiirkonna kolme vahemikku:
- lainepikkus 0,75-1,5 mikronit - sügavale inimese nahka tungiv kiirgus (IR-A vahemik);
- lainepikkus 1,5-5 mikronit - naha epidermise ja sidekoekihi poolt neeldunud kiirgus (IR-B vahemik);
- lainepikkus üle 5 mikroni – naha pinnal neeldunud kiirgus (IR-C vahemik). Veelgi enam, suurim läbitung on vahemikus 0,75 kuni 3 mikronit ja seda vahemikku nimetatakse "terapeutilise läbipaistvuse aknaks".
Joonisel 1 (algne allikas – Journal of Biomedical Optics 12(4), 044012 juuli/august 2007) on kujutatud infrapunakiirguse neeldumisspektrid vees ja inimorganite kudedes sõltuvalt lainepikkusest. Märgitakse, et inimkeha kude koosneb 98% ulatuses veest ja see asjaolu seletab infrapunakiirguse neeldumisomaduste sarnasust spektripiirkonnas 1,5-10 mikronit.
Kui võtta arvesse asjaolu, et vesi ise neelab intensiivselt IR-kiirgust vahemikus 1,5-10 mikronit, mille piigid on lainepikkustel 2,93, 4,7 ja 6,2 mikronit (Jukhnevich G.V. Vee infrapunaspektroskoopia, M, 1973), siis on kõige tõhusam. Kuumutamis- ja kuivatamisprotsesside jaoks tuleks arvestada IR-kiirguse kiirgajaid, mis kiirgavad keskmises ja kauges infrapunaspektris, mille kiirgusintensiivsus on lainepikkuste vahemikus 1,5–6,5 μm.
Kiirgava pinnaühiku ajaühikus kiirgava energia koguhulka nimetatakse IR-emitter E, W/m² kiirgusvõimeks. Kiirgusenergia sõltub lainepikkusest λ ja kiirgava pinna temperatuurist ning on lahutamatu karakteristik, kuna see võtab arvesse iga pikkusega lainete kiirgusenergiat. Lainepikkuse intervalliga dλ seotud emissiivsust nimetatakse kiirgusintensiivsuseks I, W/(m²∙μm).
Integreeriv avaldis (1) võimaldab meil määrata emissiooni (spetsiifiline integraalne kiirgusenergia) eksperimentaalselt määratud kiirgusintensiivsuse spektri põhjal lainepikkuste vahemikus λ1 kuni λ2:
Joonisel 2 on kujutatud NOMAKON™ IKN-101 IR-kiirgurite kiirgusintensiivsuse spektrid, mis on saadud emitteri erinevatel nimivõimsustel: 1000 W, 650 W, 400 W ja 250 W.
Emiteri võimsuse ja vastavalt ka kiirgava pinna temperatuuri suurenemisega suureneb kiirguse intensiivsus ja kiirgusspekter nihkub lühematele lainepikkustele (Wieni nihkeseadus). Sel juhul langeb kiirguse tippintensiivsus (85-90% spektrist) lainepikkuste vahemikku 1,5-6 mikronit, mis vastab antud juhul infrapuna kuumutamise ja kuivatamise protsessi optimaalsele füüsikale.
Infrapunakiirguse intensiivsus ja vastavalt sellele ka erikiirgusenergia väheneb kauguse suurenedes kiirgusallikast. Joonisel 3 on kujutatud NOMAKON™ IKN-101 keraamiliste emitterite erikiirguse energia muutuste kõverad sõltuvalt kiirgava pinna ja kiirgava pinna suhtes normaalse mõõtepunkti vahelisest kaugusest. Mõõtmised viidi läbi selektiivradiomeetriga lainepikkuste vahemikus 1,5-8 μm, millele järgnes kiirgusintensiivsuse spektrite integreerimine. Nagu graafikult näha, väheneb erikiirgusenergia E, W/m² pöördvõrdeliselt kaugusega L, m kiirgusallikani.
Infrapunakiired (IR) on elektromagnetlained. Inimsilm ei ole võimeline seda kiirgust tajuma, kuid inimene tajub seda soojusenergiana ja tunnetab seda läbi naha. Meid ümbritsevad pidevalt infrapunakiirguse allikad, mis erinevad intensiivsuse ja lainepikkuse poolest.
Kas peaksime infrapunakiirte suhtes ettevaatlikud olema, kas need toovad inimestele kahju või kasu ja milline on nende mõju?
Mis on IR-kiirgus ja selle allikad?
Nagu teada, jääb inimsilm nähtava värvina tajutava päikesekiirguse spekter violetse (lühem - 0,38 mikronit) ja punase (pikim - 0,76 mikronit) vahele. Lisaks nendele lainetele on veel elektromagnetlaineid, mis on inimsilmale kättesaamatud – ultraviolett- ja infrapuna. "Ultra" tähendab, et need on violetsest kiirgusest madalamal või teisisõnu vähem. “Infra” on vastavalt suurem või rohkem punast kiirgust.
See tähendab, et IR-kiirgus on punasest värvivahemikust väljapoole jäävad elektromagnetlained, mille pikkus on pikem kui nähtaval punasel kiirgusel. Saksa astronoom William Herschel avastas elektromagnetkiirgust uurides nähtamatud lained, mis põhjustasid termomeetri temperatuuri tõusu, ja nimetas neid infrapunasoojuskiirguseks.
Kõige võimsam looduslik soojuskiirguse allikas on Päike. Kõigist tähe kiirgavatest kiirtest on 58% infrapunakiirgus. Kunstlikud allikad on kõik elektrikütteseadmed, mis muudavad elektrienergia soojuseks, samuti kõik objektid, mille temperatuur on üle absoluutse nulli - 273 ° C.
Infrapunakiirguse omadused
IR-kiirgusel on sama olemus ja omadused nagu tavalisel valgusel, ainult pikem lainepikkus. Objektidele jõudvad silmaga nähtavad valguslained peegelduvad ja murduvad teatud viisil ning inimene näeb objekti peegeldust laias värvivalikus. Ja infrapunakiired objektile jõudmisel neelduvad selles, vabastades energiat ja soojendades objekti. Me ei näe infrapunakiirgust, vaid tunneme seda soojusena.
Teisisõnu, kui Päike ei kiirgaks laia spektrit pikalainelisi infrapunakiire, näeks inimene ainult päikesevalgust, kuid ei tunneks selle soojust.
Ilma päikesesoojuseta on elu Maal raske ette kujutada.
Osa sellest neeldub atmosfäär ja meieni jõudvad lained jagunevad:
Lühike - pikkus on vahemikus 0,74 mikronit - 2,5 mikronit ja neid kiirgavad objektid, mis on kuumutatud temperatuurini üle 800 ° C;
Keskmine – 2,5 mikronit kuni 50 mikronini, kuumutustemperatuur 300 kuni 600 °C;
Pikk – kõige laiem vahemik 50 mikronist 2000 mikronini (2 mm), t kuni 300°C.
Infrapunakiirguse omadused, selle kasu ja kahju inimkehale määratakse kiirgusallika järgi - mida kõrgem on emitteri temperatuur, seda intensiivsemad on lained ja seda sügavam on nende läbitungimisvõime, mõju aste igale elusolendile. organismid. Taimede ja loomade rakulise materjaliga läbiviidud uuringud on avastanud mitmeid infrapunakiirte kasulikke omadusi, mis on leidnud laialdast kasutamist meditsiinis.
Infrapunakiirguse eelised inimestele, kasutamine meditsiinis
Meditsiinilised uuringud on tõestanud, et kaug-infrapunakiired pole inimestele mitte ainult ohutud, vaid ka väga kasulikud. Need aktiveerivad verevoolu ja parandavad ainevahetusprotsesse, pärsivad bakterite arengut ja soodustavad haavade kiiret paranemist pärast kirurgilisi sekkumisi. Need soodustavad mürgiste kemikaalide ja gammakiirguse vastase immuunsuse teket, stimuleerivad toksiinide ja jääkainete väljutamist higi ja uriiniga ning alandavad kolesterooli.
Eriti tõhusad on kiired pikkusega 9,6 mikronit, mis soodustavad inimkeha organite ja süsteemide taastumist (taastumist) ja paranemist.
Rahvameditsiinis on juba ammusest ajast kasutatud kuumutatud savi, liiva või soolaga töötlemist – need on ilmekad näited termiliste infrapunakiirte kasulikust mõjust inimesele.
Kaasaegne meditsiin on õppinud kasutama kasulikke omadusi mitmete haiguste raviks:
Infrapunakiirgust kasutades saate ravida luumurde, liigeste patoloogilisi muutusi ja leevendada lihasvalu;
IR-kiirtel on positiivne mõju halvatud patsientide ravis;
Kiiresti paranevad haavad (operatsioonijärgsed ja muud), leevendavad valu;
Stimuleerides vereringet, aitavad need normaliseerida vererõhku;
Parandab aju vereringet ja mälu;
Raskmetallide soolade eemaldamine kehast;
Neil on väljendunud antimikroobne, põletikuvastane ja seenevastane toime;
Tugevdada immuunsüsteemi.
Bronhiaalastma, kopsupõletik, osteokondroos, artriit, urolitiaas, lamatised, haavandid, radikuliit, külmakahjustused, seedesüsteemi haigused - see ei ole täielik loetelu patoloogiatest, mille raviks kasutatakse infrapunakiirguse positiivset mõju.
Eluruumide kütmine infrapunakiirguse seadmetega soodustab õhu ionisatsiooni, võitleb allergiatega, hävitab baktereid, hallitusseeneid, parandab vereringet aktiveerides naha seisundit. Kütteseadme ostmisel on hädavajalik valida pikalaineseadmed.
Muud rakendused
Objektide omadus kiirgada kuumalaineid on leidnud rakendust erinevates inimtegevuse valdkondades. Näiteks spetsiaalsete termograafiliste kaamerate abil, mis on võimelised jäädvustama soojuskiirgust, näete ja tunnete ära kõik objektid absoluutses pimeduses. Termograafilisi kaameraid kasutatakse laialdaselt sõjalistes ja tööstuslikes rakendustes nähtamatute objektide tuvastamiseks.
Meteoroloogias ja astroloogias kasutatakse infrapunakiirte abil kauguste määramiseks objektide, pilvede, veepinna temperatuuri jms. Infrapunateleskoobid võimaldavad tavapäraste instrumentide abil uurida kosmoseobjekte, mis on nägemisele kättesaamatud.
Teadus ei seisa paigal ning IR-seadmete arv ja nende kasutusalad kasvavad pidevalt.
Kahju
Inimene, nagu iga keha, kiirgab keskmisi ja pikki infrapunalaineid, mille pikkus ulatub 2,5 mikronist kuni 20-25 mikronini, seetõttu on sellise pikkusega lained inimesele täiesti ohutud. Lühikesed lained on võimelised tungima sügavale inimese kudedesse, põhjustades siseorganite kuumenemist.
Lühilaineline infrapunakiirgus ei ole mitte ainult kahjulik, vaid ka väga ohtlik inimestele, eriti nägemisorganitele.
Päikese kuumarabandus, mille põhjustavad lühikesed lained, tekib siis, kui aju soojeneb ainult 1 kraadi võrra. Selle sümptomid on:
Tugev pearinglus;
Iiveldus;
Suurenenud südame löögisagedus;
Teadvuse kaotus.
Metallurgid ja terasetöölised, kes puutuvad pidevalt kokku lühikeste infrapunakiirte termilise mõjuga, põevad teistest sagedamini südame-veresoonkonna haigusi, neil on nõrgenenud immuunsüsteem ja nad puutuvad sagedamini kokku külmetushaigustega.
Infrapunakiirguse kahjulike mõjude vältimiseks on vaja võtta kaitsemeetmeid ja piirata ohtlike kiirte all viibimise aega. Kuid termilise päikesekiirguse eelised meie planeedi elule on vaieldamatud!
Infrapunakiirgus on üks elektromagnetilise kiirguse liike, mis piirneb ühelt poolt nähtava valguse spektri punase osaga ja teiselt poolt mikrolainetega. Lainepikkus - 0,74 kuni 1000-2000 mikromeetrit. Infrapunalaineid nimetatakse ka "soojuseks". Sõltuvalt lainepikkusest jagatakse need kolme rühma:
lühilaine (0,74-2,5 mikromeetrit);
kesklaine (pikem kui 2,5, lühem kui 50 mikromeetrit);
pika lainepikkusega (üle 50 mikromeetri).
Infrapunakiirguse allikad
Meie planeedil pole infrapunakiirgus sugugi haruldane. Peaaegu igasugune kuumus on infrapunakiirte mõju. Pole tähtis, mis see on: päikesevalgus, meie kehasoojus või kütteseadmetest tulenev soojus.
Elektromagnetkiirguse infrapunaosa ei soojenda ruumi, vaid objekti ennast. Sellel põhimõttel on infrapunalampide töö üles ehitatud. Ja Päike soojendab Maad sarnaselt.
Mõju elusorganismidele
Praegu ei ole teadusel teada ühtegi kinnitatud fakti infrapunakiirte negatiivse mõju kohta inimkehale. Kui just silmade limaskest liiga intensiivse kiirguse tõttu kahjustada ei saa.
Kuid eelistest võime rääkida väga pikka aega. 1996. aastal kinnitasid USA, Jaapani ja Hollandi teadlased mitmeid positiivseid meditsiinilisi fakte. Soojuskiirgus:
hävitab teatud tüüpi hepatiidi viirust;
pärsib ja aeglustab vähirakkude kasvu;
on võime neutraliseerida kahjulikke elektromagnetvälju ja kiirgust. Kaasa arvatud radioaktiivsed;
aitab diabeetikutel insuliini toota;
võib aidata düstroofia korral;
keha seisundi paranemine psoriaasiga.
Kui tunnete end paremini, hakkavad teie siseorganid tõhusamalt töötama. Lihaste toitumine suureneb ja immuunsüsteemi tugevus suureneb oluliselt. On teada tõsiasi, et infrapunakiirguse puudumisel vananeb keha märgatavalt kiiremini.
Infrapunakiiri nimetatakse ka "elu kiirteks". Nende mõju all sai elu alguse.
Infrapunakiirte kasutamine inimese elus
Infrapunavalgust kasutatakse mitte vähem laialdaselt kui laialt levinud. Tõenäoliselt on väga raske leida vähemalt üht rahvamajanduse valdkonda, kus elektromagnetlainete infrapunaosa poleks rakendust leidnud. Loetleme kõige kuulsamad rakendusvaldkonnad:
sõjapidamine. Suunavad rakettide lõhkepead või öise nägemise seadmed on kõik infrapunakiirguse kasutamise tulemus;
termograafiat kasutatakse teaduses laialdaselt uuritava objekti ülekuumenenud või ülejahtunud osade määramiseks. Infrapunakujutist kasutatakse laialdaselt ka astronoomias koos muud tüüpi elektromagnetlainetega;
majapidamises kasutatavad kütteseadmed. Erinevalt konvektoritest kasutavad sellised seadmed kiirgusenergiat kõigi ruumis olevate esemete soojendamiseks. Ja siis edasi annavad sisustusesemed ümbritsevale õhule soojust;
andmeedastus ja kaugjuhtimine. Jah, kõik telerite, magnetofonide ja kliimaseadmete kaugjuhtimispuldid kasutavad infrapunakiiri;
desinfitseerimine toiduainetööstuses
ravim. Paljude erinevate haiguste ravi ja ennetamine.
Infrapunakiired moodustavad suhteliselt väikese osa elektromagnetkiirgusest. Kuna see on loomulik soojusülekande viis, ei saa ükski eluprotsess meie planeedil ilma selleta hakkama.