sifat sinaran IR. LED dan laser

Untuk memahami prinsip operasi pemancar inframerah, adalah perlu untuk membayangkan intipati fenomena fizikal seperti sinaran inframerah.

Julat inframerah dan panjang gelombang

Sinaran inframerah ialah sejenis sinaran elektromagnet yang menempati julat antara 0.77 hingga 340 mikron dalam spektrum gelombang elektromagnet. Dalam kes ini, julat dari 0.77 hingga 15 mikron dianggap gelombang pendek, dari 15 hingga 100 mikron - gelombang sederhana, dan dari 100 hingga 340 - gelombang panjang.

Bahagian gelombang pendek spektrum bersebelahan dengan cahaya yang boleh dilihat, dan bahagian gelombang panjang bergabung dengan kawasan gelombang radio ultra pendek. Oleh itu, sinaran inframerah mempunyai kedua-dua sifat cahaya nampak (ia merambat dalam garis lurus, dipantulkan, dibiaskan seperti cahaya kelihatan) dan sifat gelombang radio (ia boleh melalui beberapa bahan yang legap kepada sinaran kelihatan).

Pemancar inframerah dengan suhu permukaan dari 700 C hingga 2500 C mempunyai panjang gelombang 1.55-2.55 mikron dan dipanggil "cahaya" - dalam panjang gelombang mereka lebih dekat dengan cahaya yang boleh dilihat, pemancar dengan suhu permukaan yang lebih rendah mempunyai panjang gelombang yang lebih panjang dan dipanggil " gelap".

Sumber sinaran inframerah

Secara umumnya, mana-mana badan yang dipanaskan pada suhu tertentu mengeluarkan tenaga haba dalam julat inframerah spektrum gelombang elektromagnet dan boleh memindahkan tenaga ini melalui pertukaran haba sinaran ke badan lain. Pemindahan tenaga berlaku dari badan dengan suhu yang lebih tinggi kepada badan dengan suhu yang lebih rendah, manakala badan yang berbeza mempunyai kebolehan emisi dan penyerapan yang berbeza, yang bergantung pada sifat kedua-dua jasad, keadaan permukaannya, dsb.

Sinaran elektromagnet mempunyai sifat kuantum-fotonik. Apabila berinteraksi dengan jirim, foton diserap oleh atom bahan, memindahkan tenaganya kepada mereka. Pada masa yang sama, tenaga getaran haba atom dalam molekul bahan meningkat, i.e. tenaga sinaran bertukar menjadi haba.

Intipati pemanasan sinaran adalah bahawa penunu, sebagai sumber sinaran, menjana, membentuk di angkasa dan mengarahkan sinaran haba ke dalam zon pemanasan. Ia jatuh pada struktur tertutup (lantai, dinding), peralatan teknologi, orang dalam zon penyinaran, diserap oleh mereka dan memanaskannya. Fluks sinaran, diserap oleh permukaan, pakaian dan kulit manusia, mencipta keselesaan terma tanpa meningkatkan suhu ambien. Udara dalam bilik yang dipanaskan, sementara kekal hampir telus kepada sinaran inframerah, dipanaskan disebabkan oleh "haba kedua", i.e. perolakan daripada struktur dan objek yang dipanaskan oleh sinaran.

Sifat dan aplikasi sinaran inframerah

Telah ditetapkan bahawa pendedahan kepada pemanasan sinaran inframerah mempunyai kesan yang baik kepada manusia. Jika sinaran haba dengan panjang gelombang lebih daripada 2 mikron dilihat terutamanya oleh kulit dengan tenaga haba yang terhasil dijalankan di dalam, maka sinaran dengan panjang gelombang sehingga 1.5 mikron menembusi permukaan kulit, memanaskan sebahagiannya, mencapai rangkaian saluran darah dan secara langsung meningkatkan suhu darah. Pada keamatan tertentu aliran haba, kesannya menyebabkan sensasi terma yang menyenangkan. Dalam pemanasan berseri, badan manusia membebaskan kebanyakan haba berlebihannya secara perolakan ke udara sekeliling, yang mempunyai suhu yang lebih rendah. Bentuk pemindahan haba ini mempunyai kesan yang menyegarkan dan mempunyai kesan yang baik terhadap kesejahteraan.

Di negara kita, kajian teknologi pemanasan inframerah telah dijalankan sejak tahun 30-an, baik berkaitan dengan pertanian dan industri.

Kajian perubatan dan biologi yang dijalankan telah membolehkan untuk menentukan bahawa sistem pemanasan inframerah lebih memenuhi spesifikasi bangunan ternakan daripada sistem pemanasan pusat atau udara perolakan. Pertama sekali, disebabkan oleh fakta bahawa dengan pemanasan inframerah suhu permukaan dalaman pagar, terutamanya lantai, melebihi suhu udara di dalam bilik. Faktor ini mempunyai kesan yang baik terhadap keseimbangan haba haiwan, menghapuskan kehilangan haba yang sengit.

Sistem inframerah, bekerja bersama-sama dengan sistem pengudaraan semula jadi, memastikan pengurangan kelembapan udara relatif kepada nilai standard (di ladang babi dan kandang anak lembu kepada 70-75% dan ke bawah).

Hasil daripada operasi sistem ini, keadaan suhu dan kelembapan di dalam premis mencapai parameter yang menggalakkan.

Penggunaan sistem pemanasan berseri untuk bangunan pertanian membolehkan bukan sahaja untuk mewujudkan keadaan iklim mikro yang diperlukan, tetapi juga untuk meningkatkan pengeluaran. Di banyak ladang di Bashkiria (ladang kolektif dinamakan sempena Lenin, ladang kolektif dinamakan sempena Nurimanov), pengeluaran anak meningkat dengan ketara selepas pengenalan pemanasan inframerah (meningkatkan farrowing pada musim sejuk sebanyak 4 kali ganda), dan keselamatan haiwan muda meningkat (daripada 72.8% hingga 97.6%).

Pada masa ini, sistem pemanasan inframerah telah dipasang dan telah beroperasi selama satu musim di perusahaan Chuvash Broiler di pinggir bandar Cheboksary. Menurut ulasan daripada pengurus ladang, dalam tempoh suhu musim sejuk minimum -34-36 C, sistem ini berfungsi tanpa gangguan dan menyediakan haba yang diperlukan untuk menternak ayam untuk daging (perumahan lantai) untuk tempoh 48 hari. Mereka kini sedang mempertimbangkan isu melengkapkan rumah ayam yang tinggal dengan sistem inframerah.

Sinaran inframerah- sinaran elektromagnet, menduduki kawasan spektrum antara hujung merah cahaya yang boleh dilihat (dengan panjang gelombang λ = 0.74 μm dan frekuensi 430 THz) dan sinaran radio gelombang mikro (λ ~ 1-2 mm, frekuensi 300 GHz).

Keseluruhan julat sinaran inframerah secara konvensional dibahagikan kepada tiga kawasan:

Tepi panjang gelombang panjang julat ini kadangkala dipisahkan kepada julat gelombang elektromagnet yang berasingan - sinaran terahertz (sinaran submilimeter).

Sinaran inframerah juga dipanggil "sinaran terma", kerana sinaran inframerah dari objek yang dipanaskan dirasakan oleh kulit manusia sebagai sensasi haba. Dalam kes ini, panjang gelombang yang dipancarkan oleh badan bergantung pada suhu pemanasan: semakin tinggi suhu, semakin pendek panjang gelombang dan semakin tinggi intensiti sinaran. Spektrum sinaran jasad hitam mutlak pada suhu yang agak rendah (sehingga beberapa ribu Kelvin) terletak terutamanya dalam julat ini. Sinaran inframerah dipancarkan oleh atom atau ion yang teruja.

YouTube ensiklopedia

1 / 3

✪ 36 Sinaran inframerah dan ultraungu Skala gelombang elektromagnet

✪ Eksperimen fizik. Pantulan inframerah

✪ Pemanasan elektrik (pemanasan inframerah). Sistem pemanasan mana yang hendak dipilih?

Sari kata

Sejarah penemuan dan ciri umum

Sinaran inframerah ditemui pada tahun 1800 oleh ahli astronomi Inggeris W. Herschel. Semasa mengkaji Matahari, Herschel sedang mencari cara untuk mengurangkan pemanasan instrumen yang pemerhatian dibuat. Menggunakan termometer untuk menentukan kesan bahagian berlainan spektrum yang boleh dilihat, Herschel mendapati bahawa "haba maksimum" terletak di sebalik warna merah tepu dan, mungkin, "melampaui pembiasan yang boleh dilihat." Kajian ini menandakan permulaan kajian sinaran inframerah.

Sebelum ini, sumber makmal sinaran inframerah hanyalah badan panas atau nyahcas elektrik dalam gas. Pada masa kini, sumber sinaran inframerah moden dengan frekuensi boleh laras atau tetap telah dicipta berdasarkan laser keadaan pepejal dan gas molekul. Untuk merekodkan sinaran di kawasan inframerah dekat (sehingga ~1.3 μm), plat fotografi khas digunakan. Pengesan fotoelektrik dan fotoresistor mempunyai julat kepekaan yang lebih luas (sehingga lebih kurang 25 mikron). Sinaran di kawasan inframerah jauh direkodkan oleh bolometer - pengesan yang sensitif kepada pemanasan oleh sinaran inframerah.

Peralatan IR digunakan secara meluas dalam kedua-dua teknologi ketenteraan (contohnya, untuk bimbingan peluru berpandu) dan teknologi awam (contohnya, dalam sistem komunikasi gentian optik). Spektrometer IR menggunakan sama ada kanta dan prisma atau jeriji dan cermin difraksi sebagai elemen optik. Untuk menghapuskan penyerapan sinaran dalam udara, spektrometer untuk kawasan jauh-IR dihasilkan dalam versi vakum.

Memandangkan spektrum inframerah dikaitkan dengan pergerakan putaran dan getaran dalam molekul, serta dengan peralihan elektronik dalam atom dan molekul, spektroskopi IR membolehkan seseorang memperoleh maklumat penting tentang struktur atom dan molekul, serta struktur jalur kristal.

Julat sinaran inframerah

Objek biasanya memancarkan sinaran inframerah merentasi keseluruhan spektrum panjang gelombang, tetapi kadangkala hanya kawasan spektrum yang terhad yang menarik kerana penderia biasanya hanya mengumpul sinaran dalam lebar jalur tertentu. Oleh itu, julat inframerah sering dibahagikan kepada jalur yang lebih kecil.

Skim pembahagian konvensional

Selalunya, pembahagian kepada julat yang lebih kecil dilakukan seperti berikut:

Singkatan	Panjang gelombang	Tenaga foton	Ciri
Inframerah dekat, NIR	0.75-1.4 mikron	0.9-1.7 eV	Berhampiran-IR, dihadkan pada satu bahagian oleh cahaya yang boleh dilihat, di sebelah yang lain oleh ketelusan air, yang merosot dengan ketara pada 1.45 µm. LED inframerah dan laser meluas untuk gentian dan sistem komunikasi optik bawaan udara beroperasi dalam julat ini. Kamera video dan peranti penglihatan malam berdasarkan tiub penguat imej juga sensitif dalam julat ini.
Inframerah panjang gelombang pendek, SWIR	1.4-3 mikron	0.4-0.9 eV	Penyerapan sinaran elektromagnet oleh air meningkat dengan ketara pada 1450 nm. Julat 1530-1560 nm mendominasi kawasan komunikasi jarak jauh.
Inframerah panjang gelombang pertengahan, MWIR	3-8 mikron	150-400 meV	Dalam julat ini, badan yang dipanaskan hingga beberapa ratus darjah Celsius mula mengeluarkan. Dalam julat ini, kepala homing terma sistem pertahanan udara dan pengimej terma teknikal adalah sensitif.
Inframerah panjang gelombang panjang, LWIR	8-15 mikron	80-150 meV	Dalam julat ini, badan dengan suhu sekitar sifar darjah Celsius mula memancar. Pengimejan terma untuk peranti penglihatan malam adalah sensitif dalam julat ini.
Inframerah jauh, FIR	15 - 1000 µm	1.2-80 meV

skim CIE

Suruhanjaya Pencahayaan Antarabangsa Antarabangsa Suruhanjaya pada Pencahayaan ) mengesyorkan membahagikan sinaran inframerah kepada tiga kumpulan berikut:

• IR-A: 700 nm – 1400 nm (0.7 µm – 1.4 µm)
• IR-B: 1400 nm – 3000 nm (1.4 µm – 3 µm)
• IR-C: 3000 nm – 1 mm (3 µm – 1000 µm)

Gambar rajah ISO 20473

Sinaran terma

Sinaran terma atau sinaran adalah pemindahan tenaga dari satu jasad ke jasad lain dalam bentuk gelombang elektromagnet yang dipancarkan oleh jasad akibat tenaga dalamannya. Sinaran terma terutamanya jatuh di kawasan inframerah spektrum daripada 0.74 mikron hingga 1000 mikron. Ciri khas pertukaran haba sinaran ialah ia boleh dijalankan di antara badan yang terletak bukan sahaja dalam mana-mana medium, tetapi juga dalam vakum. Contoh sinaran haba ialah cahaya daripada lampu pijar. Kuasa sinaran haba objek yang memenuhi kriteria jasad hitam mutlak diterangkan oleh undang-undang Stefan-Boltzmann. Hubungan antara kebolehan emisi dan penyerapan badan diterangkan oleh undang-undang sinaran Kirchhoff. Sinaran terma adalah salah satu daripada tiga jenis asas pemindahan tenaga haba (selain daripada kekonduksian terma dan perolakan). Sinaran keseimbangan ialah sinaran terma yang berada dalam keseimbangan termodinamik dengan jirim.

Permohonan

Peranti penglihatan malam

Terdapat beberapa cara untuk menggambarkan imej inframerah yang tidak kelihatan:

• Kamera video semikonduktor moden adalah sensitif dalam inframerah dekat. Untuk mengelakkan ralat rendering warna, kamera video isi rumah biasa dilengkapi dengan penapis khas yang memotong imej IR. Kamera untuk sistem keselamatan, sebagai peraturan, tidak mempunyai penapis sedemikian. Walau bagaimanapun, dalam gelap tidak ada sumber semula jadi cahaya inframerah dekat, jadi tanpa pencahayaan buatan (contohnya, LED inframerah), kamera sedemikian tidak akan menunjukkan apa-apa.
• Penukar elektron-optik ialah peranti fotoelektronik vakum yang menguatkan cahaya dalam spektrum yang boleh dilihat dan berhampiran-IR. Ia mempunyai sensitiviti yang tinggi dan mampu menghasilkan imej dalam keadaan cahaya yang sangat rendah. Ia merupakan peranti penglihatan malam yang pertama dan masih digunakan secara meluas hari ini dalam peranti penglihatan malam yang murah. Memandangkan ia hanya berfungsi dalam berhampiran-IR, ia, seperti kamera video semikonduktor, memerlukan pencahayaan.
• Bolometer - sensor haba. Bolometer untuk sistem penglihatan teknikal dan peranti penglihatan malam adalah sensitif dalam julat panjang gelombang 3..14 mikron (pertengahan IR), yang sepadan dengan sinaran dari badan yang dipanaskan dari 500 hingga -50 darjah Celsius. Oleh itu, peranti bolometric tidak memerlukan pencahayaan luaran, mendaftarkan sinaran objek itu sendiri dan mencipta gambaran perbezaan suhu.

Termografi

Termografi inframerah, pengimejan terma atau video terma ialah kaedah saintifik untuk mendapatkan termogram - imej dalam sinar inframerah yang menunjukkan corak taburan medan suhu. Kamera termografi atau pengimej haba mengesan sinaran dalam julat inframerah spektrum elektromagnet (kira-kira 900-14000 nanometer atau 0.9-14 µm) dan menggunakan sinaran ini untuk mencipta imej yang membantu mengenal pasti kawasan yang terlalu panas atau kurang sejuk. Memandangkan sinaran inframerah dipancarkan oleh semua objek yang mempunyai suhu, menurut formula Planck untuk sinaran badan hitam, termografi membolehkan seseorang untuk "melihat" persekitaran dengan atau tanpa cahaya yang boleh dilihat. Jumlah sinaran yang dipancarkan oleh objek meningkat apabila suhunya meningkat, jadi termografi membolehkan kita melihat perbezaan suhu. Apabila kita melihat melalui pengimejan terma, objek panas kelihatan lebih baik daripada objek yang disejukkan kepada suhu ambien; manusia dan haiwan berdarah panas lebih mudah dilihat di persekitaran, baik siang dan malam. Akibatnya, kemajuan penggunaan termografi boleh dikaitkan dengan perkhidmatan ketenteraan dan keselamatan.

Homing inframerah

Kepala homing inframerah - kepala homing yang berfungsi berdasarkan prinsip menangkap gelombang inframerah yang dipancarkan oleh sasaran yang ditangkap. Ia ialah peranti optik-elektronik yang direka untuk mengenal pasti sasaran pada latar belakang sekeliling dan mengeluarkan isyarat penguncian kepada peranti sasaran automatik (ADU), serta untuk mengukur dan mengeluarkan isyarat halaju sudut garis penglihatan kepada autopilot.

Pemanas inframerah

Pemindahan data

Penyebaran LED inframerah, laser dan fotodiod telah memungkinkan untuk mencipta kaedah optik wayarles penghantaran data berdasarkannya. Dalam teknologi komputer, ia biasanya digunakan untuk menyambungkan komputer dengan peranti persisian (antara muka IrDA Tidak seperti saluran radio, saluran inframerah tidak sensitif kepada gangguan elektromagnet, dan ini membolehkan ia digunakan dalam persekitaran industri). Kelemahan saluran inframerah termasuk keperluan untuk tingkap optik pada peralatan, orientasi relatif peranti yang betul, kelajuan penghantaran yang rendah (biasanya tidak melebihi 5-10 Mbit/s, tetapi apabila menggunakan laser inframerah, kelajuan yang jauh lebih tinggi adalah mungkin). Selain itu, kerahsiaan pemindahan maklumat tidak dipastikan. Di bawah keadaan penglihatan langsung, saluran inframerah boleh menyediakan komunikasi dalam jarak beberapa kilometer, tetapi paling mudah untuk menyambungkan komputer yang terletak di dalam bilik yang sama, di mana pantulan dari dinding bilik memberikan komunikasi yang stabil dan boleh dipercayai. Jenis topologi yang paling semula jadi di sini ialah "bas" (iaitu, isyarat yang dihantar diterima secara serentak oleh semua pelanggan). Saluran inframerah tidak boleh meluas; ia digantikan oleh saluran radio.

Sinaran terma juga digunakan untuk menerima isyarat amaran.

Alat kawalan jauh

Diod inframerah dan fotodiod digunakan secara meluas dalam panel kawalan jauh, sistem automasi, sistem keselamatan, beberapa telefon mudah alih (port inframerah), dan lain-lain. Sinar inframerah tidak mengganggu perhatian manusia kerana halimunan mereka.

Menariknya, sinaran inframerah alat kawalan jauh isi rumah mudah dirakam menggunakan kamera digital.

Ubat

Aplikasi sinaran inframerah yang paling biasa dalam bidang perubatan terdapat dalam pelbagai sensor aliran darah (PPG).

Meter kadar denyutan jantung (HR - Heart Rate) dan ketepuan oksigen darah (Sp02) yang digunakan secara meluas menggunakan LED hijau (untuk nadi) dan merah dan inframerah (untuk SpO2).

Sinaran laser inframerah digunakan dalam teknik DLS (Digital Light Scattering) untuk menentukan kadar denyutan jantung dan ciri aliran darah.

Sinar inframerah digunakan dalam fisioterapi.

Kesan sinaran inframerah gelombang panjang:

• Rangsangan dan peningkatan peredaran darah Apabila terdedah kepada sinaran inframerah gelombang panjang pada kulit, reseptor kulit menjadi jengkel dan, disebabkan oleh tindak balas hipotalamus, otot licin saluran darah mengendur, akibatnya saluran mengembang. .
• Memperbaiki proses metabolik. Apabila terdedah kepada haba, sinaran inframerah merangsang aktiviti di peringkat selular, meningkatkan proses neuroregulation dan metabolisme.

Pensterilan Makanan

Sinaran inframerah digunakan untuk mensterilkan produk makanan untuk pembasmian kuman.

Industri Makanan

Ciri khas penggunaan sinaran IR dalam industri makanan ialah kemungkinan penembusan gelombang elektromagnet ke dalam produk berliang kapilari seperti bijirin, bijirin, tepung, dll. hingga kedalaman sehingga 7 mm. Nilai ini bergantung pada sifat permukaan, struktur, sifat bahan dan ciri frekuensi sinaran. Gelombang elektromagnet julat frekuensi tertentu bukan sahaja mempunyai haba, tetapi juga kesan biologi pada produk, membantu mempercepatkan transformasi biokimia dalam polimer biologi (

Sinaran inframerah ialah sinaran elektromagnet yang terletak pada sempadan dengan spektrum cahaya kelihatan merah. Mata manusia tidak dapat melihat spektrum ini, tetapi kita merasakannya pada kulit kita sebagai haba. Apabila terdedah kepada sinar inframerah, objek menjadi panas. Semakin pendek panjang gelombang sinaran inframerah, semakin kuat kesan haba.

Menurut Pertubuhan Standardisasi Antarabangsa (ISO), sinaran inframerah dibahagikan kepada tiga julat: dekat, pertengahan dan jauh. Dalam bidang perubatan, terapi LED inframerah berdenyut (LEDT) hanya menggunakan panjang gelombang inframerah dekat kerana ia tidak berselerak dari permukaan kulit dan menembusi struktur subkutan.

Spektrum sinaran inframerah dekat dihadkan dari 740 hingga 1400 nm, tetapi dengan peningkatan panjang gelombang, keupayaan sinar untuk menembusi tisu berkurangan disebabkan oleh penyerapan foton oleh air. Peranti "RIKTA" menggunakan diod inframerah dengan panjang gelombang dalam julat 860-960 nm dan kuasa purata 60 mW (+/- 30).

Sinaran sinaran inframerah tidak sedalam sinaran laser, tetapi ia mempunyai julat kesan yang lebih luas. Fototerapi telah ditunjukkan untuk mempercepatkan penyembuhan luka, mengurangkan keradangan dan melegakan kesakitan dengan menjejaskan tisu subkutan dan menggalakkan percambahan sel dan lekatan dalam tisu.

LEDT secara intensif menggalakkan pemanasan tisu struktur permukaan, meningkatkan peredaran mikro, merangsang pertumbuhan semula sel, membantu mengurangkan proses keradangan dan memulihkan epitelium.

KEBERKESANAN SINARAN INFRA MERAH DALAM MERAWAT MANUSIA

LEDT digunakan sebagai tambahan kepada terapi laser intensiti rendah dengan peranti RIKTA dan mempunyai kesan terapeutik dan pencegahan.

Pendedahan kepada sinaran inframerah membantu mempercepatkan proses metabolik dalam sel, mengaktifkan mekanisme regeneratif dan meningkatkan bekalan darah. Kesan sinaran inframerah adalah kompleks dan mempunyai kesan berikut pada badan:

meningkatkan diameter saluran darah dan meningkatkan peredaran darah;

pengaktifan imuniti selular;

melegakan bengkak dan keradangan tisu;

melegakan sindrom kesakitan;

metabolisme yang lebih baik;

melegakan tekanan emosi;

pemulihan keseimbangan air-garam;

normalisasi tahap hormon.

Apabila terdedah kepada kulit, sinaran inframerah merengsakan reseptor, menghantar isyarat ke otak. Sistem saraf pusat bertindak balas secara refleks, merangsang metabolisme keseluruhan dan meningkatkan imuniti keseluruhan.

Tindak balas hormon menggalakkan pengembangan lumen saluran pertumbuhan peredaran mikro, meningkatkan aliran darah. Ini membawa kepada normalisasi tekanan darah dan pengangkutan oksigen yang lebih baik ke organ dan tisu.

KESELAMATAN

Walaupun manfaat terapi LED inframerah berdenyut, pendedahan kepada sinaran inframerah mesti didos. Penyinaran yang tidak terkawal boleh menyebabkan melecur, kemerahan pada kulit dan tisu yang terlalu panas.

Bilangan dan tempoh prosedur, kekerapan dan kawasan sinaran inframerah, serta ciri rawatan lain harus ditetapkan oleh pakar.

APLIKASI SINARAN INFRARED

Terapi LEDT telah menunjukkan keberkesanan yang tinggi dalam rawatan pelbagai penyakit: radang paru-paru, influenza, sakit tekak, asma bronkial, vaskulitis, luka katil, urat varikos, penyakit jantung, radang dingin dan luka bakar, beberapa bentuk dermatitis, penyakit sistem saraf periferal dan malignan. tumor kulit.

Sinaran inframerah, bersama-sama dengan sinaran elektromagnet dan laser, mempunyai kesan pemulihan dan membantu dalam rawatan dan pencegahan banyak penyakit. Peranti Rikta menggabungkan sinaran berbilang komponen dan membolehkan anda mencapai kesan maksimum dalam masa yang singkat. Anda boleh membeli peranti sinaran inframerah di.

Sinar inframerah ialah gelombang elektromagnet di kawasan spektrum elektromagnet yang tidak kelihatan, yang bermula di belakang cahaya merah yang boleh dilihat dan berakhir sebelum sinaran gelombang mikro antara frekuensi 1012 dan 5∙1014 Hz (atau dalam julat panjang gelombang 1–750 nm). Nama itu berasal dari perkataan Latin infra dan bermaksud "di bawah merah."

Kegunaan sinar inframerah adalah pelbagai. Ia digunakan untuk pengimejan objek dalam kegelapan atau asap, memanaskan sauna dan memanaskan sayap pesawat untuk nyah ais, komunikasi jarak dekat dan analisis spektroskopi bagi sebatian organik.

Pembukaan

Sinar inframerah ditemui pada tahun 1800 oleh ahli muzik British kelahiran Jerman dan ahli astronomi amatur William Herschel. Menggunakan prisma, dia membahagikan cahaya matahari kepada komponen konstituennya dan, menggunakan termometer, merekodkan peningkatan suhu melebihi bahagian merah spektrum.

Sinaran IR dan Haba

Sinaran inframerah sering dipanggil sinaran haba. Perlu diingatkan, bagaimanapun, ini hanyalah akibat daripadanya. Haba ialah ukuran tenaga translasi (tenaga gerakan) atom dan molekul sesuatu bahan. Penderia "suhu" sebenarnya tidak mengukur haba, tetapi hanya perbezaan dalam pelepasan IR objek berbeza.

Ramai guru fizik secara tradisi mengaitkan semua sinaran haba Matahari kepada sinaran inframerah. Tetapi ia tidak begitu. Cahaya matahari yang boleh dilihat membekalkan 50% daripada semua haba, dan gelombang elektromagnet dari sebarang frekuensi dengan keamatan yang mencukupi boleh menyebabkan pemanasan. Walau bagaimanapun, adalah adil untuk mengatakan bahawa pada suhu bilik, objek menghasilkan haba terutamanya dalam jalur inframerah pertengahan.

Sinaran IR diserap dan dipancarkan oleh putaran dan getaran atom atau kumpulan atom yang terikat secara kimia dan oleh itu oleh pelbagai jenis bahan. Contohnya, kaca tingkap yang lutsinar kepada cahaya kelihatan menyerap sinaran IR. Sinar inframerah sebahagian besarnya diserap oleh air dan atmosfera. Walaupun ia tidak dapat dilihat oleh mata, ia boleh dirasai pada kulit.

Bumi sebagai sumber sinaran inframerah

Permukaan planet dan awan kita menyerap tenaga suria, kebanyakannya dilepaskan ke atmosfera dalam bentuk sinaran inframerah. Bahan-bahan tertentu di dalamnya, terutamanya titisan wap dan air, serta metana, karbon dioksida, nitrogen oksida, klorofluorokarbon dan sulfur heksafluorida, menyerap dalam kawasan inframerah spektrum dan memancarkan semula ke semua arah, termasuk ke Bumi. Oleh itu, disebabkan oleh kesan rumah hijau, atmosfera dan permukaan bumi jauh lebih panas berbanding jika tiada bahan yang menyerap sinar inframerah di udara.

Sinaran ini memainkan peranan penting dalam pemindahan haba dan merupakan sebahagian daripada kesan rumah hijau yang dipanggil. Pada skala global, pengaruh sinar inframerah meluas ke keseimbangan sinaran Bumi dan menjejaskan hampir semua aktiviti biosfera. Hampir setiap objek di permukaan planet kita memancarkan sinaran elektromagnet terutamanya di bahagian spektrum ini.

Kawasan IR

Julat inframerah selalunya dibahagikan kepada bahagian spektrum yang lebih sempit. Institut piawaian Jerman DIN telah mentakrifkan julat panjang gelombang sinar inframerah berikut:

• dekat (0.75-1.4 µm), biasanya digunakan dalam komunikasi gentian optik;
• gelombang pendek (1.4-3 mikron), bermula dari mana penyerapan sinaran IR oleh air meningkat dengan ketara;
• gelombang sederhana, juga dipanggil perantaraan (3-8 mikron);
• gelombang panjang (8-15 mikron);
• jarak jauh (15-1000 µm).

Walau bagaimanapun, skim klasifikasi ini tidak digunakan secara universal. Sebagai contoh, sesetengah kajian melaporkan julat berikut: dekat (0.75-5 µm), sederhana (5-30 µm) dan panjang (30-1000 µm). Panjang gelombang yang digunakan dalam telekomunikasi dikelaskan kepada jalur yang berasingan disebabkan oleh pengehadan pengesan, penguat dan sumber.

Sistem tatatanda umum dibenarkan oleh tindak balas manusia terhadap sinar inframerah. Kawasan inframerah dekat adalah paling hampir dengan panjang gelombang yang boleh dilihat oleh mata manusia. Sinaran IR pertengahan dan jauh secara beransur-ansur bergerak menjauhi bahagian spektrum yang boleh dilihat. Takrifan lain mengikut mekanisme fizikal yang berbeza (seperti puncak pelepasan dan penyerapan air), dan yang terbaru adalah berdasarkan sensitiviti pengesan yang digunakan. Sebagai contoh, penderia silikon konvensional adalah sensitif di kawasan kira-kira 1050 nm, dan indium gallium arsenide adalah sensitif dalam julat dari 950 nm hingga 1700 dan 2200 nm.

Tiada sempadan yang jelas antara cahaya inframerah dan cahaya nampak. Mata manusia adalah kurang sensitif kepada cahaya merah melebihi 700 nm, tetapi cahaya sengit (daripada laser) boleh dilihat hingga kira-kira 780 nm. Permulaan julat inframerah ditakrifkan secara berbeza dalam piawaian yang berbeza - di suatu tempat di antara nilai ini. Biasanya ini adalah 750 nm. Oleh itu, sinar inframerah yang boleh dilihat adalah mungkin dalam julat 750-780 nm.

Simbol dalam sistem komunikasi

Komunikasi optik inframerah dekat secara teknikal dibahagikan kepada beberapa jalur frekuensi. Ini disebabkan oleh pelbagai sumber cahaya, menyerap dan menghantar bahan (gentian) dan pengesan. Ini termasuk:

• O-band 1,260-1,360 nm.
• E-jalur 1,360-1,460 nm.
• S-band 1,460-1,530 nm.
• C-band 1,530-1,565 nm.
• Jalur L 1.565-1.625 nm.
• U-band 1.625-1.675 nm.

Termografi

Termografi, atau pengimejan terma, ialah sejenis imej inframerah objek. Memandangkan semua badan memancarkan sinaran inframerah, dan keamatan sinaran meningkat dengan suhu, kamera khusus dengan sensor inframerah boleh digunakan untuk mengesannya dan mengambil gambar. Dalam kes objek yang sangat panas di kawasan inframerah dekat atau boleh dilihat, kaedah ini dipanggil pyrometry.

Termografi adalah bebas daripada pencahayaan cahaya yang boleh dilihat. Oleh itu, adalah mungkin untuk "melihat" persekitaran walaupun dalam gelap. Khususnya, objek panas, termasuk manusia dan haiwan berdarah panas, menonjol dengan baik pada latar belakang yang lebih sejuk. Fotografi landskap inframerah meningkatkan paparan objek berdasarkan keluaran habanya, menjadikan langit biru dan air kelihatan hampir hitam, manakala dedaunan dan kulit hijau terserlah dengan jelas.

Dari segi sejarah, termografi telah digunakan secara meluas oleh perkhidmatan ketenteraan dan keselamatan. Di samping itu, ia mempunyai banyak kegunaan lain. Sebagai contoh, anggota bomba menggunakannya untuk melihat melalui asap, mencari orang dan mencari tempat panas semasa kebakaran. Termografi boleh mendedahkan pertumbuhan tisu yang tidak normal dan kecacatan dalam sistem dan litar elektronik disebabkan peningkatan penjanaan haba. Juruelektrik yang menyelenggara talian kuasa boleh mengesan sambungan terlalu panas dan bahagian yang menunjukkan masalah dan menghapuskan potensi bahaya. Apabila penebat gagal, profesional bangunan boleh melihat kebocoran haba dan meningkatkan kecekapan sistem penyejukan atau pemanasan. Dalam sesetengah kereta mewah, pengimej haba dipasang untuk membantu pemandu. Pengimejan termografi boleh memantau beberapa tindak balas fisiologi pada manusia dan haiwan berdarah panas.

Penampilan dan kaedah pengendalian kamera termografi moden tidak berbeza dengan kamera video konvensional. Keupayaan untuk melihat dalam spektrum inframerah adalah ciri yang berguna sehingga keupayaan untuk merakam imej selalunya adalah pilihan dan modul rakaman tidak selalu tersedia.

Imej lain

Dalam fotografi IR, kawasan inframerah dekat ditangkap menggunakan penapis khas. Kamera digital cenderung untuk menyekat sinaran IR. Walau bagaimanapun, kamera murah yang tidak mempunyai penapis yang sesuai boleh "melihat" dalam julat inframerah dekat. Dalam kes ini, biasanya cahaya yang tidak kelihatan kelihatan putih terang. Ini amat ketara apabila merakam berhampiran objek inframerah yang diterangi (contohnya, lampu), di mana gangguan yang terhasil menjadikan imej pudar.

Juga patut disebut ialah pengimejan T-beam, iaitu pengimejan dalam julat terahertz jauh. Kekurangan sumber terang menjadikan imej sedemikian secara teknikalnya lebih mencabar daripada kebanyakan teknik pengimejan IR lain.

LED dan laser

Sumber tiruan sinaran inframerah termasuk, sebagai tambahan kepada objek panas, LED dan laser. Yang pertama adalah peranti optoelektronik yang kecil dan murah yang diperbuat daripada bahan semikonduktor seperti galium arsenide. Ia digunakan sebagai pengasing opto dan sebagai sumber cahaya dalam beberapa sistem komunikasi gentian optik. Laser IR yang dipam secara optik berkuasa tinggi beroperasi berdasarkan karbon dioksida dan karbon monoksida. Ia digunakan untuk memulakan dan mengubah suai tindak balas kimia dan isotop berasingan. Di samping itu, ia digunakan dalam sistem lidar untuk menentukan jarak ke objek. Sumber sinaran inframerah juga digunakan dalam pencari jarak bagi kamera pemfokusan kendiri automatik, penggera keselamatan dan peranti penglihatan malam optik.

Penerima IR

Instrumen pengesanan IR termasuk peranti sensitif suhu seperti pengesan termokopel, bolometer (sesetengahnya disejukkan kepada suhu hampir kepada sifar mutlak untuk mengurangkan gangguan daripada pengesan itu sendiri), sel fotovoltaik dan fotokonduktor. Yang terakhir diperbuat daripada bahan semikonduktor (contohnya, silikon dan plumbum sulfida), yang kekonduksian elektriknya meningkat apabila terdedah kepada sinar inframerah.

Pemanasan

Sinaran inframerah digunakan untuk tujuan pemanasan - contohnya, untuk memanaskan sauna dan mengeluarkan ais dari sayap kapal terbang. Ia juga semakin digunakan untuk mencairkan asfalt apabila meletakkan jalan baru atau membaiki kawasan yang rosak. Sinaran IR boleh digunakan dalam memasak dan memanaskan makanan.

Sambungan

Panjang gelombang inframerah digunakan untuk menghantar data pada jarak yang dekat, seperti antara peranti komputer dan pembantu digital peribadi. Peranti ini biasanya mematuhi piawaian IrDA.

Komunikasi IR biasanya digunakan di dalam rumah di kawasan yang mempunyai kepadatan penduduk yang tinggi. Ini adalah cara yang paling biasa untuk mengawal peranti dari jauh. Sifat sinar inframerah tidak membenarkan mereka menembusi dinding, dan oleh itu ia tidak berinteraksi dengan peralatan di bilik bersebelahan. Di samping itu, laser IR digunakan sebagai sumber cahaya dalam sistem komunikasi gentian optik.

Spektroskopi

Spektroskopi sinaran inframerah ialah teknologi yang digunakan untuk menentukan struktur dan komposisi (terutamanya) sebatian organik dengan mengkaji penghantaran sinaran inframerah melalui sampel. Ia berdasarkan sifat bahan untuk menyerap frekuensi tertentu, yang bergantung pada regangan dan lenturan di dalam molekul sampel.

Ciri-ciri penyerapan dan pelepasan inframerah bagi molekul dan bahan memberikan maklumat penting tentang saiz, bentuk dan ikatan kimia molekul, atom dan ion dalam pepejal. Tenaga putaran dan getaran diukur dalam semua sistem. Sinaran IR tenaga hν yang dipancarkan atau diserap oleh molekul atau bahan tertentu ialah ukuran perbezaan antara keadaan tenaga dalaman tertentu. Mereka, sebaliknya, ditentukan oleh berat atom dan ikatan molekul. Atas sebab ini, spektroskopi inframerah ialah alat yang berkuasa untuk menentukan struktur dalaman molekul dan bahan atau, apabila maklumat tersebut sudah diketahui dan dijadualkan, kuantitinya. Teknik spektroskopi IR sering digunakan untuk menentukan komposisi dan oleh itu asal usul dan umur sampel arkeologi, serta untuk mengesan pemalsuan karya seni dan objek lain yang, apabila diperiksa di bawah cahaya yang boleh dilihat, menyerupai asal.

Faedah dan kemudaratan sinaran inframerah

Sinaran inframerah gelombang panjang digunakan dalam perubatan untuk tujuan berikut:

• normalisasi tekanan darah dengan merangsang peredaran darah;
• membersihkan badan daripada garam logam berat dan toksin;
• meningkatkan peredaran darah di otak dan ingatan;
• normalisasi tahap hormon;
• mengekalkan keseimbangan air-garam;
• mengehadkan penyebaran kulat dan mikrob;
• melegakan kesakitan;
• melegakan keradangan;
• menguatkan sistem imun.

Pada masa yang sama, sinaran IR boleh menyebabkan kemudaratan dalam penyakit purulen akut, pendarahan, keradangan akut, penyakit darah, dan tumor malignan. Pendedahan berpanjangan yang tidak terkawal membawa kepada kemerahan kulit, melecur, dermatitis, dan strok haba. Sinar inframerah gelombang pendek berbahaya kepada mata - fotofobia, katarak, dan kecacatan penglihatan mungkin berkembang. Oleh itu, hanya sumber sinaran gelombang panjang harus digunakan untuk pemanasan.

Dalam pelbagai bidang kehidupan, orang menggunakan sinar inframerah. Faedah dan kemudaratan sinaran bergantung pada panjang gelombang dan masa pendedahan.

Dalam kehidupan seharian, seseorang sentiasa terdedah kepada sinaran inframerah (radiasi IR). Sumber semula jadinya ialah matahari. Yang tiruan termasuk elemen pemanas elektrik dan lampu pijar, mana-mana badan yang dipanaskan atau panas. Sinaran jenis ini digunakan dalam pemanas, sistem pemanasan, peranti penglihatan malam dan alat kawalan jauh. Prinsip operasi peralatan perubatan untuk fisioterapi adalah berdasarkan sinaran inframerah. Apakah sinar inframerah? Apakah faedah dan kemudaratan jenis sinaran ini?

Apakah sinaran IR

Sinaran IR ialah sinaran elektromagnet, satu bentuk tenaga yang memanaskan objek dan bersebelahan dengan spektrum merah cahaya kelihatan. Mata manusia tidak melihat dalam spektrum ini, tetapi kita merasakan tenaga ini sebagai haba. Dalam erti kata lain, orang ramai menganggap sinaran inframerah daripada objek yang dipanaskan dengan kulit mereka sebagai perasaan kehangatan.

Sinar inframerah ialah gelombang pendek, gelombang sederhana dan gelombang panjang. Panjang gelombang yang dipancarkan oleh objek yang dipanaskan bergantung pada suhu pemanasan. Semakin tinggi ia, semakin pendek panjang gelombang dan semakin sengit sinaran.

Buat pertama kalinya, kesan biologi sinaran jenis ini dikaji menggunakan contoh kultur sel, tumbuhan dan haiwan. Didapati bahawa di bawah pengaruh sinar IR perkembangan mikroflora ditindas dan proses metabolik bertambah baik kerana pengaktifan aliran darah. Sinaran ini telah terbukti dapat meningkatkan peredaran darah dan mempunyai kesan analgesik dan anti-radang. Telah diperhatikan bahawa di bawah pengaruh sinaran inframerah, pesakit selepas pembedahan boleh lebih mudah bertolak ansur dengan kesakitan selepas operasi, dan luka mereka sembuh lebih cepat. Telah ditetapkan bahawa sinaran IR membantu meningkatkan imuniti tidak spesifik, yang mengurangkan kesan racun perosak dan sinaran gamma, dan juga mempercepatkan proses pemulihan daripada influenza. Sinar IR merangsang penyingkiran kolesterol, bahan buangan, toksin dan bahan berbahaya lain dari badan melalui peluh dan air kencing.

Faedah sinar inframerah

Oleh kerana sifat-sifat ini, sinaran inframerah digunakan secara meluas dalam perubatan. Tetapi penggunaan sinaran inframerah spektrum luas boleh menyebabkan badan terlalu panas dan kemerahan pada kulit. Pada masa yang sama, sinaran gelombang panjang tidak mempunyai kesan negatif, oleh itu peranti gelombang panjang atau pemancar dengan panjang gelombang terpilih adalah lebih biasa dalam kehidupan seharian dan perubatan.

Pendedahan kepada sinar inframerah gelombang panjang menggalakkan proses berikut dalam badan:

• Normalisasi tekanan darah dengan merangsang peredaran darah
• Meningkatkan peredaran otak dan ingatan
• Membersihkan badan daripada toksin, garam logam berat
• Normalisasi tahap hormon
• Menghentikan penyebaran kuman dan kulat berbahaya
• Mengembalikan keseimbangan air-garam
• Melegakan kesakitan dan kesan anti-radang
• Menguatkan sistem imun.

Kesan terapeutik sinar inframerah boleh digunakan untuk penyakit dan keadaan berikut:

• asma bronkial dan pemburukan bronkitis kronik
• pneumonia fokus dalam peringkat penyelesaian
• gastroduodenitis kronik
• dyskinesia hipermotor organ pencernaan
• kolesistitis acalculous kronik
• osteochondrosis tulang belakang dengan manifestasi neurologi
• artritis reumatoid dalam pengampunan
• pemburukan ubah bentuk osteoarthritis sendi pinggul dan lutut
• melenyapkan aterosklerosis pada saluran kaki, neuropati saraf periferal kaki
• pemburukan cystitis kronik
• penyakit urolithiasis
• pemburukan prostatitis kronik dengan potensi terjejas
• berjangkit, alkohol, polineuropati diabetes pada kaki
• adnexitis kronik dan disfungsi ovari
• sindrom penarikan diri

Pemanasan menggunakan sinaran inframerah membantu menguatkan sistem imun, menyekat pertumbuhan bakteria dalam persekitaran dan dalam tubuh manusia, dan memperbaiki keadaan kulit dengan meningkatkan peredaran darah di dalamnya. Pengionan udara membantu mengelakkan keterlaluan alahan.

Apabila sinaran IR boleh menyebabkan kemudaratan

Pertama sekali, anda perlu mengambil kira kontraindikasi sedia ada sebelum menggunakan sinar inframerah untuk tujuan perubatan. Kemudaratan daripada penggunaannya mungkin berlaku dalam kes berikut:

• Penyakit purulen akut
• Berdarah
• Penyakit radang akut yang membawa kepada dekompensasi organ dan sistem
• Penyakit darah sistemik
• Neoplasma malignan

Di samping itu, pendedahan berlebihan kepada sinar inframerah spektrum luas menyebabkan kemerahan kulit yang teruk dan boleh menyebabkan terbakar. Terdapat kes tumor yang diketahui muncul di muka pekerja metalurgi akibat pendedahan yang berpanjangan kepada jenis sinaran ini. Terdapat juga kes dermatitis dan strok haba.

Sinar inframerah, terutamanya dalam julat 0.76 - 1.5 mikron (wilayah panjang gelombang pendek), menimbulkan bahaya kepada mata. Pendedahan yang berpanjangan dan berpanjangan kepada sinaran boleh membawa kepada perkembangan katarak, fotofobia dan kecacatan penglihatan yang lain. Atas sebab ini, tidak digalakkan untuk terdedah kepada pemanas gelombang pendek untuk masa yang lama. Semakin dekat seseorang dengan pemanas sedemikian, semakin sedikit masa yang harus dia habiskan berhampiran peranti ini. Perlu diingatkan bahawa pemanas jenis ini bertujuan untuk pemanasan luaran atau tempatan. Pemanas inframerah gelombang panjang digunakan untuk memanaskan premis kediaman dan perindustrian yang bertujuan untuk penginapan jangka panjang.