แสงเป็นกุญแจสำคัญในการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก มีกระบวนการจำนวนมากที่สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการสัมผัสกับรังสีอินฟราเรด นอกจากนี้ยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ ตั้งแต่ศตวรรษที่ 20 การบำบัดด้วยแสงได้กลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของการแพทย์แผนโบราณ
คุณสมบัติของรังสี
การส่องไฟเป็นส่วนพิเศษในกายภาพบำบัดที่ศึกษาผลกระทบของคลื่นแสงต่อร่างกายมนุษย์ สังเกตว่าคลื่นมีช่วงที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ต่างกัน สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าการแผ่รังสีมีความลึกในการเจาะทะลุมากที่สุด สำหรับเอฟเฟกต์พื้นผิวนั้นมีรังสีอัลตราไวโอเลตอยู่ด้วย
ช่วงสเปกตรัมอินฟราเรด (สเปกตรัมการแผ่รังสี) มีความยาวคลื่นที่สอดคล้องกันคือ 780 นาโนเมตร สูงถึง 10,000 นาโนเมตร สำหรับการกายภาพบำบัดนั้น จะใช้ความยาวคลื่นในช่วงสเปกตรัมตั้งแต่ 780 นาโนเมตรในการรักษาบุคคล สูงถึง 1,400 นาโนเมตร การแผ่รังสีอินฟราเรดในช่วงนี้ถือว่าเป็นเรื่องปกติสำหรับการบำบัด พูดง่ายๆ ก็คือใช้ความยาวคลื่นที่เหมาะสม กล่าวคือ ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าสามารถเจาะเข้าไปในผิวหนังได้สามเซนติเมตร นอกจากนี้ยังคำนึงถึงพลังงานพิเศษของควอนตัมและความถี่ของการแผ่รังสีด้วย
จากการศึกษาจำนวนมากพบว่าแสง คลื่นวิทยุ และรังสีอินฟราเรดมีลักษณะเหมือนกัน เนื่องจากเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่ล้อมรอบผู้คนทุกแห่ง คลื่นดังกล่าวส่งพลังงานให้กับโทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ และวิทยุ พูดง่ายๆ ก็คือ คลื่นทำให้คนเรามองเห็นโลกรอบตัวได้
สเปกตรัมอินฟราเรดมีความถี่ที่สอดคล้องกันซึ่งมีความยาวคลื่น 7-14 ไมครอนซึ่งมีผลกระทบเฉพาะต่อร่างกายมนุษย์ สเปกตรัมส่วนนี้สอดคล้องกับรังสีจากร่างกายมนุษย์
สำหรับวัตถุควอนตัม โมเลกุลไม่มีความสามารถในการสั่นสะเทือนตามอำเภอใจ โมเลกุลควอนตัมแต่ละโมเลกุลมีความซับซ้อนของพลังงานและความถี่การแผ่รังสีซึ่งจะถูกเก็บไว้ในขณะที่เกิดการสั่นสะเทือน อย่างไรก็ตาม ควรพิจารณาว่าโมเลกุลของอากาศนั้นมีความถี่ที่หลากหลาย ดังนั้นบรรยากาศจึงสามารถดูดซับรังสีในสเปกตรัมที่หลากหลายได้
แหล่งกำเนิดรังสี
ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งสำคัญของ IR
ด้วยเหตุนี้วัตถุจึงสามารถให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดได้ เป็นผลให้พลังงานความร้อนถูกปล่อยออกมาในสเปกตรัมของคลื่นเหล่านี้ พลังงานจึงไปถึงวัตถุ กระบวนการถ่ายโอนพลังงานความร้อนนั้นดำเนินการจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่ต่ำกว่า ในสถานการณ์นี้ วัตถุมีคุณสมบัติการแผ่รังสีต่าง ๆ ที่ขึ้นอยู่กับวัตถุหลายตัว
แหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดมีอยู่ทุกหนทุกแห่ง พร้อมด้วยองค์ประกอบต่างๆ เช่น ไฟ LED ทีวีสมัยใหม่ทุกเครื่องมีรีโมทคอนโทรลเนื่องจากทำงานด้วยความถี่ที่เหมาะสมของสเปกตรัมอินฟราเรด พวกเขามีไฟ LED แหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดต่างๆ สามารถเห็นได้ในการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น ในการอบแห้งพื้นผิวสีและสารเคลือบเงา
ตัวแทนที่โดดเด่นที่สุดของแหล่งกำเนิดเทียมในมาตุภูมิคือเตารัสเซีย เกือบทุกคนเคยประสบกับอิทธิพลของเตาดังกล่าวและชื่นชมคุณประโยชน์ของมันด้วย นั่นคือสาเหตุที่สามารถสัมผัสได้ถึงรังสีดังกล่าวจากเตาหรือหม้อน้ำที่ให้ความร้อน ปัจจุบันเครื่องทำความร้อนอินฟราเรดได้รับความนิยมอย่างมาก พวกเขามีรายการข้อดีเมื่อเปรียบเทียบกับตัวเลือกการพาความร้อนเนื่องจากประหยัดกว่า
ค่าสัมประสิทธิ์
สัมประสิทธิ์สเปกตรัมอินฟราเรดมีหลายประเภท ได้แก่:
- รังสี;
- ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน
- ปัจจัยปริมาณงาน
ดังนั้นการแผ่รังสีคือความสามารถของวัตถุในการเปล่งความถี่รังสีและพลังงานควอนตัม อาจแตกต่างกันไปตามวัสดุและคุณสมบัติของวัสดุตลอดจนอุณหภูมิ ค่าสัมประสิทธิ์มีค่ารักษาสูงสุด = 1 แต่ในสถานการณ์จริงจะน้อยกว่าเสมอ สำหรับความสามารถในการปล่อยก๊าซเรือนกระจกต่ำนั้นมีองค์ประกอบที่มีพื้นผิวมันเงาเช่นเดียวกับโลหะ ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้อุณหภูมิ
ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนแสงแสดงความสามารถของวัสดุในการสะท้อนความถี่ของการศึกษา ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ คุณสมบัติ และตัวบ่งชี้อุณหภูมิ การสะท้อนจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวที่ขัดเงาและเรียบเป็นหลัก
การส่งผ่านแสดงให้เห็นความสามารถของวัตถุในการส่งความถี่ของรังสีอินฟราเรดผ่านตัวมันเอง ค่าสัมประสิทธิ์นี้ขึ้นอยู่กับความหนาและประเภทของวัสดุโดยตรง สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าวัสดุส่วนใหญ่ไม่มีค่าสัมประสิทธิ์ดังกล่าว
ใช้ในทางการแพทย์
การรักษาด้วยแสงอินฟราเรดได้รับความนิยมอย่างมากในโลกสมัยใหม่ การใช้รังสีอินฟราเรดในการแพทย์เกิดจากการที่เทคนิคนี้มีคุณสมบัติในการรักษา ด้วยเหตุนี้จึงมีผลดีต่อร่างกายมนุษย์ อิทธิพลของความร้อนก่อตัวเป็นร่างกายในเนื้อเยื่อ สร้างเนื้อเยื่อใหม่และกระตุ้นการซ่อมแซม เร่งปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมี
นอกจากนี้ร่างกายยังมีการปรับปรุงที่สำคัญเมื่อมีกระบวนการต่อไปนี้เกิดขึ้น:
- การเร่งการไหลเวียนของเลือด
- การขยายตัวของหลอดเลือด;
- การผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ
- การผ่อนคลายกล้ามเนื้อ
- อารมณ์ดี;
- สภาพที่สะดวกสบาย
- นอนหลับฝันดี;
- ความดันโลหิตลดลง
- บรรเทาความเครียดทางร่างกาย จิตใจ อารมณ์ ฯลฯ
ผลการรักษาที่มองเห็นได้เกิดขึ้นภายในหลายขั้นตอน นอกเหนือจากการทำงานที่ระบุไว้แล้ว สเปกตรัมอินฟราเรดยังมีฤทธิ์ต้านการอักเสบในร่างกายมนุษย์ ช่วยต่อสู้กับการติดเชื้อ กระตุ้นและเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน
การบำบัดทางการแพทย์ดังกล่าวมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- กระตุ้นทางชีวภาพ;
- ต้านการอักเสบ;
- การล้างพิษ;
- การไหลเวียนของเลือดดีขึ้น
- การกระตุ้นการทำงานรองของร่างกาย
การแผ่รังสีแสงอินฟราเรดหรือการรักษามีประโยชน์ที่มองเห็นได้สำหรับร่างกายมนุษย์
วิธีการรักษา
การบำบัดมีสองประเภทคือแบบทั่วไปและแบบท้องถิ่น สำหรับผลกระทบในท้องถิ่นนั้นการรักษาจะดำเนินการกับส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายของผู้ป่วย ในระหว่างการบำบัดทั่วไป การใช้แสงบำบัดจะมุ่งเป้าไปที่ร่างกายทั้งหมด
ขั้นตอนนี้ดำเนินการวันละสองครั้ง ระยะเวลาเซสชันอยู่ระหว่าง 15-30 นาที หลักสูตรการรักษาทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนอย่างน้อยห้าถึงยี่สิบขั้นตอน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีการป้องกันอินฟราเรดสำหรับใบหน้าของคุณให้พร้อม มีการใช้แว่นตาพิเศษ สำลีหรือผ้าคลุมกระดาษแข็งสำหรับดวงตา หลังจากทำการรักษา ผิวจะเต็มไปด้วยรอยแดง ซึ่งก็คือรอยแดงที่มีขอบเขตไม่ชัด อาการแดงจะหายไปหนึ่งชั่วโมงหลังจากทำหัตถการ
บ่งชี้และข้อห้ามในการรักษา
IR มีข้อบ่งชี้หลักสำหรับใช้ในการแพทย์:
- โรคของอวัยวะ ENT;
- โรคประสาทและโรคประสาทอักเสบ;
- โรคที่ส่งผลต่อระบบกล้ามเนื้อและกระดูก
- พยาธิวิทยาของดวงตาและข้อต่อ
- กระบวนการอักเสบ
- บาดแผล;
- แผลไหม้, แผลพุพอง, ผิวหนังอักเสบและรอยแผลเป็น;
- โรคหอบหืดหลอดลม;
- โรคกระเพาะปัสสาวะอักเสบ;
- โรคนิ่วในไต;
- โรคกระดูกพรุน;
- ถุงน้ำดีอักเสบไม่มีก้อนหิน
- โรคข้ออักเสบ;
- กระเพาะและลำไส้อักเสบในรูปแบบเรื้อรัง
- โรคปอดอักเสบ.
การบำบัดด้วยแสงให้ผลลัพธ์ที่เป็นบวก นอกจากผลการรักษาแล้ว IR ยังเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์อีกด้วย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ามีข้อห้ามบางประการซึ่งหากไม่ปฏิบัติตามอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้
หากคุณมีอาการป่วยดังต่อไปนี้ การรักษาดังกล่าวจะเป็นอันตราย:
- ระยะเวลาตั้งครรภ์
- โรคเลือด
- การแพ้ของแต่ละบุคคล
- โรคเรื้อรังในระยะเฉียบพลัน
- กระบวนการเป็นหนอง
- วัณโรคที่ใช้งานอยู่
- ใจโอนเอียงที่จะมีเลือดออก;
- เนื้องอก
ควรคำนึงถึงข้อห้ามเหล่านี้เพื่อไม่ให้เป็นอันตรายต่อสุขภาพของคุณเอง ความเข้มของรังสีที่สูงเกินไปอาจทำให้เกิดอันตรายร้ายแรงได้
สำหรับอันตรายของ IR ในยาและในการผลิตอาจเกิดการไหม้และรอยแดงของผิวหนังอย่างรุนแรง ในบางกรณี ผู้คนมีเนื้องอกบนใบหน้าเนื่องจากได้รับรังสีนี้เป็นเวลานานพอสมควร อันตรายที่สำคัญจากรังสีอินฟราเรดอาจส่งผลให้เกิดโรคผิวหนังอักเสบ และอาจเกิดภาวะลมแดดได้เช่นกัน
รังสีอินฟราเรดค่อนข้างเป็นอันตรายต่อดวงตาโดยเฉพาะในช่วงสูงถึง 1.5 ไมครอน การได้รับสารเป็นเวลานานทำให้เกิดอันตรายร้ายแรง เช่น อาการกลัวแสง ต้อกระจก และปัญหาการมองเห็น การได้รับรังสีอินฟราเรดในระยะยาวเป็นอันตรายมากไม่เพียงแต่กับคนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพืชด้วย การใช้อุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็น คุณสามารถลองแก้ไขปัญหาการมองเห็นของคุณได้
ผลกระทบต่อพืช
ทุกคนรู้ดีว่ากรมสรรพากรมีผลดีต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช ตัวอย่างเช่น หากคุณติดตั้งเครื่องทำความร้อนอินฟราเรดในเรือนกระจก คุณจะเห็นผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง การทำความร้อนจะดำเนินการในสเปกตรัมอินฟราเรดโดยสังเกตความถี่หนึ่งและคลื่นมีค่าเท่ากับ 50,000 นาโนเมตร สูงถึง 2,000,000 นาโนเมตร
มีข้อเท็จจริงที่น่าสนใจมากซึ่งคุณจะพบว่าพืชและสิ่งมีชีวิตทุกชนิดได้รับอิทธิพลจากแสงแดด รังสีจากดวงอาทิตย์มีช่วงจำเพาะที่ 290 นาโนเมตร – 3000 นาโนเมตร พูดง่ายๆ ก็คือพลังงานจากรังสีมีบทบาทสำคัญในชีวิตของพืชทุกชนิด
เมื่อพิจารณาข้อเท็จจริงที่น่าสนใจและให้ความรู้แล้ว สามารถระบุได้ว่าพืชต้องการแสงและพลังงานแสงอาทิตย์ เนื่องจากพวกมันมีหน้าที่ในการสร้างคลอโรฟิลล์และคลอโรพลาสต์ ความเร็วแสงส่งผลต่อการยืดตัว การสร้างนิวเคลียสของเซลล์และกระบวนการเจริญเติบโต ระยะเวลาของการติดผลและการออกดอก
ข้อมูลเฉพาะของ เตาไมโครเวฟ
เตาไมโครเวฟในครัวเรือนมีไมโครเวฟที่ต่ำกว่ารังสีแกมมาและรังสีเอกซ์เล็กน้อย เตาอบดังกล่าวสามารถกระตุ้นให้เกิดเอฟเฟกต์ไอออไนซ์ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ไมโครเวฟตั้งอยู่ในช่องว่างระหว่างคลื่นอินฟราเรดและคลื่นวิทยุ ดังนั้นเตาอบดังกล่าวจึงไม่สามารถทำให้โมเลกุลและอะตอมแตกตัวเป็นไอออนได้ เตาไมโครเวฟที่ใช้งานได้ไม่ส่งผลกระทบต่อผู้คนเนื่องจากถูกดูดซึมเข้าสู่อาหารทำให้เกิดความร้อน
เตาไมโครเวฟไม่สามารถปล่อยอนุภาคกัมมันตภาพรังสีได้ ดังนั้นจึงไม่มีผลกระทบต่อกัมมันตภาพรังสีต่ออาหารและสิ่งมีชีวิต นั่นคือเหตุผลที่คุณไม่ต้องกังวลว่าเตาไมโครเวฟอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของคุณได้!
การแนะนำ
ความไม่สมบูรณ์ของธรรมชาติของตัวเองซึ่งชดเชยด้วยความยืดหยุ่นของสติปัญญาได้ผลักดันให้บุคคลค้นหาอยู่ตลอดเวลา ความปรารถนาที่จะบินเหมือนนก ว่ายน้ำเหมือนปลา หรือพูดกลางคืนเหมือนแมว เป็นจริงได้เมื่อได้รับความรู้และเทคโนโลยีที่จำเป็น การวิจัยทางวิทยาศาสตร์มักถูกกระตุ้นโดยความต้องการของกิจกรรมทางทหาร และผลลัพธ์ถูกกำหนดโดยระดับเทคโนโลยีที่มีอยู่
การขยายขอบเขตการมองเห็นเพื่อให้เห็นภาพข้อมูลที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยตาถือเป็นหนึ่งในงานที่ยากที่สุด เนื่องจากต้องอาศัยการฝึกอบรมทางวิทยาศาสตร์อย่างจริงจัง รวมถึงพื้นฐานทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่สำคัญ ผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในทิศทางนี้เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ 20 ปัญหาการสังเกตในสภาพแสงน้อยกลายเป็นเรื่องเร่งด่วนอย่างยิ่งในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง
โดยปกติแล้ว ความพยายามที่ใช้ในทิศทางนี้ได้นำไปสู่ความก้าวหน้าในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การแพทย์ เทคโนโลยีการสื่อสาร และสาขาอื่นๆ
ฟิสิกส์ของรังสีอินฟราเรด
รังสีอินฟราเรด- การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าครอบครองพื้นที่สเปกตรัมระหว่างปลายสีแดงของแสงที่มองเห็นได้ (ที่มีความยาวคลื่น (= m) และรังสีวิทยุคลื่นสั้น (= m) รังสีอินฟราเรดถูกค้นพบในปี 1800 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ W. Herschel 123 ปีหลังจากการ การค้นพบรังสีอินฟราเรดนักฟิสิกส์โซเวียต A.A. Glagoleva-Arkadyeva ได้รับคลื่นวิทยุที่มีความยาวคลื่นประมาณ 80 ไมครอนนั่นคือ ตั้งอยู่ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด สิ่งนี้พิสูจน์ได้ว่าแสงรังสีอินฟราเรดและคลื่นวิทยุมีลักษณะเหมือนกันทั้งหมด เป็นเพียงคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าธรรมดาๆ
รังสีอินฟราเรดเรียกอีกอย่างว่ารังสี "ความร้อน" เนื่องจากวัตถุทั้งหมดทั้งของแข็งและของเหลวได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดจะปล่อยพลังงานออกมาในสเปกตรัมอินฟราเรด
แหล่งที่มาของรังสีอินฟราเรด
แหล่งที่มาหลักของการแผ่รังสีอินฟราเรดของวัตถุบางอย่าง
รังสีอินฟราเรดจากขีปนาวุธและวัตถุอวกาศ |
รังสีอินฟราเรดจากเครื่องบิน |
รังสีอินฟราเรดจากเรือผิวน้ำ |
คบเพลิงเดินขบวน เครื่องยนต์ซึ่งเป็นกระแสของก๊าซเผาไหม้ที่บรรทุกอนุภาคของแข็งแขวนลอยของเถ้าและเขม่าซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงจรวด ตัวจรวด. โลกซึ่งสะท้อนส่วนหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบ แผ่นดินโลกนั้นเอง |
รังสีที่สะท้อนจากโครงเครื่องบินของเครื่องบินจากดวงอาทิตย์ โลก ดวงจันทร์ และแหล่งอื่นๆ การแผ่รังสีความร้อนภายในของท่อต่อและหัวฉีดของเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทหรือท่อไอเสียของเครื่องยนต์ลูกสูบ การแผ่รังสีความร้อนของไอพ่นก๊าซไอเสียของตัวเอง การแผ่รังสีความร้อนภายในผิวหนังเครื่องบิน ซึ่งเป็นผลมาจากการให้ความร้อนตามหลักอากาศพลศาสตร์ระหว่างการบินด้วยความเร็วสูง |
ปลอกปล่องไฟ ไอเสีย หลุมปล่องไฟ |
คุณสมบัติพื้นฐานของรังสีอินฟราเรด
1. ทะลุผ่านร่างทึบบาง ฝ่าฝนด้วย
หมอก หิมะ
2. ก่อให้เกิดผลกระทบทางเคมีต่อแผ่นถ่ายภาพ
3. สารที่ถูกดูดซับจะทำให้ร้อนขึ้น
4. ทำให้เกิดโฟโตอิเล็กทริคภายในเจอร์เมเนียม
5. มองไม่เห็น.
6. มีความสามารถในการรบกวนและการเลี้ยวเบนของปรากฏการณ์
7. ลงทะเบียนโดยวิธีความร้อน, โฟโตอิเล็กทริกและ
ถ่ายภาพ
ลักษณะของรังสีอินฟราเรด
การสะท้อนทางกายภาพที่อ่อนแอของตัวเอง
วัตถุความร้อน IR รังสีอินฟราเรดมีคุณสมบัติ IR
การแผ่รังสี การแผ่รังสีในบรรยากาศ พื้นหลังการแผ่รังสี
ลักษณะเฉพาะ |
ขั้นพื้นฐาน แนวคิด |
เป็นเจ้าของการแผ่รังสีความร้อนของวัตถุที่ถูกทำให้ร้อน |
แนวคิดพื้นฐานคือตัวเครื่องสีดำสนิท วัตถุสีดำสนิทคือวัตถุที่ดูดซับรังสีทั้งหมดที่ตกกระทบไม่ว่าจะมีความยาวคลื่นใดก็ตาม การกระจายความเข้มของรังสีวัตถุสีดำ (s/n ของพลังค์): โดยที่ความสว่างสเปกตรัมของรังสีที่อุณหภูมิ T คือความยาวคลื่นในหน่วยไมครอน C1 และ C2 เป็นค่าสัมประสิทธิ์คงที่: C1 = 1.19*W*µm*cm*sr |
C2=1.44*µm*องศา ความยาวคลื่นสูงสุด (กฎของเวียนนา): โดยที่ T คืออุณหภูมิร่างกายสัมบูรณ์ |
การแผ่รังสีแสงอาทิตย์สูงสุดซึ่งกำหนดองค์ประกอบที่สะท้อนนั้นสอดคล้องกับความยาวคลื่นที่สั้นกว่า 0.75 ไมครอน และ 98% ของพลังงานการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ทั้งหมดตกอยู่ในช่วงสเปกตรัมไม่เกิน 3 ไมครอน ความยาวคลื่นนี้มักถูกพิจารณาว่าเป็นความยาวคลื่นขอบเขตที่แยกองค์ประกอบที่สะท้อน (แสงอาทิตย์) และองค์ประกอบภายในของรังสีอินฟราเรดออกจากวัตถุ ดังนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าในสเปกตรัม Near-IR (สูงถึง 3 μm) องค์ประกอบที่สะท้อนจะถือเป็นปัจจัยชี้ขาด และการกระจายของแสงเหนือวัตถุจะขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของแสงสะท้อนและการฉายรังสี สำหรับส่วนที่ไกลของสเปกตรัม IR ปัจจัยที่กำหนดคือรังสีของวัตถุ และการกระจายตัวของรังสีเหนือพื้นที่นั้นขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของค่าสัมประสิทธิ์การปล่อยรังสีและอุณหภูมิ ในส่วนคลื่นกลางของสเปกตรัม IR จะต้องคำนึงถึงพารามิเตอร์ทั้งสี่ตัวด้วย |
การลดทอนของรังสีอินฟราเรดในชั้นบรรยากาศ |
ในช่วงความยาวคลื่น IR มีหน้าต่างโปร่งใสหลายบาน และการพึ่งพาการส่งผ่านบรรยากาศต่อความยาวคลื่นมีรูปแบบที่ซับซ้อนมาก การลดทอนของรังสีอินฟราเรดถูกกำหนดโดยแถบการดูดซับของไอน้ำและส่วนประกอบของก๊าซ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และโอโซน เช่นเดียวกับปรากฏการณ์การกระเจิงของรังสี โปรดดูรูป “การดูดซับรังสีอินฟราเรด” |
ลักษณะทางกายภาพของรังสีพื้นหลัง IR |
รังสีอินฟราเรดมีสององค์ประกอบ: การแผ่รังสีความร้อนของมันเองและการแผ่รังสีที่สะท้อน (กระจัดกระจาย) จากดวงอาทิตย์และแหล่งภายนอกอื่นๆ |
ในช่วงความยาวคลื่นที่สั้นกว่า 3 ไมครอน รังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อนและกระจายจะมีอิทธิพลเหนือ ตามกฎแล้วในช่วงความยาวคลื่นนี้ การแผ่รังสีความร้อนภายในของพื้นหลังสามารถละเลยได้ ในทางตรงกันข้าม ในช่วงความยาวคลื่นที่มากกว่า 4 μm การแผ่รังสีความร้อนภายในของพื้นหลังจะมีอิทธิพลเหนือกว่าและรังสีดวงอาทิตย์ที่สะท้อน (กระจัดกระจาย) ก็สามารถละเลยได้ ช่วงความยาวคลื่น 3-4 ไมครอนนั้นอยู่ในช่วงเปลี่ยนผ่าน
ในช่วงนี้มีความสว่างขั้นต่ำที่เด่นชัดของการก่อตัวของพื้นหลัง
การดูดซับรังสีอินฟราเรด
สเปกตรัมการส่งผ่านของบรรยากาศในบริเวณอินฟราเรดใกล้และกลาง (1.2-40 μm) ที่ระดับน้ำทะเล (กราฟด้านล่างของกราฟ) และที่ระดับความสูง 4,000 ม. (เส้นโค้งด้านบน) ในช่วงซับมิลลิเมตร (300-500 ไมครอน) รังสีไม่ถึงพื้นผิวโลก
ในสเปกตรัมอินฟราเรด มีพื้นที่ที่มีความยาวคลื่นประมาณ 7 ถึง 14 ไมครอน (หรือที่เรียกว่าส่วนคลื่นยาวของช่วงอินฟราเรด) ซึ่งมีประโยชน์เฉพาะตัวอย่างแท้จริงต่อร่างกายมนุษย์ รังสีอินฟราเรดส่วนนี้สอดคล้องกับรังสีของร่างกายมนุษย์เอง โดยมีความยาวคลื่นสูงสุดประมาณ 10 ไมครอน ดังนั้นร่างกายของเราจึงรับรู้รังสีภายนอกที่มีความยาวคลื่นเช่น "ของเราเอง" แหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดตามธรรมชาติที่มีชื่อเสียงที่สุดบนโลกของเราคือดวงอาทิตย์ และแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดคลื่นยาวเทียมที่มีชื่อเสียงที่สุดใน Rus' คือเตารัสเซีย และทุกคนก็ประสบกับผลประโยชน์ของตนอย่างแน่นอน การปรุงอาหารด้วยคลื่นอินฟราเรดจะทำให้อาหารอร่อยเป็นพิเศษ ช่วยรักษาวิตามินและแร่ธาตุ และไม่เกี่ยวอะไรกับเตาไมโครเวฟ
ด้วยการมีอิทธิพลต่อร่างกายมนุษย์ในส่วนคลื่นยาวของช่วงอินฟราเรด จึงเป็นไปได้ที่จะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การดูดซับด้วยคลื่นสะท้อน" ซึ่งพลังงานภายนอกจะถูกดูดซับอย่างแข็งขันโดยร่างกาย จากผลนี้พลังงานศักย์ของเซลล์ร่างกายจะเพิ่มขึ้นและน้ำที่ไม่ถูกผูกไว้ก็ออกไป กิจกรรมของโครงสร้างเซลล์จำเพาะเพิ่มขึ้น ระดับของอิมมูโนโกลบูลินเพิ่มขึ้น กิจกรรมของเอนไซม์และเอสโตรเจนเพิ่มขึ้น และปฏิกิริยาทางชีวเคมีอื่น ๆ เกิดขึ้น สิ่งนี้ใช้ได้กับเซลล์ร่างกายและเลือดทุกประเภท
คุณสมบัติของภาพของวัตถุในช่วง IR
ภาพอินฟราเรดมีการกระจายตัวของความแตกต่างระหว่างวัตถุที่รู้จักซึ่งไม่ปกติสำหรับผู้สังเกตการณ์ เนื่องจากการกระจายตัวของลักษณะทางแสงของพื้นผิววัตถุในช่วง IR ที่แตกต่างกัน เมื่อเทียบกับส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม การแผ่รังสีอินฟราเรดทำให้สามารถตรวจจับวัตถุในภาพ IR ที่ไม่สังเกตเห็นได้ในภาพถ่ายธรรมดา สามารถระบุพื้นที่ของต้นไม้และพุ่มไม้ที่เสียหายได้ รวมทั้งเปิดเผยหลักฐานการใช้พืชพรรณที่ตัดใหม่เพื่ออำพรางวัตถุ |
คุณลักษณะอีกประการหนึ่งของคุณลักษณะภาพ IR ของแผนที่ความร้อนก็คือ นอกจากรังสีสะท้อนแล้ว การแผ่รังสีของพวกมันเองยังมีส่วนร่วมในการก่อตัวด้วย และในบางกรณีก็ทำได้เพียงเท่านี้เท่านั้น รังสีจากภายในถูกกำหนดโดยการแผ่รังสีของพื้นผิวของวัตถุและอุณหภูมิ |
ทำให้สามารถระบุพื้นผิวหรือพื้นที่ที่มีความร้อนบนแผนที่ความร้อนซึ่งตรวจไม่พบในภาพถ่าย และใช้ภาพความร้อนเป็นแหล่งข้อมูลเกี่ยวกับสถานะอุณหภูมิของวัตถุ |
ภาพ IR ช่วยให้คุณรับข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุที่ไม่ปรากฏอีกต่อไปในขณะที่ถ่ายภาพ ตัวอย่างเช่น บนพื้นผิวของจุดที่เครื่องบินจอดอยู่ ภาพความร้อนจะถูกเก็บรักษาไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง ซึ่งสามารถบันทึกลงในภาพ IR ได้ |
คุณลักษณะที่สี่ของแผนที่ความร้อนคือความสามารถในการบันทึกวัตถุทั้งในกรณีที่ไม่มีการแผ่รังสีตกกระทบและในกรณีที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เนื่องจากความแตกต่างในการเปล่งแสงของพื้นผิวเท่านั้น คุณสมบัตินี้ทำให้สามารถสังเกตวัตถุในที่มืดสนิทและในสภาวะที่มีความแตกต่างของอุณหภูมิจนมองไม่เห็น |
ภายใต้สภาวะดังกล่าว พื้นผิวโลหะที่ไม่ได้ทาสีซึ่งมีการแผ่รังสีต่ำจะมองเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษกับพื้นหลังของวัตถุที่ไม่ใช่โลหะที่ดูเบากว่า ("มืด") แม้ว่าอุณหภูมิจะเท่ากันก็ตาม
ในศตวรรษที่ 21 การนำรังสีอินฟราเรดเข้ามาในชีวิตของเราได้เริ่มต้นขึ้น ปัจจุบันมีการใช้ในอุตสาหกรรมและการแพทย์ ในชีวิตประจำวันและการเกษตร เป็นสากลและสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย ใช้ในนิติเวช กายภาพบำบัด และในอุตสาหกรรมสำหรับการอบแห้งผลิตภัณฑ์ที่ทาสี ผนังอาคาร ไม้ และผลไม้ รับภาพวัตถุในความมืด อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน (กล้องส่องทางไกลกลางคืน) และหมอก
อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน - ประวัติความเป็นมาหลายชั่วอายุคน
การสร้างศูนย์ |
||
“ผ้าใบแก้ว” |
ระบบสามและสองอิเล็กโทรด |
|
โฟโตแคโทด ข้อมือ |
||
30 กลางๆ |
||
ศูนย์เทคนิคฟิลิปส์ ฮอลแลนด์ |
ในต่างประเทศ - Zworykin, Farnsword, Morton และ von Ardenne; ในสหภาพโซเวียต - G.A. |
|
กรินเบิร์ก, เอ.เอ. อาร์ติโมวิช หลอดเพิ่มความเข้มของภาพนี้ประกอบด้วยแก้วสองใบวางซ้อนกันอยู่ข้างใน บนพื้นเรียบซึ่งมีการใช้โฟโตแคโทดและฟอสเฟอร์ ไฟฟ้าแรงสูงแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับชั้นเหล่านี้สร้างขึ้น |
สนามไฟฟ้าสถิตที่ให้การถ่ายโอนภาพอิเล็กทรอนิกส์โดยตรงจากโฟโตแคโทดไปยังหน้าจอที่มีฟอสเฟอร์ โฟโตแคโทดเงิน-ออกซิเจน-ซีเซียมซึ่งมีความไวค่อนข้างต่ำ แม้ว่าจะใช้งานได้ในช่วงสูงถึง 1.1 ไมครอน แต่ก็ถูกใช้เป็นชั้นไวแสงใน "แก้ว Holst" นอกจากนี้ โฟโตแคโทดนี้ยังมีระดับเสียงรบกวนสูง ซึ่งจำเป็นต้องทำความเย็นที่อุณหภูมิลบ 40 °C เพื่อกำจัดมัน |
|
ความก้าวหน้าในเลนส์อิเล็กตรอนทำให้สามารถแทนที่การถ่ายโอนภาพโดยตรงได้โดยการโฟกัสไปที่สนามไฟฟ้าสถิต ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดของหลอดเพิ่มความเข้มของภาพที่มีการถ่ายโอนภาพด้วยไฟฟ้าสถิตคือความละเอียดลดลงอย่างมากจากจุดศูนย์กลางของมุมมองไปยังขอบ เนื่องจากภาพอิเล็กทรอนิกส์แนวโค้งไม่ตรงกันกับโฟโตแคโทดแบบแบนและหน้าจอ เพื่อแก้ปัญหานี้ พวกเขาจึงเริ่มสร้างเลนส์ให้เป็นทรงกลม ซึ่งทำให้การออกแบบเลนส์ที่ปกติสำหรับพื้นผิวเรียบมีความซับซ้อนอย่างมาก |
||
รุ่นแรก |
||
หลอดเพิ่มความเข้มภาพแบบหลายขั้นตอน สหภาพโซเวียต M.M. บู๊ทส์ลอฟ |
||
บนพื้นฐานของแผ่นใยแก้วนำแสง (FOP) ซึ่งเป็นแพ็คเกจของ LED จำนวนมากเลนส์พลาโนเว้าได้รับการพัฒนาซึ่งติดตั้งแทนหน้าต่างทางเข้าและทางออก ภาพออปติคัลที่ฉายลงบนพื้นผิวเรียบของ VOP จะถูกส่งโดยไม่มีการบิดเบือนไปยังด้านเว้า ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวเรียบของโฟโตแคโทดและหน้าจอจะจับคู่กันกับสนามอิเล็กทรอนิกส์แบบโค้ง จากการใช้ VOP ความละเอียดจะเท่ากันตลอดทั้งขอบเขตการมองเห็นเช่นเดียวกับที่อยู่ตรงกลาง |
||
รุ่นที่สอง |
||
เครื่องขยายสัญญาณทุติยภูมิ |
กล้องส่องทางไกลหลอก |
|
1- โฟโตแคโทด แผ่นไมโคร 3 ช่อง 4– หน้าจอ | ||
ในยุค 70 |
||
บริษัทของสหรัฐอเมริกา |
บริษัท "Praxitronic" (เยอรมนี) |
|
องค์ประกอบนี้เป็นตะแกรงที่มีระยะห่างสม่ำเสมอโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 ไมครอนและมีความหนาไม่เกิน 1 มม. จำนวนช่องเท่ากับจำนวนองค์ประกอบภาพและอยู่ในลำดับ 10 6 . พื้นผิวทั้งสองของแผ่นไมโครช่องสัญญาณ (MCP) ได้รับการขัดเงาและเคลือบโลหะ และใช้แรงดันไฟฟ้าหลายร้อยโวลต์ระหว่างพื้นผิวทั้งสอง |
เมื่อเข้าไปในช่องสัญญาณ อิเล็กตรอนจะชนกับผนังและทำให้อิเล็กตรอนทุติยภูมิหลุดออกมา ในสนามไฟฟ้าแบบดึง กระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำหลายครั้ง ทำให้ได้รับ NxlO เพิ่มขึ้น 4 ครั้ง |
|
ในการรับช่อง MCP จะใช้ใยแก้วนำแสงที่มีองค์ประกอบทางเคมีต่างกัน |
||
หลอดเพิ่มความเข้มข้นของภาพด้วย MCP ของการออกแบบแบบสองระนาบได้รับการพัฒนานั่นคือโดยไม่ต้องใช้เลนส์ไฟฟ้าสถิตซึ่งเป็นการคืนเทคโนโลยีสู่การถ่ายโอนภาพโดยตรงเช่นเดียวกับใน "แก้ว Holst" |
||
หลอดเพิ่มความเข้มภาพขนาดจิ๋วที่เกิดขึ้นทำให้สามารถพัฒนาแว่นสายตาตอนกลางคืน (NVG) ของระบบกล้องสองตาเทียมได้ โดยที่ภาพจากหลอดเพิ่มความเข้มภาพหลอดเดียวจะถูกแยกออกเป็นเลนส์ใกล้ตาสองชิ้นโดยใช้ปริซึมแยกลำแสง การหมุนภาพที่นี่ดำเนินการโดยใช้เลนส์ขนาดเล็กเพิ่มเติม |
||
รุ่นที่สาม |
||
หลอดเพิ่มความเข้มภาพ P + และ SUPER II + |
ลักษณะสำคัญของ EOF
รุ่นของตัวเพิ่มความเข้มของภาพ |
ประเภทแคโทดภาพถ่าย |
บูรณาการ ความไว, |
เปิดความไว ความยาวคลื่น 830-850 |
ได้รับค่าสัมประสิทธิ์ |
มีอยู่ พิสัย การยอมรับ ร่างมนุษย์ใน สภาพแสงธรรมชาติยามค่ำคืน ม |
|
“ผ้าใบแก้ว” |
ประมาณ 1, ไฟส่องสว่าง IR | |||||
ใต้แสงจันทร์หรือไฟส่องสว่าง IR เท่านั้น | ||||||
ซูเปอร์ II+ หรือ II++ | ||||||
รังสีอินฟราเรดคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นจากเมตรในบ้าน วัตถุใดๆ (ก๊าซ ของเหลว ของแข็ง) ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (-273°C) ถือได้ว่าเป็นแหล่งรังสีอินฟราเรด (IR) เครื่องวิเคราะห์การมองเห็นของมนุษย์ไม่รับรู้รังสีในช่วงอินฟราเรด ดังนั้น คุณสมบัติการเปิดปิดบังเฉพาะสปีชีส์ในช่วงนี้จึงได้มาโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ (การมองเห็นตอนกลางคืน เครื่องถ่ายภาพความร้อน) ซึ่งมีความละเอียดแย่กว่าสายตามนุษย์ โดยทั่วไป คุณลักษณะการเปิดโปงของวัตถุในช่วง IR มีดังต่อไปนี้: 1) ลักษณะทางเรขาคณิตของรูปลักษณ์ของวัตถุ (รูปร่าง ขนาด รายละเอียดพื้นผิว); 2) อุณหภูมิพื้นผิว รังสีอินฟราเรดมีความปลอดภัยต่อร่างกายมนุษย์อย่างแน่นอน ไม่เหมือนรังสีเอกซ์ รังสีอัลตราไวโอเลต หรือรังสีไมโครเวฟ ไม่มีพื้นที่ใดที่วิธีการถ่ายเทความร้อนตามธรรมชาติจะไม่เป็นประโยชน์ ท้ายที่สุดแล้ว ทุกคนรู้ดีว่ามนุษย์ไม่สามารถฉลาดกว่าธรรมชาติได้ แต่เราทำได้เพียงเลียนแบบมันเท่านั้น
ข้อมูลอ้างอิง
1. คูร์บาตอฟ แอล.เอ็น. โครงร่างโดยย่อเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของการพัฒนาอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนโดยใช้ตัวแปลงแสงแบบอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องเพิ่มความเข้มของภาพ // ประเด็น กลาโหม ช่างเทคนิค. เซอร์ 11. - 1994
2. Koshchavtsev N.F., โวลคอฟ วี.จี. อุปกรณ์มองเห็นกลางคืน // ปัญหา กลาโหม ช่างเทคนิค. เซอร์ ป. - 2536 - ฉบับที่ 3 (138)
3. Lecomte J. รังสีอินฟราเรด อ.: 2545. 410 น.
4. Menshakov Yu.K., M51 การปกป้องวัตถุและข้อมูลจากวิธีการลาดตระเวนทางเทคนิค ม.: รัสเซีย สถานะ ด้านมนุษยธรรม วท. 2545 399 หน้า
รังสีอินฟราเรดเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมรังสีดวงอาทิตย์ที่อยู่ติดกันโดยตรงกับส่วนสีแดงของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ดวงตาของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ในบริเวณสเปกตรัมนี้ แต่เราสัมผัสได้ถึงรังสีนี้ว่าเป็นความร้อน
รังสีอินฟราเรดมีลักษณะสำคัญสองประการ: ความยาวคลื่น (ความถี่) ของรังสีและความเข้มของรังสี รังสีอินฟราเรดแบ่งได้สามบริเวณตามความยาวคลื่น: ใกล้ (0.75−1.5 ไมโครเมตร) กลาง (1.5 - 5.6 ไมครอน) และไกล (5.6−100 ไมครอน) เมื่อคำนึงถึงลักษณะทางสรีรวิทยาของมนุษย์ การแพทย์แผนปัจจุบันจึงแบ่งช่วงอินฟราเรดของสเปกตรัมรังสีออกเป็น 3 ช่วง คือ
- ความยาวคลื่น 0.75-1.5 ไมครอน - รังสีที่เจาะลึกเข้าสู่ผิวหนังมนุษย์ (ช่วง IR-A)
- ความยาวคลื่น 1.5-5 ไมครอน - รังสีที่ถูกดูดซับโดยผิวหนังชั้นนอกและชั้นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของผิวหนัง (ช่วง IR-B)
- ความยาวคลื่นมากกว่า 5 ไมครอน - รังสีที่ดูดซับบนผิวหนัง (ช่วง IR-C) ยิ่งไปกว่านั้น การเจาะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะสังเกตได้ในช่วงตั้งแต่ 0.75 ถึง 3 ไมครอน และช่วงนี้เรียกว่า “หน้าต่างโปร่งใสในการรักษา”
รูปที่ 1 (ที่มา - Journal of Biomedical Optics 12(4), 044012 กรกฎาคม/สิงหาคม 2550) แสดงสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของรังสีอินฟราเรดสำหรับน้ำและเนื้อเยื่อของอวัยวะต่างๆ ของมนุษย์ ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น สังเกตว่าเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยน้ำ 98% และข้อเท็จจริงนี้อธิบายความคล้ายคลึงกันของลักษณะการดูดกลืนแสงของรังสีอินฟราเรดในพื้นที่สเปกตรัม 1.5-10 ไมครอน
หากเราคำนึงถึงความจริงที่ว่าน้ำดูดซับรังสีอินฟราเรดอย่างเข้มข้นในช่วง 1.5-10 ไมครอนโดยมีจุดสูงสุดที่ความยาวคลื่น 2.93, 4.7 และ 6.2 ไมครอน (Yukhnevich G.V. สเปคโทรสโคปอินฟราเรดของน้ำ, M, 1973) จากนั้นจะมีประสิทธิภาพมากที่สุด สำหรับกระบวนการทำความร้อนและการทำให้แห้งควรพิจารณาถึงตัวปล่อย IR ที่ปล่อยในสเปกตรัมอินฟราเรดกลางและไกลโดยมีความเข้มของการแผ่รังสีสูงสุดในช่วงความยาวคลื่น 1.5-6.5 μm
ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาต่อหน่วยเวลาโดยหน่วยของพื้นผิวที่แผ่รังสีหนึ่งหน่วยเรียกว่าค่าการแผ่รังสีของตัวส่งสัญญาณ IR E, W/m² พลังงานการแผ่รังสีขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น แล และอุณหภูมิของพื้นผิวเปล่งแสง และเป็นคุณลักษณะที่สำคัญ เนื่องจากจะคำนึงถึงพลังงานการแผ่รังสีของคลื่นทุกความยาวด้วย การแผ่รังสีที่เกี่ยวข้องกับช่วงความยาวคลื่น dแล เรียกว่า ความเข้มของการแผ่รังสี I, W/(m²∙μm)
การบูรณาการการแสดงออก (1) ช่วยให้เราสามารถระบุการแผ่รังสี (พลังงานรังสีอินทิกรัลจำเพาะ) โดยอิงจากสเปกตรัมความเข้มของรังสีที่กำหนดโดยการทดลองในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ แลมบ์ดา ถึง แลมบ์ดา:
รูปที่ 2 แสดงสเปกตรัมความเข้มของการแผ่รังสีของตัวส่งสัญญาณ IR NOMAKON™ IKN-101 ที่ได้รับที่กำลังไฟฟ้าระบุที่แตกต่างกันของตัวส่งสัญญาณ: 1000 W, 650 W, 400 W และ 250 W
เมื่อกำลังของตัวปล่อยเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิของพื้นผิวที่เปล่งรังสีเพิ่มขึ้น ความเข้มของรังสีจะเพิ่มขึ้น และสเปกตรัมของรังสีจะเปลี่ยนไปสู่ความยาวคลื่นที่สั้นลง (กฎการกระจัดของเวียนนา) ในกรณีนี้ ความเข้มของรังสีสูงสุด (85-90% ของสเปกตรัม) จะอยู่ในช่วงความยาวคลื่น 1.5-6 ไมครอน ซึ่งสอดคล้องกับฟิสิกส์ที่เหมาะสมที่สุดของกระบวนการทำความร้อนและการทำให้แห้งด้วยอินฟราเรดสำหรับในกรณีนี้
ความเข้มของรังสีอินฟราเรดและพลังงานรังสีจำเพาะจะลดลงตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิดรังสีที่เพิ่มขึ้น รูปที่ 3 แสดงเส้นโค้งของการเปลี่ยนแปลงพลังงานรังสีจำเพาะของตัวปล่อยเซรามิก NOMAKON™ IKN-101 ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างพื้นผิวเปล่งแสงและจุดตรวจวัดปกติกับพื้นผิวเปล่งแสง การวัดดำเนินการด้วยเครื่องวัดรังสีแบบเลือกสรรในช่วงความยาวคลื่น 1.5-8 ไมโครเมตร ตามด้วยการบูรณาการสเปกตรัมความเข้มของรังสี ดังที่เห็นได้จากกราฟ พลังงานรังสีจำเพาะ E, W/m² จะลดลงในสัดส่วนผกผันกับระยะห่าง L, m ไปยังแหล่งกำเนิดรังสี
รังสีอินฟราเรด (IR) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ดวงตาของมนุษย์ไม่สามารถรับรู้รังสีนี้ได้ แต่คนรับรู้ว่ามันเป็นพลังงานความร้อนและรู้สึกถึงมันไปทั่วผิวหนัง เราถูกล้อมรอบไปด้วยแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดซึ่งมีความเข้มและความยาวคลื่นต่างกัน
เราควรระวังรังสีอินฟราเรด ก่อให้เกิดอันตรายหรือประโยชน์ต่อมนุษย์หรือไม่ และมีผลกระทบอย่างไร?
รังสีอินฟราเรดและแหล่งที่มาของมันคืออะไร?
ดังที่ทราบกันดีว่าสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ที่ดวงตามนุษย์รับรู้เป็นสีที่มองเห็นนั้นอยู่ระหว่างคลื่นสีม่วง (สั้นที่สุด - 0.38 ไมครอน) และสีแดง (ยาวที่สุด - 0.76 ไมครอน) นอกจากคลื่นเหล่านี้แล้ว ยังมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยตามนุษย์ - อัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด “อัลตร้า” หมายความว่าอยู่ต่ำกว่าหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีรังสีสีม่วงน้อยกว่า “อินฟรา” ตามลำดับ คือ การแผ่รังสีสีแดงที่สูงขึ้นหรือมากขึ้น
นั่นคือรังสีอินฟราเรดคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่เกินช่วงสีแดง ซึ่งมีความยาวมากกว่ารังสีสีแดงที่มองเห็นได้ ขณะศึกษารังสีแม่เหล็กไฟฟ้า วิลเลียม เฮอร์เชล นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันค้นพบคลื่นที่มองไม่เห็นซึ่งทำให้อุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์สูงขึ้น และเรียกพวกมันว่ารังสีความร้อนอินฟราเรด
แหล่งกำเนิดรังสีความร้อนตามธรรมชาติที่ทรงพลังที่สุดคือดวงอาทิตย์ รังสีทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ 58% เป็นรังสีอินฟราเรด แหล่งกำเนิดประดิษฐ์คืออุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้าทั้งหมดที่แปลงไฟฟ้าเป็นความร้อนรวมถึงวัตถุใด ๆ ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ - 273 ° C
คุณสมบัติของรังสีอินฟราเรด
รังสีอินฟราเรดมีลักษณะและคุณสมบัติเหมือนกับแสงธรรมดา แต่มีความยาวคลื่นมากกว่าเท่านั้น คลื่นแสงที่มองเห็นได้ด้วยตา เข้าถึงวัตถุ จะถูกสะท้อน หักเหในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง และบุคคลมองเห็นการสะท้อนของวัตถุเป็นสีต่างๆ ที่หลากหลาย และรังสีอินฟราเรดที่ส่องถึงวัตถุก็ถูกดูดซับไว้ ปล่อยพลังงานและทำให้วัตถุร้อนขึ้น เราไม่เห็นรังสีอินฟราเรด แต่เรารู้สึกว่ามันเป็นความร้อน
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าดวงอาทิตย์ไม่ปล่อยรังสีอินฟราเรดคลื่นยาวออกมาเป็นวงกว้าง คนๆ หนึ่งก็จะมองเห็นเพียงแสงอาทิตย์เท่านั้น แต่ไม่รู้สึกถึงความร้อนของมัน
เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงสิ่งมีชีวิตบนโลกที่ไม่มีความร้อนจากแสงอาทิตย์
บางส่วนถูกชั้นบรรยากาศดูดซับ และคลื่นที่เข้ามาหาเราแบ่งออกเป็น:
สั้น - ความยาวอยู่ในช่วง 0.74 ไมครอน - 2.5 ไมครอนและถูกปล่อยออกมาจากวัตถุที่ให้ความร้อนที่อุณหภูมิมากกว่า 800 ° C
ปานกลาง – ตั้งแต่ 2.5 ไมครอนถึง 50 ไมครอน อุณหภูมิความร้อนตั้งแต่ 300 ถึง 600°C;
ยาว – ช่วงกว้างที่สุดตั้งแต่ 50 ไมครอนถึง 2,000 ไมครอน (2 มม.) สูงถึง 300°C
คุณสมบัติของรังสีอินฟราเรดประโยชน์และอันตรายต่อร่างกายมนุษย์นั้นถูกกำหนดโดยแหล่งกำเนิดรังสี - ยิ่งอุณหภูมิของตัวปล่อยสูงขึ้นคลื่นก็จะยิ่งรุนแรงและความสามารถในการเจาะทะลุได้ลึกยิ่งขึ้นระดับของผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตใด ๆ สิ่งมีชีวิต การศึกษาเกี่ยวกับวัสดุเซลล์ของพืชและสัตว์ได้ค้นพบคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์หลายประการของรังสีอินฟราเรด ซึ่งพบว่ามีการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในทางการแพทย์
ประโยชน์ของรังสีอินฟราเรดสำหรับมนุษย์ การประยุกต์ในทางการแพทย์
การวิจัยทางการแพทย์ได้พิสูจน์แล้วว่ารังสีอินฟราเรดระยะไกลไม่เพียงปลอดภัยสำหรับมนุษย์เท่านั้น แต่ยังมีประโยชน์อย่างมากอีกด้วย กระตุ้นการไหลเวียนของเลือดและปรับปรุงกระบวนการเผาผลาญ ยับยั้งการพัฒนาของแบคทีเรีย และส่งเสริมการรักษาบาดแผลอย่างรวดเร็วหลังการผ่าตัด ส่งเสริมการพัฒนาภูมิคุ้มกันต่อสารเคมีที่เป็นพิษและรังสีแกมมา กระตุ้นการกำจัดสารพิษและของเสียผ่านทางเหงื่อและปัสสาวะ และลดคอเลสเตอรอล
รังสีที่มีความยาว 9.6 ไมครอนมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษซึ่งส่งเสริมการงอกใหม่ (ฟื้นฟู) และการรักษาอวัยวะและระบบต่างๆ ของร่างกายมนุษย์
ตั้งแต่สมัยโบราณ การแพทย์พื้นบ้านได้ใช้การบำบัดด้วยดินเหนียว ทราย หรือเกลือที่ร้อนจัด ซึ่งเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของผลประโยชน์ของรังสีอินฟราเรดความร้อนที่มีต่อมนุษย์
การแพทย์แผนปัจจุบันได้เรียนรู้การใช้คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ในการรักษาโรคต่างๆ:
การใช้รังสีอินฟราเรดสามารถรักษากระดูกหัก การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาในข้อต่อ และบรรเทาอาการปวดกล้ามเนื้อได้
รังสีอินฟราเรดมีผลดีในการรักษาผู้ป่วยที่เป็นอัมพาต
สมานแผลได้อย่างรวดเร็ว (หลังผ่าตัดและอื่นๆ) บรรเทาอาการปวด
โดยการกระตุ้นการไหลเวียนโลหิตช่วยให้ความดันโลหิตเป็นปกติ
ปรับปรุงการไหลเวียนโลหิตในสมองและความจำ
ขจัดเกลือของโลหะหนักออกจากร่างกาย
พวกเขามีฤทธิ์ต้านจุลชีพต้านการอักเสบและเชื้อราที่เด่นชัด
เสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน
โรคหอบหืดในหลอดลม, โรคปอดบวม, โรคกระดูกพรุน, โรคข้ออักเสบ, urolithiasis, แผลกดทับ, แผล, โรคไขสันหลังอักเสบ, อาการบวมเป็นน้ำเหลือง, โรคของระบบทางเดินอาหาร - นี่ไม่ใช่รายการโรคที่สมบูรณ์สำหรับการรักษาซึ่งใช้ผลบวกของรังสีอินฟราเรด
การทำความร้อนในที่พักอาศัยโดยใช้อุปกรณ์รังสีอินฟราเรดจะส่งเสริมการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศ ต่อสู้กับโรคภูมิแพ้ ทำลายแบคทีเรีย เชื้อรา และปรับปรุงสภาพของผิวหนังโดยกระตุ้นการไหลเวียนโลหิต เมื่อซื้อเครื่องทำความร้อนจำเป็นต้องเลือกอุปกรณ์คลื่นยาว
แอปพลิเคชั่นอื่น ๆ
คุณสมบัติของวัตถุในการเปล่งคลื่นความร้อนพบว่ามีการใช้งานในด้านต่างๆ ของกิจกรรมของมนุษย์ ตัวอย่างเช่น ด้วยความช่วยเหลือของกล้องถ่ายภาพความร้อนแบบพิเศษที่สามารถจับการแผ่รังสีความร้อน คุณสามารถมองเห็นและจดจำวัตถุใดๆ ในความมืดสนิทได้ กล้องถ่ายภาพความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานทางการทหารและอุตสาหกรรมเพื่อตรวจจับวัตถุที่มองไม่เห็น
ในอุตุนิยมวิทยาและโหราศาสตร์ รังสีอินฟราเรดใช้ในการระบุระยะห่างจากวัตถุ เมฆ อุณหภูมิผิวน้ำ ฯลฯ กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดทำให้สามารถศึกษาวัตถุในอวกาศที่ไม่สามารถมองเห็นได้ผ่านเครื่องมือทั่วไป
วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่งและจำนวนอุปกรณ์ IR และขอบเขตการใช้งานก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
อันตราย
เช่นเดียวกับร่างกายบุคคลใดๆ ปล่อยคลื่นอินฟราเรดขนาดกลางและยาวซึ่งมีความยาวตั้งแต่ 2.5 ไมครอนถึง 20-25 ไมครอน ดังนั้นคลื่นที่มีความยาวขนาดนี้จึงปลอดภัยสำหรับมนุษย์โดยสิ้นเชิง คลื่นสั้นสามารถเจาะลึกเข้าไปในเนื้อเยื่อของมนุษย์ ส่งผลให้อวัยวะภายในร้อนขึ้น
การแผ่รังสีอินฟราเรดคลื่นสั้นไม่เพียงแต่เป็นอันตราย แต่ยังเป็นอันตรายอย่างมากต่อมนุษย์ โดยเฉพาะอวัยวะที่มองเห็นด้วย
โรคลมแดดที่เกิดจากคลื่นสั้น เกิดขึ้นเมื่อสมองร้อนขึ้นเพียง 1 องศาเซลเซียส อาการของมันคือ:
อาการวิงเวียนศีรษะรุนแรง
คลื่นไส้;
อัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้น
สูญเสียสติ
นักโลหะวิทยาและช่างเหล็กซึ่งต้องเผชิญกับผลกระทบจากความร้อนของรังสีอินฟราเรดสั้นอยู่ตลอดเวลา มีแนวโน้มมากกว่าคนอื่นๆ ที่จะป่วยด้วยโรคของระบบหัวใจและหลอดเลือด มีระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอ และมักเผชิญกับโรคหวัดมากกว่า
เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่เป็นอันตรายจากรังสีอินฟราเรด จำเป็นต้องใช้มาตรการป้องกันและจำกัดเวลาที่ใช้ภายใต้รังสีที่เป็นอันตราย แต่ประโยชน์ของการแผ่รังสีความร้อนจากแสงอาทิตย์สำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกของเรานั้นไม่อาจปฏิเสธได้!
รังสีอินฟราเรดเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่ล้อมรอบส่วนสีแดงของสเปกตรัมของแสงที่มองเห็นได้ด้านหนึ่งและไมโครเวฟอีกด้านหนึ่ง ความยาวคลื่น - ตั้งแต่ 0.74 ถึง 1,000-2,000 ไมโครเมตร คลื่นอินฟราเรดเรียกอีกอย่างว่า "ความร้อน" ตามความยาวคลื่นจะแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:
คลื่นสั้น (0.74-2.5 ไมโครเมตร)
คลื่นกลาง (ยาวกว่า 2.5 สั้นกว่า 50 ไมโครเมตร)
ความยาวคลื่นยาว (มากกว่า 50 ไมโครเมตร)
แหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรด
บนโลกของเรา การแผ่รังสีอินฟราเรดไม่ใช่เรื่องแปลกแต่อย่างใด ความร้อนเกือบทุกชนิดเป็นผลจากรังสีอินฟราเรด ไม่สำคัญว่ามันคืออะไร: แสงแดด ความอบอุ่นในร่างกายของเรา หรือความร้อนที่เล็ดลอดออกมาจากอุปกรณ์ทำความร้อน
ส่วนอินฟราเรดของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้ให้ความร้อนแก่พื้นที่ แต่เป็นตัววัตถุเอง ตามหลักการนี้เองที่สร้างงานของหลอดอินฟราเรด และดวงอาทิตย์ก็ทำให้โลกร้อนในลักษณะเดียวกัน
ผลต่อสิ่งมีชีวิต
ในขณะนี้ วิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบข้อเท็จจริงที่ได้รับการยืนยันเกี่ยวกับผลเสียของรังสีอินฟราเรดต่อร่างกายมนุษย์ เว้นแต่เยื่อเมือกของดวงตาจะได้รับความเสียหายเนื่องจากการฉายรังสีที่รุนแรงเกินไป
แต่เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับผลประโยชน์ได้เป็นเวลานานมาก ย้อนกลับไปในปี 1996 นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และฮอลแลนด์ได้ยืนยันข้อเท็จจริงทางการแพทย์เชิงบวกหลายประการ การแผ่รังสีความร้อน:
ทำลายไวรัสตับอักเสบบางประเภท
ยับยั้งและชะลอการเติบโตของเซลล์มะเร็ง
มีความสามารถในการต่อต้านสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและรังสีที่เป็นอันตราย รวมทั้งกัมมันตภาพรังสี
ช่วยให้ผู้ป่วยโรคเบาหวานผลิตอินซูลิน
สามารถช่วยในเรื่องเสื่อมได้
ปรับปรุงสภาพร่างกายด้วยโรคสะเก็ดเงิน
เมื่อคุณรู้สึกดีขึ้น อวัยวะภายในของคุณจะเริ่มทำงานอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น สารอาหารของกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้นและความแข็งแรงของระบบภูมิคุ้มกันเพิ่มขึ้นอย่างมาก เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าหากไม่มีรังสีอินฟราเรด ร่างกายจะแก่เร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
รังสีอินฟราเรดเรียกอีกอย่างว่า "รังสีแห่งชีวิต" ชีวิตเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของพวกเขา
การใช้รังสีอินฟราเรดในชีวิตมนุษย์
แสงอินฟราเรดมีการใช้อย่างแพร่หลายไม่น้อยไปกว่าที่แพร่หลาย อาจเป็นเรื่องยากมากที่จะหาพื้นที่เศรษฐกิจของประเทศอย่างน้อยหนึ่งพื้นที่ซึ่งไม่พบการใช้งานส่วนอินฟราเรดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เราแสดงรายการแอปพลิเคชันที่มีชื่อเสียงที่สุด:
กิจการทหาร หัวรบขีปนาวุธนำวิถีหรืออุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนล้วนเป็นผลมาจากการใช้รังสีอินฟราเรด
การถ่ายภาพความร้อนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทางวิทยาศาสตร์เพื่อระบุชิ้นส่วนของวัตถุที่ร้อนเกินไปหรือเย็นเกินไป การถ่ายภาพอินฟราเรดยังใช้กันอย่างแพร่หลายในดาราศาสตร์ เช่นเดียวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทอื่นๆ
เครื่องทำความร้อนในครัวเรือน อุปกรณ์ดังกล่าวใช้พลังงานจากการแผ่รังสีเพื่อให้ความร้อนแก่วัตถุทั้งหมดในห้องซึ่งแตกต่างจากคอนเวคเตอร์ นอกจากนี้ สิ่งของภายในยังปล่อยความร้อนออกไปสู่อากาศโดยรอบ
การส่งข้อมูลและการควบคุมระยะไกล ใช่ รีโมทคอนโทรลทั้งหมดสำหรับทีวี เครื่องบันทึกเทป และเครื่องปรับอากาศใช้รังสีอินฟราเรด
การฆ่าเชื้อในอุตสาหกรรมอาหาร
ยา. การรักษาและป้องกันโรคหลายประเภท
รังสีอินฟราเรดเป็นส่วนที่ค่อนข้างเล็กของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากเป็นวิธีธรรมชาติในการถ่ายเทความร้อน กระบวนการชีวิตบนโลกของเราจึงสามารถทำได้โดยปราศจากความร้อน