รังสีอินฟราเรด สมบัติและการประยุกต์ ประวัติความเป็นมาของวิทยาศาสตร์รังสีอินฟราเรด

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

  1. อิเล็กโทรดโฟกัส

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