Kızılötesi radyasyon- görünür ışığın kırmızı ucu (dalga boyu λ = 0,74 μm) ile mikrodalga radyasyonu (λ ~ 1-2 mm) arasındaki spektral bölgeyi işgal eden elektromanyetik radyasyon.
Kızılötesi radyasyondaki maddelerin optik özellikleri, görünür radyasyondaki özelliklerinden önemli ölçüde farklıdır. Örneğin, birkaç santimetrelik bir su tabakası, λ = 1 μm ile kızılötesi radyasyona karşı opaktır. Kızılötesi radyasyon, akkor lambalardan, gaz deşarjlı lambalardan gelen radyasyonun çoğunu ve Güneş'ten gelen radyasyonun yaklaşık %50'sini oluşturur; Bazı lazerler kızılötesi radyasyon yayar. Bunu kaydetmek için termal ve fotoelektrik alıcıların yanı sıra özel fotoğraf malzemeleri kullanıyorlar.
Artık tüm kızılötesi radyasyon aralığı üç bileşene ayrılmıştır:
- kısa dalga bölgesi: λ = 0,74-2,5 µm;
- orta dalga bölgesi: λ = 2,5-50 µm;
- uzun dalga bölgesi: λ = 50-2000 µm;
Son zamanlarda, bu aralığın uzun dalga kenarı ayrı, bağımsız bir elektromanyetik dalga aralığına ayrılmıştır. terahertz radyasyonu(milimetre altı radyasyon).
Kızılötesi radyasyona "termal" radyasyon da denir, çünkü ısıtılan nesnelerden gelen kızılötesi radyasyon insan cildi tarafından bir ısı hissi olarak algılanır. Bu durumda, vücut tarafından yayılan dalga boyları ısıtma sıcaklığına bağlıdır: sıcaklık ne kadar yüksek olursa, dalga boyu o kadar kısa ve radyasyon yoğunluğu da o kadar yüksek olur. Nispeten düşük (birkaç bin Kelvin'e kadar) sıcaklıklarda tamamen siyah bir cismin radyasyon spektrumu esas olarak bu aralıkta yer alır. Kızılötesi radyasyon uyarılmış atomlar veya iyonlar tarafından yayılır.
Keşif geçmişi ve genel özellikler
Kızılötesi radyasyon, 1800 yılında İngiliz gökbilimci W. Herschel tarafından keşfedildi. Herschel, Güneş'i incelerken gözlemlerin yapıldığı aletin ısınmasını azaltmanın bir yolunu arıyordu. Görünür spektrumun farklı bölümlerinin etkilerini belirlemek için termometreler kullanan Herschel, "maksimum ısının" doymuş kırmızı rengin arkasında ve muhtemelen "görünür kırılmanın ötesinde" olduğunu keşfetti. Bu çalışma kızılötesi radyasyon çalışmasının başlangıcı oldu.
Daha önce, kızılötesi radyasyonun laboratuvar kaynakları yalnızca sıcak cisimler veya gazlardaki elektrik deşarjlarıydı. Günümüzde katı hal ve moleküler gaz lazerlerine dayalı olarak ayarlanabilir veya sabit frekanslı modern kızılötesi radyasyon kaynakları oluşturulmuştur. Yakın kızılötesi bölgedeki radyasyonu (~1,3 μm'ye kadar) kaydetmek için özel fotoğraf plakaları kullanılır. Fotoelektrik dedektörler ve fotodirençler daha geniş bir hassasiyet aralığına sahiptir (yaklaşık 25 mikrona kadar). Uzak kızılötesi bölgedeki radyasyon, kızılötesi radyasyonla ısınmaya duyarlı dedektörler olan bolometreler tarafından kaydedilir.
IR ekipmanı hem askeri teknolojide (örneğin füze rehberliği için) hem de sivil teknolojide (örneğin fiber optik iletişim sistemlerinde) yaygın olarak kullanılmaktadır. IR spektrometreleri optik elemanlar olarak mercekleri ve prizmaları veya kırınım ızgaralarını ve aynaları kullanır. Radyasyonun havadaki emilimini ortadan kaldırmak için uzak IR bölgesine yönelik spektrometreler vakum versiyonunda üretilmektedir.
Kızılötesi spektrumlar, moleküldeki dönme ve titreşim hareketlerinin yanı sıra atom ve moleküllerdeki elektronik geçişlerle ilişkili olduğundan, IR spektroskopisi kristallerin bant yapısının yanı sıra atom ve moleküllerin yapısı hakkında önemli bilgilerin elde edilmesine olanak tanır.
Başvuru
İlaç
Kızılötesi ışınlar fizyoterapide kullanılır.
Uzaktan kumanda
Kızılötesi diyotlar ve fotodiyotlar, uzaktan kumandalarda, otomasyon sistemlerinde, güvenlik sistemlerinde, bazı cep telefonlarında (kızılötesi bağlantı noktası) vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Kızılötesi ışınlar, görünmez olmaları nedeniyle insanın dikkatini dağıtmaz.
İlginç bir şekilde, evdeki uzaktan kumandadan gelen kızılötesi radyasyon, dijital kamera kullanılarak kolayca kaydediliyor.
Resim yaparken
Kızılötesi yayıcılar endüstride boya yüzeylerini kurutmak için kullanılır. Kızılötesi kurutma yönteminin geleneksel konveksiyon yöntemine göre önemli avantajları vardır. Her şeyden önce bu elbette ekonomik bir etkidir. Kızılötesi kurutma sırasında tüketilen hız ve enerji, geleneksel yöntemlerle aynı göstergelerden daha azdır.
Gıda Sterilizasyonu
Kızılötesi radyasyon, gıda ürünlerini dezenfeksiyon amacıyla sterilize etmek için kullanılır.
Korozyon önleyici madde
Vernik kaplı yüzeylerin korozyonunu önlemek için kızılötesi ışınlar kullanılır.
Gıda endüstrisi
Gıda endüstrisinde IR radyasyonunun kullanılmasının özel bir özelliği, bir elektromanyetik dalganın tahıl, tahıl, un vb. gibi kılcal gözenekli ürünlere 7 mm'ye kadar derinliğe kadar nüfuz etme olasılığıdır. Bu değer yüzeyin doğasına, yapısına, malzeme özelliklerine ve radyasyonun frekans özelliklerine bağlıdır. Belirli bir frekans aralığındaki bir elektromanyetik dalga, ürün üzerinde yalnızca termal değil aynı zamanda biyolojik bir etkiye de sahiptir ve biyolojik polimerlerdeki (nişasta, protein, lipitler) biyokimyasal dönüşümlerin hızlanmasına yardımcı olur. Konveyör kurutma konveyörleri tahıl ambarlarında ve un öğütme endüstrisinde tahıl depolarken başarıyla kullanılabilir.
Ayrıca kızılötesi radyasyon, iç ve dış mekanların ısıtılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kızılötesi ısıtıcılar, odalarda (evler, daireler, ofisler vb.) Ek veya ana ısıtmanın yanı sıra dış mekanın (açık hava kafeleri, çardaklar, verandalar) yerel olarak ısıtılması için kullanılır.
Dezavantajı, bir dizi teknolojik işlemde tamamen kabul edilemez olan, önemli ölçüde daha büyük ısıtma eşitsizliğidir.
Paranın orijinal olup olmadığı kontrol ediliyor
Parayı kontrol etmek için cihazlarda kızılötesi yayıcı kullanılır. Güvenlik unsurlarından biri olarak banknota uygulanan özel metamerik mürekkepler, yalnızca kızılötesi aralıkta görülebiliyor. Kızılötesi para dedektörleri, paranın gerçekliğini kontrol etmek için en hatasız cihazlardır. Bir banknota kızılötesi işaretlerin uygulanması, ultraviyole işaretlerin aksine, sahteciler için pahalıdır ve bu nedenle ekonomik açıdan karlı değildir. Bu nedenle, yerleşik IR yayıcıya sahip banknot dedektörleri, sahteciliğe karşı açık ara en güvenilir korumadır.
Sağlık Tehlikesi
Sıcak bölgelerdeki güçlü kızılötesi radyasyon göz tehlikesine neden olabilir. Radyasyonun görünür ışıkla birlikte olmaması en tehlikelidir. Bu gibi yerlerde özel göz koruması kullanılması gerekmektedir.
Ayrıca bakınız
Diğer ısı transfer yöntemleri
IR spektrumlarını kaydetme (kaydetme) yöntemleri.
Notlar
Bağlantılar
| Elektromanyetik spektrum | |
|---|---|
| γ-radyasyonu | röntgen | UV | görünür ışık | IR| terahertz radyasyonu | mikrodalgalar | radyo dalgaları | |
| Görünür spektrum | mor | mavi | mavi | yeşil | sarı | turuncu | kırmızı |
| Mikrodalga | W | V | Soru | Ka | | Ku | | | | |
| Radyo dalgaları | EHF/EHF | Mikrodalga/SHF | UHF/UHF | VHF/VHF | HF/HF | MF/MF | LF/LF | VLF/VLF | İNÇ/ULF | VLF/SLF | ELF/ELF |
Kızılötesi yayıcıların çalışma prensibini anlamak için, kızılötesi radyasyon gibi fiziksel bir olgunun özünü hayal etmek gerekir.
Kızılötesi menzil ve dalga boyu
Kızılötesi radyasyon, elektromanyetik dalgaların spektrumunda 0,77 ila 340 mikron aralığını kaplayan bir elektromanyetik radyasyon türüdür. Bu durumda, 0,77 ila 15 mikron aralığı kısa dalga, 15 ila 100 mikron orta dalga ve 100 ila 340 mikron uzun dalga olarak kabul edilir.
Spektrumun kısa dalga kısmı görünür ışığa bitişiktir ve uzun dalga kısmı ultra kısa radyo dalgaları bölgesiyle birleşir. Bu nedenle, kızılötesi radyasyon hem görünür ışığın (düz bir çizgide yayılır, yansıtılır, görünür ışık gibi kırılır) özelliklerine hem de radyo dalgası özelliklerine (görünür radyasyona karşı opak olan bazı malzemelerin içinden geçebilir) sahiptir.
Yüzey sıcaklığı 700 C ila 2500 C arasında olan kızılötesi yayıcılar 1,55-2,55 mikron dalga boyuna sahiptir ve "ışık" olarak adlandırılır - dalga boyunda görünür ışığa daha yakındırlar, daha düşük yüzey sıcaklığına sahip yayıcılar daha uzun bir dalga boyuna sahiptir ve " karanlık".
Kızılötesi radyasyon kaynakları
Genel olarak konuşursak, belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılan herhangi bir cisim, elektromanyetik dalga spektrumunun kızılötesi aralığında termal enerji yayar ve bu enerjiyi radyant ısı alışverişi yoluyla diğer cisimlere aktarabilir. Enerjinin aktarımı, sıcaklığı yüksek olan bir cisimden, sıcaklığı düşük olan bir cisme gerçekleşirken, farklı cisimler, iki cismin doğasına, yüzeylerinin durumuna vb. bağlı olarak farklı emisyon ve soğurma yeteneklerine sahiptir.
Elektromanyetik radyasyon kuantum-fotonik bir karaktere sahiptir. Madde ile etkileşime girdiğinde, bir foton maddenin atomları tarafından emilir ve enerjisini onlara aktarır. Aynı zamanda maddenin moleküllerindeki atomların termal titreşimlerinin enerjisi de artar, yani. radyasyon enerjisi ısıya dönüşür.
Radyant ısıtmanın özü, bir radyasyon kaynağı olan brülörün uzayda termal radyasyon üretmesi, oluşması ve ısıtma bölgesine yönlendirmesidir. Kapalı yapılara (zeminler, duvarlar), teknolojik ekipmanlara, ışınlama bölgesindeki insanlara düşer, onlar tarafından emilir ve onları ısıtır. Yüzeyler, giysiler ve insan derisi tarafından emilen radyasyon akışı, ortam sıcaklığını arttırmadan termal konfor yaratır. Isıtılan odalardaki hava, kızılötesi radyasyona karşı neredeyse şeffaf kalırken, "ikincil ısı" nedeniyle ısıtılır; Radyasyonla ısıtılan yapılardan ve nesnelerden konveksiyon.
Kızılötesi radyasyonun özellikleri ve uygulamaları
Kızılötesi radyasyon ısıtmasına maruz kalmanın insanlar üzerinde faydalı bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Dalga boyu 2 mikrondan büyük olan termal radyasyon esas olarak cilt tarafından algılanırsa ve ortaya çıkan termal enerji içeride iletilirse, 1,5 mikrona kadar dalga boyuna sahip radyasyon cilt yüzeyine nüfuz eder, onu kısmen ısıtır, cilt ağına ulaşır. kan damarlarını etkiler ve doğrudan kanın sıcaklığını artırır. Belirli bir ısı akışı yoğunluğunda etkisi hoş bir termal duyuma neden olur. Radyant ısıtmada, insan vücudu fazla ısısının çoğunu konveksiyon yoluyla daha düşük sıcaklığa sahip çevredeki havaya salar. Bu tür ısı transferinin canlandırıcı bir etkisi vardır ve sağlık üzerinde olumlu bir etkisi vardır.
Ülkemizde hem tarım hem de sanayi ile ilgili olarak 30'lu yıllardan beri kızılötesi ısıtma teknolojisi çalışmaları yürütülmektedir.
Yürütülen tıbbi ve biyolojik çalışmalar, kızılötesi ısıtma sistemlerinin, hayvancılık binalarının özelliklerini konvektif merkezi veya hava ısıtma sistemlerine göre daha iyi karşıladığını tespit etmeyi mümkün kılmıştır. Her şeyden önce, kızılötesi ısıtma ile çitlerin iç yüzeylerinin, özellikle zeminin sıcaklığının odadaki hava sıcaklığını aşması nedeniyle. Bu faktör, yoğun ısı kaybını ortadan kaldırarak hayvanların termal dengesi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir.
Doğal havalandırma sistemleriyle birlikte çalışan kızılötesi sistemler, bağıl hava neminin standart değerlere (domuz çiftlikleri ve buzağı ahırlarında %70-75 ve altına) düşürülmesini sağlar.
Bu sistemlerin çalışması sonucunda mekanlardaki sıcaklık ve nem koşulları uygun parametrelere ulaşır.
Tarımsal binalar için radyant ısıtma sistemlerinin kullanılması, yalnızca gerekli mikro iklim koşullarının yaratılmasına değil aynı zamanda üretimin yoğunlaştırılmasına da olanak tanır. Başkıristan'daki birçok çiftlikte (Lenin'in adını taşıyan kolektif çiftlik, Nurimanov'un adını taşıyan kolektif çiftlik), kızılötesi ısıtmanın kullanılmaya başlanmasından sonra yavru üretimi önemli ölçüde arttı (kışın çiftçilik 4 kat arttı) ve genç hayvanların güvenliği arttı ( %72,8 ila %97,6.
Şu anda, Cheboksary banliyölerindeki Chuvash Broiler işletmesinde kızılötesi ısıtma sistemi kuruldu ve bir sezon boyunca çalışıyor. Çiftlik yöneticilerinin değerlendirmelerine göre, minimum kış sıcaklığının -34-36 C olduğu dönemde sistem kesintisiz çalıştı ve 48 gün boyunca et amaçlı kümes hayvanı yetiştirmek için gerekli ısıyı (yer barınağı) sağladı. Şu anda geri kalan kümesleri kızılötesi sistemlerle donatmayı düşünüyorlar.
Kızılötesi (IR) ışınlar elektromanyetik dalgalardır. İnsan gözü bu radyasyonu algılayamaz ancak kişi bunu termal enerji olarak algılar ve cilt boyunca hisseder. Yoğunluğu ve dalga boyu farklı olan kızılötesi radyasyon kaynaklarıyla sürekli olarak çevreleniyoruz.
Kızılötesi ışınlara karşı dikkatli olmalı mıyız, insana zarar mı veriyor, fayda mı sağlıyor, etkisi nedir?
IR radyasyonu ve kaynakları nedir?
Bilindiği gibi, insan gözünün görünür renk olarak algıladığı güneş ışınımının spektrumu, mor dalgalar (en kısa - 0,38 mikron) ile kırmızı (en uzun - 0,76 mikron) dalgalar arasında yer almaktadır. Bu dalgalara ek olarak insan gözünün erişemeyeceği elektromanyetik dalgalar da vardır - ultraviyole ve kızılötesi. “Ultra”, bunların altında veya başka bir deyişle daha az mor radyasyon olduğu anlamına gelir. “Infra” sırasıyla daha yüksek veya daha fazla kırmızı radyasyondur.
Yani IR radyasyonu, kırmızı renk aralığının ötesinde yer alan ve uzunluğu görünür kırmızı radyasyonun uzunluğundan daha uzun olan elektromanyetik dalgalardır. Alman gökbilimci William Herschel, elektromanyetik radyasyonu incelerken termometrenin sıcaklığının yükselmesine neden olan görünmez dalgaları keşfetti ve bunlara kızılötesi termal radyasyon adını verdi.
Termal radyasyonun en güçlü doğal kaynağı Güneş'tir. Yıldızın yaydığı ışınların %58'i kızılötesidir. Yapay kaynaklar, elektriği ısıya dönüştüren tüm elektrikli ısıtma cihazlarının yanı sıra sıcaklığı mutlak sıfır - 273 ° C'nin üzerinde olan nesnelerdir.
Kızılötesi radyasyonun özellikleri
IR radyasyonu sıradan ışıkla aynı doğaya ve özelliklere sahiptir, yalnızca daha uzun bir dalga boyuna sahiptir. Gözle görülebilen, nesnelere ulaşan ışık dalgaları belli bir şekilde yansıtılır ve kırılır ve kişi, nesnenin yansımasını geniş bir renk yelpazesinde görür. Ve kızılötesi ışınlar bir nesneye ulaştığında nesne tarafından emilir, enerji açığa çıkar ve nesneyi ısıtır. Kızılötesi radyasyonu görmüyoruz ama onu ısı olarak hissediyoruz.
Başka bir deyişle, eğer Güneş geniş bir yelpazede uzun dalga kızılötesi ışınlar yaymasaydı, kişi yalnızca güneş ışığını görür, ancak ısısını hissetmezdi.
Güneş ısısı olmadan Dünya'daki yaşamı hayal etmek zordur.
Bir kısmı atmosfer tarafından emilir ve bize ulaşan dalgalar ikiye ayrılır:
Kısa - uzunluk 0,74 mikron - 2,5 mikron aralığındadır ve 800 ° C'nin üzerinde bir sıcaklığa ısıtılan nesnelerden yayılır;
Orta – 2,5 mikrondan 50 mikrona, ısıtma sıcaklığı 300 ila 600°C;
Uzun – 50 mikrondan 2000 mikrona (2 mm) kadar en geniş aralık, 300°C'ye kadar.
Kızılötesi radyasyonun özellikleri, insan vücuduna yararları ve zararları radyasyon kaynağına göre belirlenir - yayıcının sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, dalgalar o kadar yoğun ve nüfuz etme yetenekleri o kadar derin olur, herhangi bir canlı üzerindeki etki derecesi organizmalar. Bitkilerin ve hayvanların hücresel materyalleri üzerinde yapılan araştırmalar, kızılötesi ışınların tıpta geniş uygulama alanı bulan bir dizi yararlı özelliğini keşfetti.
Kızılötesi radyasyonun insanlar için faydaları, tıpta uygulaması
Tıbbi araştırmalar, uzun menzilli kızılötesi ışınların sadece insanlar için güvenli değil, aynı zamanda çok faydalı olduğunu da kanıtladı. Kan akışını aktive ederler ve metabolik süreçleri iyileştirirler, bakteri gelişimini baskılarlar ve cerrahi müdahalelerden sonra yaraların hızlı iyileşmesini sağlarlar. Toksik kimyasallara ve gama radyasyonuna karşı bağışıklık gelişimini destekler, ter ve idrar yoluyla toksinlerin ve atıkların ortadan kaldırılmasını teşvik eder ve kolesterolü düşürür.
İnsan vücudunun organlarının ve sistemlerinin yenilenmesini (restorasyonunu) ve iyileşmesini destekleyen 9,6 mikron uzunluğundaki ışınlar özellikle etkilidir.
Çok eski zamanlardan beri halk hekimliği ısıtılmış kil, kum veya tuzla tedaviyi kullanmıştır - bunlar termal kızılötesi ışınların insanlar üzerindeki faydalı etkilerinin canlı örnekleridir.
Modern tıp, bir dizi hastalığı tedavi etmek için faydalı özellikleri kullanmayı öğrenmiştir:
Kızılötesi radyasyon kullanarak kemik kırıklarını, eklemlerdeki patolojik değişiklikleri tedavi edebilir, kas ağrısını hafifletebilirsiniz;
IR ışınları felçli hastaların tedavisinde olumlu etkiye sahiptir;
Yaraları hızla iyileştirin (ameliyat sonrası ve diğer), ağrıyı hafifletin;
Kan dolaşımını uyararak kan basıncının normalleşmesine yardımcı olurlar;
Beyindeki ve hafızadaki kan dolaşımını iyileştirir;
Ağır metal tuzlarını vücuttan uzaklaştırın;
Belirgin bir antimikrobiyal, antiinflamatuar ve antifungal etkiye sahiptirler;
Bağışıklık sistemini güçlendirin.
Bronşiyal astım, zatürre, osteokondroz, artrit, ürolitiyazis, yatak yaraları, ülserler, radikülit, donma, sindirim sistemi hastalıkları - bu, kızılötesi radyasyonun olumlu etkilerinin kullanıldığı tedavi için patolojilerin tam bir listesi değildir.
Kızılötesi radyasyon cihazları kullanarak konut binalarının ısıtılması, havanın iyonlaşmasını teşvik eder, alerjilerle savaşır, bakterileri, küf mantarlarını yok eder ve kan dolaşımını aktive ederek cildin durumunu iyileştirir. Isıtıcı satın alırken uzun dalgalı cihazları tercih etmek zorunludur.
Diğer Uygulamalar
Nesnelerin ısı dalgaları yayma özelliği, insan faaliyetinin çeşitli alanlarında uygulama bulmuştur. Örneğin termal radyasyonu yakalayabilen özel termografik kameraların yardımıyla mutlak karanlıkta herhangi bir nesneyi görebilir ve tanıyabilirsiniz. Termografik kameralar askeri ve endüstriyel uygulamalarda görünmez nesneleri tespit etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Meteoroloji ve astrolojide kızılötesi ışınlar nesnelere olan mesafeyi, bulutları, su yüzeyi sıcaklığını vb. belirlemek için kullanılır. Kızılötesi teleskoplar, geleneksel araçlarla görülemeyen uzay nesnelerini incelemeyi mümkün kılar.
Bilim yerinde durmuyor ve IR cihazlarının sayısı ve uygulama alanları sürekli artıyor.
Zarar
Herhangi bir vücut gibi bir kişi de uzunluğu 2,5 mikrondan 20-25 mikrona kadar değişen orta ve uzun kızılötesi dalgalar yayar, bu nedenle bu uzunluktaki dalgalar insanlar için tamamen güvenlidir. Kısa dalgalar insan dokusuna derinlemesine nüfuz ederek iç organların ısınmasına neden olabilir.
Kısa dalga kızılötesi radyasyon sadece zararlı değil aynı zamanda insanlar için, özellikle de görme organları için çok tehlikelidir.
Kısa dalgaların tetiklediği güneş çarpması, beyin yalnızca 1°C ısındığında meydana gelir. Belirtileri şunlardır:
Şiddetli baş dönmesi;
Bulantı;
Artan kalp atış hızı;
Bilinç kaybı.
Kısa kızılötesi ışınların termal etkilerine sürekli olarak maruz kalan metalurjistler ve çelik işçilerinin, diğerlerine göre kardiyovasküler sistem hastalıklarından muzdarip olma olasılığı daha yüksektir, bağışıklık sistemi zayıflar ve soğuk algınlığına daha sık maruz kalırlar.
Kızılötesi radyasyonun zararlı etkilerinden korunmak için koruyucu önlemlerin alınması ve tehlikeli ışınlar altında geçirilen sürenin sınırlandırılması gerekmektedir. Ancak termal güneş radyasyonunun gezegenimizdeki yaşam için faydaları yadsınamaz!
Kızılötesi radyasyon nedir? Tanım, kızılötesi ışınların, optik yasalara uyan ve görünür ışığın doğasında olan elektromanyetik radyasyon olduğunu belirtir. Kızılötesi ışınlar, kırmızı görünür ışık ile kısa dalga radyo emisyonu arasında bir spektral aralığa sahiptir.
Spektrumun kızılötesi bölgesi için kısa dalga, orta dalga ve uzun dalga şeklinde bir bölünme vardır. Bu tür ışınların ısıtma etkisi yüksektir. Kızılötesi radyasyonun kabul edilen kısaltması IR'dir.
IR radyasyonu
Üreticiler söz konusu radyasyon prensibine göre tasarlanmış ısıtma cihazları hakkında farklı bilgiler bildirmektedir. Bazıları cihazın kızılötesi olduğunu belirtirken bazıları da uzun dalga veya karanlık olduğunu gösterebilir. Bütün bunlar pratikte kızılötesi radyasyonla ilgilidir; uzun dalga ısıtıcılar, yayılan yüzeyin en düşük sıcaklığına sahiptir ve dalgalar, spektrumun uzun dalga bölgesinde daha büyük kütlede yayılır. Ayrıca diğer durumlarda olduğu gibi sıcaklıkta ışık yaymadıkları ve parlamadıkları için karanlık adını da aldılar. Orta dalga ısıtıcılar daha yüksek yüzey sıcaklığına sahiptir ve gri ısıtıcılar olarak adlandırılır. Işık tipi kısa dalgalı bir cihazdır.
Spektrumun kızılötesi bölgelerindeki bir maddenin optik özellikleri, sıradan günlük yaşamdaki optik özelliklerden farklıdır. İnsanların her gün kullandığı ısıtma cihazları kızılötesi ışınlar yayar ancak siz onları göremezsiniz. Bütün fark dalga boyundadır, değişir. Sıradan bir radyatör, odayı bu şekilde ısıtan ışınlar yayar. Kızılötesi radyasyon dalgaları insan yaşamında doğal olarak mevcuttur; bunları güneş yayar.
Kızılötesi radyasyon, elektromanyetik radyasyon kategorisine aittir, yani gözle görülemez. Dalga boyları 1 milimetreden 0,7 mikrometreye kadar değişir. Kızılötesi ışınların en büyük kaynağı güneştir.
Bu teknolojiye dayalı ısıtmanın varlığı, binadaki hava akışının sirkülasyonu ile ilişkili konveksiyon sisteminin dezavantajlarından kurtulmanızı sağlar. Konveksiyon tozu ve döküntüleri yükseltip taşır ve bir hava akımı oluşturur. Elektrikli bir kızılötesi ısıtıcı takarsanız, güneş ışınları prensibine göre çalışacak, etkisi soğuk havalarda güneş ısısına benzer olacaktır.
Kızılötesi dalga bir enerji şeklidir, doğadan ödünç alınan doğal bir mekanizmadır. Bu ışınlar yalnızca nesneleri değil aynı zamanda hava sahasının kendisini de ısıtabilmektedir. Dalgalar hava katmanlarına nüfuz ederek nesneleri ve canlı dokuları ısıtır. Söz konusu radyasyonun kaynağının lokalizasyonu o kadar önemli değildir; eğer cihaz tavandaysa, ısıtma ışınları zemine mükemmel bir şekilde ulaşacaktır. Kızılötesi radyasyonun havayı nemli bırakmanıza izin vermesi, diğer ısıtma cihazlarının yaptığı gibi kurutmaması önemlidir. Kızılötesi radyasyona dayalı cihazların performansı son derece yüksektir.
Kızılötesi radyasyon büyük enerji maliyetleri gerektirmez, dolayısıyla bu gelişmenin ev içi kullanımında tasarruf vardır. IR ışınları geniş alanlarda çalışmaya uygundur; asıl önemli olan doğru ışın uzunluğunu seçmek ve cihazları doğru şekilde kurmaktır.
Kızılötesi radyasyonun zararları ve yararları
Cilde çarpan uzun kızılötesi ışınlar sinir reseptörlerinde reaksiyona neden olur. Bu, ısının varlığını sağlar. Bu nedenle birçok kaynakta kızılötesi radyasyona termal radyasyon adı verilir. Yayılan enerjinin çoğu, insan derisinin üst tabakasında bulunan nem tarafından emilir. Bu nedenle cilt sıcaklığı yükselir ve buna bağlı olarak tüm vücut ısınır.
Kızılötesi radyasyonun zararlı olduğuna dair bir görüş var. Bu yanlış.
Araştırmalar, uzun dalga radyasyonun vücut için güvenli olduğunu, üstelik faydaları olduğunu gösteriyor.
Bağışıklık sistemini güçlendirir, yenilenmeyi teşvik eder ve iç organların durumunu iyileştirir. 9,6 mikron uzunluğundaki bu ışınlar tıbbi uygulamada tedavi amaçlı kullanılmaktadır.
Kısa dalga kızılötesi radyasyon farklı şekilde çalışır. Dokunun derinliklerine nüfuz eder ve cildi atlayarak iç organları ısıtır. Cildi bu tür ışınlarla ışınlarsanız kılcal ağ genişler, cilt kırmızıya döner ve yanık belirtileri ortaya çıkabilir. Bu tür ışınlar gözler için tehlikelidir, katarakt oluşumuna neden olur, su-tuz dengesini bozar, nöbetlere neden olur.
Kısa dalga radyasyonu nedeniyle kişi sıcak çarpmasına maruz kalır. Beynin ısısını bir derece bile artırırsanız, şok veya zehirlenme belirtileri zaten ortaya çıkıyor:
- bulantı;
- hızlı nabız;
- gözlerde kararma.
Aşırı ısınma iki derece veya daha fazla olursa menenjit gelişir ve bu da hayati tehlike oluşturur.
Kızılötesi radyasyonun yoğunluğu çeşitli faktörlere bağlıdır. Isı kaynaklarının bulunduğu yere olan mesafe ve sıcaklık göstergesi önemlidir. Uzun dalga kızılötesi radyasyon yaşamda önemlidir ve onsuz yapmak imkansızdır. Zarar ancak dalga boyunun yanlış olması ve kişiyi etkileme süresinin uzun olması durumunda meydana gelebilir.
Bir kişiyi kızılötesi radyasyonun zararlarından nasıl koruyabilirim?
Kızılötesi dalgaların tümü zararlı değildir. Kısa dalga kızılötesi enerjiden kaçınılmalıdır. Günlük yaşamda nerede bulunur? Sıcaklığı 100 derecenin üzerinde olan cisimlerden kaçınılmalıdır. Bu kategori çelik üretim ekipmanlarını ve elektrik ark ocaklarını içerir. Üretimde çalışanlar, koruyucu kalkana sahip, özel olarak tasarlanmış üniformalar giyerler.
En kullanışlı kızılötesi ısıtma cihazı Rus sobasıydı; ondan gelen ısı tedavi edici ve faydalıydı. Ancak artık kimse bu tür cihazları kullanmıyor. Kızılötesi ısıtıcılar sağlam bir şekilde yerleşmiştir ve kızılötesi dalgalar endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.
Kızılötesi cihazda ısı veren spiral bir ısı yalıtkanı ile korunuyorsa radyasyon yumuşak ve uzun dalgalı olacaktır ve bu güvenlidir. Cihazda açık bir ısıtma elemanı varsa, kızılötesi radyasyon sert, kısa dalgalı olacaktır ve bu sağlık açısından tehlikelidir.
Cihazın tasarımını anlamak için teknik veri sayfasını incelemeniz gerekir. Belirli bir durumda kullanılan kızılötesi ışınlar hakkında bilgi verilecektir. Dalga boyunun ne olduğuna dikkat edin.
Kızılötesi radyasyon her zaman açıkça zararlı değildir; yalnızca açık kaynaklar, kısa ışınlar ve bunlara uzun süre maruz kalmak tehlike yaratır.
Gözlerinizi dalgaların kaynağından korumalı, rahatsızlık oluşması halinde kızılötesi ışınların etkisinden uzaklaşmalısınız. Ciltte olağandışı bir kuruluk ortaya çıkarsa, bu, ışınların lipit tabakasını kuruttuğu anlamına gelir ve bu çok iyidir.
Yararlı aralıklardaki kızılötesi radyasyon tedavi olarak kullanılır; fizyoterapi yöntemleri ışınlar ve elektrotlarla çalışmaya dayanır. Ancak tüm etkiler uzman gözetiminde gerçekleştirilir; kendinize kızılötesi cihazlarla tedavi etmemelisiniz. Eylemin süresi, tedavinin amaç ve hedeflerine bağlı olarak tıbbi endikasyonlara göre kesin olarak belirlenmelidir.
Kızılötesi radyasyonun küçük çocuklara sistematik maruz kalma açısından sakıncalı olduğuna inanılmaktadır, bu nedenle yatak odası ve çocuk odaları için ısıtma cihazlarının dikkatlice seçilmesi tavsiye edilir. Dairenizde veya evinizde güvenli ve etkili bir kızılötesi ağ kurmak için uzmanların yardımına ihtiyacınız olacak.
Bilgisizlikten kaynaklanan önyargılar yüzünden modern teknolojilerden vazgeçmemelisiniz.
Kızılötesi radyasyon (IR dinle)) görünür ışıktan daha uzun dalga boyuna sahip, görünür spektrumun nominal kırmızı ucundan 0,74 μm (mikron) ila 300 μm'ye uzanan elektromanyetik radyasyondur. Bu dalga boyu aralığı yaklaşık 1 ila 400 THz frekans aralığına karşılık gelir ve oda sıcaklığına yakın nesneler tarafından yayılan termal radyasyonun çoğunu içerir. Kızılötesi radyasyon, moleküller dönme-titreşim hareketlerini değiştirdiğinde yayılır veya emilir. Kızılötesi radyasyonun varlığı ilk kez 1800 yılında gökbilimci William Herschel tarafından keşfedildi.
Güneşten gelen enerjinin çoğu Dünya'ya kızılötesi radyasyon şeklinde ulaşır. Zirvedeki güneş ışığı, deniz seviyesinden metrekare başına 1 kilovatın biraz üzerinde aydınlatma sağlar. Bu enerjinin 527 watt'ı kızılötesi radyasyon, 445 watt'ı görünür ışık ve 32 watt'ı ultraviyole radyasyondur.
Kızılötesi ışık endüstriyel, bilimsel ve tıbbi uygulamalarda kullanılır. Gece görüş cihazları, insanların karanlıkta görülemeyen hayvanları gözlemleyebilmesini sağlamak için kızılötesi aydınlatmayı kullanır. Astronomide kızılötesi görüntüleme, yıldızlararası toz tarafından gizlenen nesnelerin gözlemlenmesini mümkün kılar. Kızılötesi kameralar izole sistemlerdeki ısı kaybını tespit etmek, ciltteki kan akışındaki değişiklikleri gözlemlemek ve elektrikli ekipmanların aşırı ısınmasını tespit etmek için kullanılır.
|
Işık karşılaştırması |
|||||||
|
İsim |
Dalgaboyu |
Frekans (Hz) |
Foton enerjisi (eV) |
|
|
|
|
|
Gama ışınları |
0,01 nm'den az |
10'dan fazla EHZ |
124 keV - 300 + GeV |
|
|
|
|
|
X ışınları |
0,01 nm ila 10 nm |
124 eV ila 124 keV |
|
|
|
|
|
|
Ultraviyole ışınları |
10 nm - 380 nm |
30 PHZ - 790 THz |
3,3 eV ila 124 eV |
|
|
|
|
|
Görünür ışık |
380 nm - 750 nm |
790 THz - 405 THz |
1,7 eV - 3,3 eV |
|
|
|
|
|
Kızılötesi radyasyon |
750 nm - 1 mm |
405 THz - 300 GHz |
1,24 meV - 1,7 eV |
|
|
|
|
|
Mikrodalga |
1 mm - 1 metre |
300 GHz - 300 MHz |
1,24 µeV - 1,24 meV |
|
|
|
|
|
1 mm - 100 km |
300 GHz - 3 Hz |
12,4 feV - 1,24 meV |
|
|
|
|
|
Kızılötesi görüntüleme askeri ve sivil amaçlarla yaygın olarak kullanılmaktadır. Askeri uygulamalar gözetleme, gece gözetleme, hedefleme ve izlemeyi içerir. Askeri olmayan uygulamalar arasında termal verimlilik analizi, çevresel izleme, endüstriyel saha denetimi, uzaktan sıcaklık algılama, kısa mesafeli kablosuz iletişim, spektroskopi ve hava tahmini yer alır. Kızılötesi astronomi, uzayın moleküler bulutlar gibi tozlu bölgelerine nüfuz etmek ve gezegenler gibi nesneleri tespit etmek için sensör donanımlı teleskoplar kullanır.
Spektrumun yakın kızılötesi bölgesinin (780-1000 nm) görsel pigmentlerdeki gürültü nedeniyle uzun süredir imkansız olduğu düşünülse de, yakın kızılötesi ışık hissi sazanlarda ve üç siklid türünde korunmuştur. Balıklar, avını yakalamak ve yüzme sırasında fototaktik yönelim için yakın kızılötesi dalga boylarını kullanır. Yakın dalga kızılötesi, alacakaranlıkta düşük ışık koşullarında ve bulanık su yüzeylerinde balıklar için yararlı olabilir.
Fotomodülasyon
Yakın kızılötesi ışık veya fotomodülasyon, kemoterapinin neden olduğu ülserlerin yanı sıra yara iyileşmesini tedavi etmek için kullanılır. Herpes virüsünün tedavisi ile ilgili çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Araştırma projeleri arasında merkezi sinir sistemi üzerindeki çalışmalar ve sitokromlar ile oksidazların ve diğer olası mekanizmaların düzenlenmesi yoluyla terapötik etkiler yer almaktadır.
Sağlık Tehlikesi
Belirli endüstrilerde ve yüksek sıcaklıktaki ortamlarda güçlü kızılötesi radyasyon, gözlere zarar verebilir ve kullanıcının görme hasarına veya körlüğüne neden olabilir. Radyasyon görünmez olduğundan bu tür yerlerde özel kızılötesi gözlük takmak gerekir.
Kızılötesi yayıcı olarak Dünya
Dünyanın yüzeyi ve bulutlar güneşten gelen görünür ve görünmez radyasyonu emer ve enerjinin çoğunu kızılötesi radyasyon olarak atmosfere geri gönderir. Atmosferdeki bazı maddeler, özellikle bulut damlacıkları ve su buharının yanı sıra karbondioksit, metan, nitrojen oksit, kükürt heksaflorür ve kloroflorokarbonlar, kızılötesi radyasyonu emer ve onu Dünya'ya geri dahil olmak üzere her yöne geri gönderir. Böylece sera etkisi, atmosferi ve yüzeyi kızılötesi emicilerin atmosferde bulunmadığı duruma göre çok daha sıcak tutar.
Kızılötesi radyasyon biliminin tarihi
Kızılötesi radyasyonun keşfi, 19. yüzyılın başlarında gökbilimci William Herschel'e atfedilir. Herschel, araştırmasının sonuçlarını 1800 yılında Londra Kraliyet Cemiyeti'nden önce yayınladı. Herschel, güneşten gelen ışığı kırmak ve bir termometre üzerinde kaydedilen sıcaklık artışı yoluyla spektrumun kırmızı kısmı dışındaki kızılötesi radyasyonu tespit etmek için bir prizma kullandı. Ortaya çıkan sonuç onu şaşırttı ve bunlara "ısı ışınları" adını verdi. "Kızılötesi radyasyon" terimi ancak 19. yüzyılın sonunda ortaya çıktı.
Diğer önemli tarihler şunlardır:
- 1737: Emilie du Chatelet, tezinde bugün kızılötesi radyasyon olarak bilinen şeyi öngördü.
- 1835: Macedonio Meglioni kızılötesi dedektörlü ilk termopili yaptı.
- 1860: Gustav Kirchhoff siyah cisim teoremini formüle etti.
- 1873: Willoughby Smith selenyumun fotoiletkenliğini keşfetti.
- 1879: Kesinlikle siyah bir cisim tarafından yayılan enerjinin orantılı olduğunu öngören Stefan-Boltzmann yasası deneysel olarak formüle edildi.
- 1880'ler ve 1890'lar: Lord Rayleigh ve Wilhelm Wien kara cisim denkleminin bir kısmını çözdüler, ancak her iki çözüm de yaklaşıktır. Bu soruna "ultraviyole felaketi ve kızılötesi felaketi" adı verildi.
- 1901: Max Planck Max Planck kara cisim denklemini ve teoremini yayınladı. Kabul edilebilir enerji geçişlerinin nicelendirilmesi sorununu çözdü.
- 1905: Albert Einstein, fotonları tanımlayan fotoelektrik etki teorisini geliştirdi. Ayrıca spektroskopi ve radyometri alanında William Coblentz.
- 1917: Theodore Case talyum sülfür sensörünü geliştirdi; İngilizler, Birinci Dünya Savaşı'nda ilk kızılötesi arama ve takip cihazını geliştirdi ve 1,6 km menzildeki uçakları tespit etti.
- 1935: Kurşun Tuzları - İkinci Dünya Savaşında Erken Füze Rehberliği.
- 1938: Tew Ta, piroelektrik etkinin kızılötesi radyasyonu tespit etmek için kullanılabileceğini öngördü.
- 1952: N. Wilker antimonları, yani antimonun metallerle olan bileşiklerini keşfetti.
- 1950: Paul Cruz ve Texas aletleri 1955 öncesi kızılötesi görüntüler üretti.
- 1950'ler ve 1960'lar: Fred Nicodemenas, Robert Clark Jones tarafından tanımlanan spesifikasyon ve radyometrik bölümler.
- 1958: W. D. Lawson (Malvern'deki Kraliyet Radar Kuruluşu), bir IR fotodiyotun algılama özelliklerini keşfetti.
- 1958: Falcon, kızılötesi radyasyonu kullanarak roketler geliştirdi ve kızılötesi sensörlerle ilgili ilk ders kitabı Paul Cruz ve diğerleri tarafından yayınlandı.
- 1961: Jay Cooper piroelektrik algılamayı icat etti.
- 1962: Kruse ve Rodat fotodiyotları tanıttı; dalga biçimi ve çizgi dizisi elemanları mevcuttur.
- 1964: W. G. Evans bir böcekte kızılötesi termoreseptörleri keşfetti.
- 1965: İlk kızılötesi kılavuz, ilk ticari termal görüntüleme cihazları; Amerika Birleşik Devletleri Ordusunda bir gece görüş laboratuvarı kuruldu (şu anda bir gece görüş ve elektronik sensörler kontrol laboratuvarı).
- 1970: Willard Boyle ve George E. Smith, görüntüleme telefonu için şarj bağlantılı bir cihaz önerdiler.
- 1972: Genel yazılım modülü oluşturuldu.
- 1978: Kızılötesi görüntüleme astronomisi, bir gözlemevinin planladığı, antimonidlerin, fotodiyotların ve diğer malzemelerin seri üretimiyle olgunlaştı.