קרינה אינפרא אדומה היא צורה טבעית של קרינה. כל אדם נחשף לזה מדי יום. חלק עצום מהאנרגיה של השמש מגיע לכוכב הלכת שלנו בצורה של קרני אינפרא אדום. עם זאת, בעולם המודרני ישנם מכשירים רבים המשתמשים בקרינה אינפרא אדומה. זה יכול להשפיע על גוף האדם בדרכים שונות. זה תלוי במידה רבה בסוג ובמטרה של השימוש במכשירים אלה בדיוק.
מה זה
קרינת אינפרא אדומה, או קרני IR, היא סוג של קרינה אלקטרומגנטית התופסת את האזור הספקטרלי מאור נראה אדום (המתאפיין באורך גל של 0.74 מיקרון) ועד לקרינת רדיו קצרה (באורך גל של 1) -2 מ מ). זהו אזור גדול למדי של הספקטרום, ולכן הוא מחולק לשלושה אזורים:
- near (0,74 - 2.5 מיקרומטר);
- בינוני (2.5 - 50 מיקרון);
- far (50-2000 מיקרון).
היסטוריית גילוי
בשנת 1800, מדען מאנגליה, W. Herschel, עשה את התצפית שבחלק הבלתי נראה של ספקטרום השמש (מחוץ לאור האדום), הטמפרטורה של המדחום עולה. לאחר מכן, הוכחה כפיפותה של קרינת אינפרא אדום לחוקי האופטיקה והושגה מסקנה לגבי הקשר שלה עם האור הנראה.
תודות לעבודתו של הפיזיקאי הסובייטי א.א. גלגולבה-ארקדיבה, שקיבל גלי רדיו עם λ=80 מיקרומטר (טווח IR) בשנת 1923, קיומו של מעבר מתמשך מקרינה גלויה לקרינת IR וגלי רדיו. הוכח ניסיוני. לפיכך, התקבלה המסקנה לגבי האופי האלקטרומגנטי המשותף שלהם.
כמעט כל דבר בטבע מסוגל לפלוט אורכי גל התואמים לספקטרום האינפרא אדום, מה שאומר שהוא מקור לקרינת אינפרא אדום. גוף האדם אינו יוצא מן הכלל. כולנו יודעים שהכל מסביב מורכב מאטומים ויונים, אפילו מבני אדם. והחלקיקים הנרגשים האלה מסוגלים לפלוט ספקטרום של קווי IR. הם יכולים להיכנס למצב נרגש בהשפעת גורמים שונים, למשל, פריקות חשמליות או כשהם מחוממים. אז בספקטרום הקרינה של להבה של תנור גז יש פס עם λ=2.7 מיקרומטר ממולקולות מים ועם λ=4.2 מיקרומטר מפחמן דו חמצני.
גלי IR בחיי היומיום, במדע ובתעשייה
בשימוש במכשירים מסוימים בבית ובעבודה, לעתים רחוקות אנו שואלים את עצמנו על השפעת קרינת אינפרא אדום על גוף האדם.בינתיים, מחממי אינפרא אדום הם די פופולריים היום. ההבדל המהותי שלהם מרדיאטורים נפט וקונווקטורים הוא היכולת לחמם לא את האוויר עצמו ישירות, אלא את כל החפצים בחדר. כלומר, רהיטים, רצפות וקירות מתחממים תחילה, ולאחר מכן הם מפיצים את החום שלהם לאווירה. במקביל, קרינת אינפרא אדום משפיעה גם על אורגניזמים - בני אדם וחיות המחמד שלהם.
קרני IR נמצאות בשימוש נרחב גם בהעברת נתונים ובשליטה מרחוק. לטלפונים ניידים רבים יש יציאות אינפרא אדום להחלפת קבצים ביניהם. וכל השלטים למזגנים, מרכזי מוזיקה, טלוויזיות, כמה צעצועי ילדים מבוקרים משתמשים גם בקרניים אלקטרומגנטיות בתחום האינפרא אדום.
השימוש בקרני אינפרא אדום בצבא ובאסטרונאוטיקה
קרני האינפרא-אדום החשובות ביותר מיועדות לתעשיות התעופה והחלל והצבא. על בסיס פוטו-קטודות הרגישות לקרינת אינפרא אדומה (עד 1.3 מיקרון), נוצרים מכשירי ראיית לילה (משקפות שונות, כוונות וכו'). הם מאפשרים, תוך הקרנה בו-זמנית של עצמים בקרינת אינפרא אדום, לכוון או לצפות בחושך מוחלט.
הודות למקלטים הרגישים ביותר של קרני אינפרא-אדום שנוצרו, התאפשר ייצור טילי בית. חיישנים בראשם מגיבים לקרינת ה-IR של המטרה, שבדרך כלל חמה יותר מהסביבה, ומכוונים את הטיל אל המטרה. מבוסס על אותו עיקרוןזיהוי של חלקים מחוממים של ספינות, מטוסים, טנקים באמצעות מאתרי כיווני חום.
מאתרי IR ומדי טווח יכולים לזהות עצמים שונים בחושך מוחלט ולמדוד את המרחק אליהם. מכשירים מיוחדים - מחוללי קוונטים אופטיים הפולטים באזור האינפרא אדום, משמשים לתקשורת יבשתית ארוכת טווח וחלל.
קרינת אינפרא אדומה במדע
אחד הנפוצים ביותר הוא חקר ספקטרום הפליטה והבליעה באזור ה-IR. הוא משמש בחקר התכונות של קליפות האלקטרונים של אטומים, לקביעת מבנים של מולקולות שונות, ובנוסף, בניתוח איכותי וכמותי של תערובות של חומרים שונים.
בשל הבדלים במקדמי הפיזור, השידור וההשתקפות של גופים בקרני הנראות ובקרני ה-IR, התמונות שצולמו בתנאים שונים שונים במקצת. תמונות אינפרא אדום מציגות לעתים קרובות יותר פרטים. תמונות כאלה נמצאות בשימוש נרחב באסטרונומיה.
לימוד ההשפעה של קרני אינפרא אדום על הגוף
הנתונים המדעיים הראשונים על השפעת קרינת אינפרא אדומה על גוף האדם החלו בשנות ה-60. מחבר המחקר הוא הרופא היפני טדאשי אישיקאווה. במהלך הניסויים שלו, הוא הצליח לקבוע שקרני אינפרא אדום נוטות לחדור עמוק לתוך גוף האדם. במקביל מתרחשים תהליכי ויסות תרמו, בדומה לתגובה לשהייה בסאונה. עם זאת, הזעה מתחילה בטמפרטורת סביבה נמוכה יותר (זההוא בערך 50 מעלות צלזיוס), והחימום של האיברים הפנימיים מתרחש הרבה יותר עמוק.
במהלך חימום זה, זרימת הדם מוגברת, כלי מערכת הנשימה, הרקמה התת עורית והעור מתרחבים. עם זאת, חשיפה ממושכת לקרינת אינפרא אדום על אדם עלולה לגרום למכת חום, וקרינה אינפרא אדומה חזקה מובילה לכוויות בדרגות שונות.
הגנת IR
יש רשימה קטנה של פעילויות שמטרתן להפחית את הסיכון לחשיפה לקרינה אינפרא אדומה על גוף האדם:
- הפחתת עוצמת הקרינה. זה מושג באמצעות בחירת ציוד טכנולוגי מתאים, החלפה בזמן של ציוד מיושן, כמו גם הפריסה הרציונלית שלו.
- הרחקת עובדים ממקור הקרינה. אם פס הייצור מאפשר, יש להעדיף שליטה מרחוק על קו הייצור.
- התקנת מסכי הגנה על המקור או מקום העבודה. גדרות כאלה ניתן לארגן בשתי דרכים כדי להפחית את השפעת קרינת אינפרא אדום על גוף האדם. במקרה הראשון, עליהם לשקף גלים אלקטרומגנטיים, ובמקרה השני, עליהם לעכב אותם ולהמיר את אנרגיית הקרינה לאנרגיה תרמית, ולאחר מכן להסירה. בשל העובדה שמסכי מגן לא צריכים לשלול ממומחים את ההזדמנות לפקח על התהליכים המתרחשים בייצור, הם יכולים להיות שקופים או שקופים. בשביל זה, סיליקט אוזכוכית קוורץ, כמו גם רשתות מתכת ושרשראות.
- בידוד תרמי או קירור של משטחים חמים. המטרה העיקרית של בידוד תרמי היא להפחית את הסיכון לכוויות לעובדים.
- ציוד מגן אישי (סרבלים שונים, משקפי מגן עם מסנני אור מובנים, מגנים).
- צעדי מניעה. אם במהלך הפעולות הנ"ל רמת החשיפה לקרינה אינפרא אדומה על הגוף נשארת גבוהה מספיק, אזי יש לבחור אופן עבודה ומנוחה מתאים.
יתרונות לגוף האדם
קרינת אינפרא אדום המשפיעה על גוף האדם מובילה לשיפור זרימת הדם עקב הרחבת כלי הדם, רוויה טובה יותר של איברים ורקמות בחמצן. בנוסף, לעלייה בטמפרטורת הגוף יש השפעה משככת כאבים עקב השפעת הקרניים על קצות העצבים בעור.
הבחין שלניתוח המבוצע בהשפעת קרינת אינפרא אדום יש מספר יתרונות:
- קל יותר לשאת את הכאב לאחר הניתוח;
- התחדשות תאים מהירה;
- השפעת קרינת אינפרא אדום על אדם מונעת קירור של איברים פנימיים במקרה של ניתוח בחללים פתוחים, מה שמפחית את הסיכון להלם.
בחולים עם כוויות, קרינת אינפרא אדומה יוצרת אפשרות להסרת נמק, כמו גם ביצוע ניתוח אוטומטי בשלב מוקדם יותר. בנוסף, משך החום מופחת, אנמיה והיפופרוטינמיה פחות בולטות, ותדירות הסיבוכים פוחתת.
הוכח שקרינת אינפרא אדום יכולה להחליש את ההשפעה של כמה חומרי הדברה על ידי הגברת חסינות לא ספציפית. רבים מאיתנו יודעים על הטיפול בנזלת וכמה ביטויים אחרים של הצטננות עם מנורות IR כחולות.
פגיעה בבני אדם
כדאי לציין שגם הנזק מקרינת אינפרא אדום לגוף האדם עשוי להיות משמעותי מאוד. המקרים הברורים והשכיחים ביותר הם כוויות עור ודרמטיטיס. הם יכולים להתרחש בחשיפה ארוכה מדי לגלים חלשים של הספקטרום האינפרא אדום, או במהלך הקרנה אינטנסיבית. כשזה מגיע לפרוצדורות רפואיות, זה נדיר, אבל עדיין, מכות חום, אסתניה והחמרת כאב מתרחשים בטיפול לא מתאים.
אחת הבעיות המודרניות היא כוויות בעיניים. המסוכנות ביותר עבורם הן קרני IR עם אורכי גל בטווח של 0.76-1.5 מיקרון. בהשפעתם, העדשה וההומור המימי מתחממים, מה שעלול להוביל להפרעות שונות. אחת מתופעות הלוואי הנפוצות ביותר היא פוטופוביה. ילדים שמשחקים במצביעי לייזר צריכים לזכור זאת ורתכים שמזנחים ציוד מגן אישי.
קרני IR ברפואה
הטיפול בקרינה אינפרא אדומה הוא מקומי וכללי. במקרה הראשון מתבצעת פעולה מקומית בחלק מסוים בגוף, ובשנייה כל הגוף נחשף לפעולת הקרניים. מהלך הטיפול תלוי במחלה ויכול לנוע בין 5 ל-20 מפגשים של 15-30 דקות. בעת ביצוע הליכים, תנאי מוקדם הואשימוש בציוד מגן. כדי לשמור על בריאות העיניים, משתמשים ברפידות קרטון מיוחדות או משקפיים.
לאחר ההליך הראשון, אדמומיות עם גבולות לא ברורים מופיעה על פני העור, חולפת לאחר כשעה.
פעולת פולטי IR
עם הזמינות של מכשירים רפואיים רבים, אנשים רוכשים אותם לשימוש אישי. עם זאת, יש לזכור כי מכשירים כאלה חייבים לעמוד בדרישות מיוחדות ולהיות בשימוש בהתאם לתקנות הבטיחות. אבל הכי חשוב, חשוב להבין שכמו כל מכשיר רפואי, לא ניתן להשתמש בפולטי גלי אינפרא אדום למספר מחלות.
| אורך גל, µm | פעולה שימושית |
| 9.5 µm | פעולה אימונית מתקנת במצבי כשל חיסוני הנגרמת מרעב, הרעלת פחמן טטרכלוריד, שימוש בתרופות מדכאות חיסוניות. זה מוביל לשיקום אינדיקטורים נורמליים של הקישור הסלולרי של חסינות. |
| 16.25 מיקרון | פעולה נוגדת חמצון. הוא מתבצע עקב היווצרות של רדיקלים חופשיים מסופראוקסידים והידרופרוקסידים, ושילובם מחדש. |
| 8, 2 ו-6.4 µm | פעולה אנטיבקטריאלית ונורמליזציה של מיקרופלורה במעיים עקב ההשפעה על סינתזה של הורמוני פרוסטגלנדין, מה שמוביל לאפקט אימונומודולט. |
| 22.5 µm | תוצאות בתרגום של רביםתרכובות בלתי מסיסות, כגון קרישי דם ורובד טרשת עורקים, למצב מסיס, המאפשר הוצאתם מהגוף. |
לכן, מומחה מוסמך, רופא מנוסה צריך לבחור קורס טיפול. בהתאם לאורך גלי האינפרא אדום הנפלטים, ניתן להשתמש במכשירים למטרות שונות.
