Infrardeče sevanje je naravna oblika sevanja. Vsak človek je temu izpostavljen vsak dan. Velik del sončne energije prihaja na naš planet v obliki infrardečih žarkov. Vendar pa v sodobnem svetu obstaja veliko naprav, ki uporabljajo infrardeče sevanje. Na človeško telo lahko vpliva na različne načine. V veliki meri je odvisno od vrste in namena uporabe teh naprav.
Kaj je to
Infrardeče sevanje ali IR žarki so vrsta elektromagnetnega sevanja, ki zaseda spektralno območje od rdeče vidne svetlobe (za katero je značilna valovna dolžina 0,74 mikronov) do kratkovalovnega radijskega sevanja (z valovno dolžino 1 -2 mm). To je precej veliko območje spektra, zato je nadalje razdeljeno na tri področja:
- blizu (0,74 - 2,5 µm);
- srednje (2,5 - 50 mikronov);
- daleč (50-2000 mikronov).
zgodovina odkritij
Leta 1800 je znanstvenik iz Anglije W. Herschel opazil, da se v nevidnem delu sončnega spektra (zunaj rdeče svetlobe) temperatura termometra dvigne. Kasneje je bila dokazana podrejenost infrardečega sevanja zakonom optike in sklep o njegovem odnosu z vidno svetlobo.
Zahvaljujoč delu sovjetske fizikinje A. A. Glagoleve-Arkadjeve, ki je leta 1923 sprejela radijske valove z λ=80 μm (IR območje), je bil obstoj neprekinjenega prehoda iz vidnega sevanja na IR sevanje in radijske valove eksperimentalno dokazano. Tako je bil narejen sklep o njihovi skupni elektromagnetni naravi.
Skoraj vse v naravi je sposobno oddajati valovne dolžine, ki ustrezajo infrardečemu spektru, kar pomeni, da je vir infrardečega sevanja. Človeško telo ni izjema. Vsi vemo, da je vse naokoli sestavljeno iz atomov in ionov, tudi ljudje. In ti vzbujeni delci so sposobni oddajati IR linijske spektre. Lahko preidejo v vzbujeno stanje pod vplivom različnih dejavnikov, na primer električnih razelektritev ali pri segrevanju. Torej, v spektru sevanja plamena plinske peči je pas z λ=2,7 µm od molekul vode in z λ=4,2 µm od ogljikovega dioksida.
IR valovi v vsakdanjem življenju, znanosti in industriji
Ob uporabi določenih naprav doma in v službi se le redko sprašujemo o vplivu infrardečega sevanja na človeško telo. Medtem so infrardeči grelniki danes precej priljubljeni. Njihova temeljna razlika od oljnih radiatorjev in konvektorjev je sposobnost segrevanja ne samega zraka neposredno, temveč vseh predmetov v prostoru. To pomeni, da se pohištvo, tla in stene najprej segrejejo, nato pa oddajo toploto v ozračje. Hkrati pa infrardeče sevanje vpliva tudi na organizme – ljudi in njihove hišne ljubljenčke.
IR žarki se pogosto uporabljajo tudi pri prenosu podatkov in daljinskem upravljanju. Številni mobilni telefoni imajo infrardeča vrata za izmenjavo datotek med njimi. In vsi daljinski upravljalniki za klimatske naprave, glasbene centre, televizorje, nekatere nadzorovane otroške igrače uporabljajo tudi elektromagnetne žarke v infrardečem območju.
Uporaba infrardečih žarkov v vojski in astronavtiki
Najpomembnejši infrardeči žarki so za vesoljsko in vojaško industrijo. Na podlagi fotokatod, ki so občutljive na infrardeče sevanje (do 1,3 mikrona), nastajajo naprave za nočno opazovanje (razni daljnogledi, merilniki ipd.). Omogočajo, da hkrati obsevajo predmete z infrardečim sevanjem, da ciljajo ali opazujejo v popolni temi.
Zahvaljujoč ustvarjenim visoko občutljivim sprejemnikom infrardečih žarkov je postala možna izdelava nagibnih raket. Senzorji v njihovi glavi reagirajo na IR sevanje tarče, ki je običajno toplejše od okolja, in vodijo raketo do cilja. Na podlagi istega principaodkrivanje ogrevanih delov ladij, letal, rezervoarjev z uporabo toplotnih usmerjevalnikov.
IR lokatorji in daljinomeri lahko zaznajo različne predmete v popolni temi in izmerijo razdaljo do njih. Posebne naprave - optični kvantni generatorji, ki oddajajo v infrardečem območju, se uporabljajo za vesoljske in zemeljske komunikacije na dolge razdalje.
Infrardeče sevanje v znanosti
Ena najpogostejših je študija emisijskih in absorpcijskih spektrov v IR območju. Uporablja se pri preučevanju značilnosti elektronskih lupin atomov, za določanje struktur različnih molekul in poleg tega pri kvalitativni in kvantitativni analizi mešanic različnih snovi.
Zaradi razlik v koeficientih sipanja, prenosa in odboja teles v vidnih in IR žarkih se fotografije, posnete v različnih pogojih, nekoliko razlikujejo. Infrardeče slike pogosto prikazujejo več podrobnosti. Takšne slike se pogosto uporabljajo v astronomiji.
Preučevanje učinka infrardečih žarkov na telo
Prvi znanstveni podatki o vplivu infrardečega sevanja na človeško telo segajo v šestdeseta leta prejšnjega stoletja. Avtor raziskave je japonski zdravnik Tadashi Ishikawa. Med svojimi poskusi je uspel ugotoviti, da infrardeči žarki prodrejo globoko v človeško telo. Hkrati se pojavijo procesi termoregulacije, podobni reakciji na savno. Vendar se potenje začne pri nižji temperaturi okolice (itje približno 50 °C), segrevanje notranjih organov pa je veliko globlje.
Pri tem segrevanju se poveča krvni obtok, razširijo se žile dihal, podkožja in kože. Vendar pa lahko dolgotrajna izpostavljenost infrardečemu sevanju na osebi povzroči toplotni udar, močno infrardeče sevanje pa povzroči opekline različnih stopenj.
IR zaščita
Obstaja majhen seznam dejavnosti, katerih cilj je zmanjšati tveganje izpostavljenosti infrardečemu sevanju na človeško telo:
- Zmanjšanje intenzivnosti sevanja. To dosežemo z izbiro ustrezne tehnološke opreme, pravočasno zamenjavo zastarele opreme, pa tudi z njeno racionalno razporeditvijo.
- Odstranitev delavcev iz vira sevanja. Če proizvodna linija dopušča, bi morali dati prednost daljinskemu upravljanju proizvodne linije.
- Namestitev zaščitnih zaslonov na vir ali delovno mesto. Takšne ograje je mogoče urediti na dva načina, da zmanjšamo učinek infrardečega sevanja na človeško telo. V prvem primeru morajo odbijati elektromagnetne valove, v drugem primeru pa jih morajo zakasniti in pretvoriti energijo sevanja v toplotno, čemur sledi njena odstranitev. Ker zaščitni zasloni strokovnjakom ne bi smeli prikrajšati možnosti spremljanja procesov, ki potekajo v proizvodnji, jih je mogoče narediti pregledne ali prosojne. Za to silikat ozkremenovo steklo, pa tudi kovinske mreže in verige.
- Toplotna izolacija ali hlajenje vročih površin. Glavni namen toplotne izolacije je zmanjšati tveganje za opekline delavcev.
- Osebna zaščitna oprema (različni kombinezoni, očala z vgrajenimi svetlobnimi filtri, ščitniki).
- Preventivni ukrepi. Če pri zgornjih dejanjih ostane raven izpostavljenosti infrardečemu sevanju na telesu dovolj visoka, je treba izbrati ustrezen način dela in počitka.
koristi za človeško telo
Infrardeče sevanje, ki vpliva na človeško telo, vodi do izboljšanja krvnega obtoka zaradi vazodilatacije, boljše nasičenosti organov in tkiv s kisikom. Poleg tega ima zvišanje telesne temperature protibolečinski učinek zaradi vpliva žarkov na živčne končiče v koži.
Opazili smo, da ima operacija, izvedena pod vplivom infrardečega sevanja, številne prednosti:
- bolečine po operaciji je nekoliko lažje prenašati;
- hitrejša regeneracija celic;
- Učinek infrardečega sevanja na človeka preprečuje hlajenje notranjih organov v primeru operacije na odprtih votlinah, kar zmanjša tveganje za šok.
Pri bolnikih z opeklinami infrardeče sevanje ustvarja možnost odstranitve nekroze, pa tudi izvedbo avtoplastike v zgodnejši fazi. Poleg tega se skrajša trajanje zvišane telesne temperature, anemija in hipoproteinemija sta manj izraziti, zmanjša se pogostost zapletov.
Dokazano je, da lahko infrardeče sevanje oslabi učinek nekaterih pesticidov s povečanjem nespecifične imunosti. Mnogi od nas poznamo zdravljenje rinitisa in nekaterih drugih manifestacij prehlada z modrimi IR žarnicami.
škoda za ljudi
Omeniti velja, da je škoda zaradi infrardečega sevanja za človeško telo lahko tudi zelo pomembna. Najbolj očitni in pogosti primeri so opekline kože in dermatitis. Pojavijo se lahko bodisi pri predolgi izpostavljenosti šibkim valovom infrardečega spektra bodisi med intenzivnim obsevanjem. Pri medicinskih posegih je redko, a vseeno se ob nepravilnem zdravljenju pojavijo toplotni udarci, astenija in poslabšanje bolečine.
Ena izmed sodobnih težav so opekline oči. Najbolj nevarni zanje so IR žarki z valovnimi dolžinami v območju 0,76-1,5 mikronov. Pod njihovim vplivom se leča in vodna tekočina segrejeta, kar lahko privede do različnih motenj. Eden najpogostejših neželenih učinkov je fotofobija. To se morajo spomniti otroci, ki se igrajo z laserskimi kazalci in varilci, ki zanemarjajo osebno zaščitno opremo.
IR žarki v medicini
Zdravljenje z infrardečim sevanjem je lokalno in splošno. V prvem primeru se izvaja lokalno delovanje na določenem delu telesa, v drugem pa je delovanje žarkov izpostavljeno celotno telo. Potek zdravljenja je odvisen od bolezni in se lahko giblje od 5 do 20 sej po 15-30 minut. Pri izvajanju postopkov je predpogojuporaba zaščitne opreme. Za ohranjanje zdravja oči se uporabljajo posebne kartonske blazinice ali očala.
Po prvem posegu se na površini kože pojavi rdečica z nejasnimi robovi, ki mine po približno eni uri.
Dejanje IR oddajnikov
Z razpoložljivostjo številnih medicinskih pripomočkov jih ljudje kupujejo za osebno uporabo. Vendar je treba spomniti, da morajo takšne naprave izpolnjevati posebne zahteve in se uporabljati v skladu z varnostnimi predpisi. Najpomembneje pa je, da razumete, da kot vsak medicinski pripomoček, oddajnikov infrardečih valov ni mogoče uporabiti za številne bolezni.
| valovna dolžina, µm | koristno dejanje |
| 9,5 µm | Imunokorekcijsko delovanje pri stanjih imunske pomanjkljivosti, ki jih povzroča stradanje, zastrupitev z ogljikovim tetrakloridom, uporaba imunosupresivov. Privede do ponovne vzpostavitve normalnih kazalcev celične povezave imunosti. |
| 16,25 mikronov | Antioksidativno delovanje. Izvaja se zaradi tvorbe prostih radikalov iz superoksidov in hidroperoksidov ter njihove rekombinacije. |
| 8, 2 in 6,4 µm | Protibakterijsko delovanje in normalizacija črevesne mikroflore zaradi vpliva na sintezo prostaglandinskih hormonov, kar vodi do imunomodulacijskega učinka. |
| 22,5 µm | Rezultati v prevodu mnogihnetopne spojine, kot so krvni strdki in aterosklerotični plaki, v topno stanje, kar omogoča njihovo odstranitev iz telesa. |
Zato mora potek terapije izbrati usposobljen specialist, izkušen zdravnik. Glede na dolžino oddanih infrardečih valov se lahko naprave uporabljajo za različne namene.
