Ինֆրակարմիր ճառագայթումը ճառագայթման բնական ձև է: Յուրաքանչյուր մարդ ամեն օր ենթարկվում է դրան: Արեգակի էներգիայի հսկայական մասը մեր մոլորակ է գալիս ինֆրակարմիր ճառագայթների տեսքով: Այնուամենայնիվ, ժամանակակից աշխարհում կան բազմաթիվ սարքեր, որոնք օգտագործում են ինֆրակարմիր ճառագայթում: Այն կարող է տարբեր կերպ ազդել մարդու մարմնի վրա։ Դա մեծապես կախված է հենց այս սարքերի օգտագործման տեսակից և նպատակից:
Ինչ է սա
Ինֆրակարմիր ճառագայթումը կամ IR ճառագայթները էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսակ է, որը զբաղեցնում է սպեկտրային տարածքը կարմիր տեսանելի լույսից (որը բնութագրվում է ալիքի երկարությամբ 0,74 մկմ) մինչև կարճ ալիքի ռադիոճառագայթում (ալիքի երկարությամբ 1): -2 մմ): Սա սպեկտրի բավականին մեծ տարածք է, ուստի այն հետագայում բաժանվում է երեք տարածքների՝
- մոտ (0,74 - 2,5 մկմ);
- միջին (2,5 - 50 միկրոն);
- հեռավոր (50-2000 միկրոն).
Հայտնաբերման պատմություն
1800 թվականին Անգլիայից գիտնական Վ. Հերշելը դիտարկում արեց, որ արեգակնային սպեկտրի անտեսանելի հատվածում (կարմիր լույսից դուրս) ջերմաչափի ջերմաստիճանը բարձրանում է։ Հետագայում ապացուցվեց ինֆրակարմիր ճառագայթման ենթակայությունը օպտիկայի օրենքներին և եզրակացություն արվեց տեսանելի լույսի հետ դրա կապի մասին։
Սովետական ֆիզիկոս Ա. Ա. Գլագոլևա-Արկադիևայի աշխատանքի շնորհիվ, ով 1923 թվականին ստացել է λ=80 մկմ (IR միջակայք) ռադիոալիքներ, տեսանելի ճառագայթումից IR ճառագայթման և ռադիոալիքների շարունակական անցում եղավ։ փորձնականորեն ապացուցված. Այսպիսով, եզրակացություն է արվել դրանց ընդհանուր էլեկտրամագնիսական բնույթի մասին։
Բնության մեջ գրեթե ամեն ինչ ունակ է արձակել ինֆրակարմիր սպեկտրին համապատասխան ալիքի երկարություն, ինչը նշանակում է, որ այն ինֆրակարմիր ճառագայթման աղբյուր է: Մարդու մարմինը բացառություն չէ: Մենք բոլորս գիտենք, որ շուրջբոլորը կազմված է ատոմներից և իոններից, նույնիսկ՝ մարդկանցից: Եվ այս գրգռված մասնիկները կարող են արձակել IR գծի սպեկտրներ: Նրանք կարող են գրգռված վիճակի անցնել տարբեր գործոնների ազդեցության տակ, օրինակ՝ էլեկտրական լիցքաթափումներով կամ տաքացնելիս։ Այսպիսով, գազօջախի բոցի ճառագայթման սպեկտրում կա λ=2,7 մկմ շերտ ջրի մոլեկուլներից և λ=4,2 մկմ՝ ածխաթթու գազից։
IR ալիքները առօրյա կյանքում, գիտության և արդյունաբերության մեջ
Օգտագործելով որոշակի սարքեր տանը և աշխատավայրում, մենք հազվադեպ ենք ինքներս մեզ հարցնում մարդու մարմնի վրա ինֆրակարմիր ճառագայթման ազդեցության մասին:Մինչդեռ ինֆրակարմիր ջեռուցիչները այսօր բավականին տարածված են: Նավթի ռադիատորներից և կոնվեկտորներից դրանց հիմնարար տարբերությունը ոչ թե օդն ուղղակիորեն, այլ սենյակի բոլոր առարկաները տաքացնելու ունակությունն է: Այսինքն՝ կահույքը, հատակը, պատերը սկզբում տաքացվում են, իսկ հետո իրենց ջերմությունն են տալիս մթնոլորտին։ Միևնույն ժամանակ, ինֆրակարմիր ճառագայթումը ազդում է նաև օրգանիզմների՝ մարդկանց և նրանց ընտանի կենդանիների վրա։
IR ճառագայթները լայնորեն օգտագործվում են նաև տվյալների փոխանցման և հեռակառավարման գործում: Շատ բջջային հեռախոսներ ունեն ինֆրակարմիր պորտեր՝ նրանց միջև ֆայլեր փոխանակելու համար: Եվ օդորակիչների, երաժշտական կենտրոնների, հեռուստացույցների բոլոր հեռակառավարման վահանակները, որոշ կառավարվող մանկական խաղալիքներ նույնպես օգտագործում են էլեկտրամագնիսական ճառագայթներ ինֆրակարմիր տիրույթում:
Ինֆրակարմիր ճառագայթների օգտագործումը բանակում և տիեզերագնացության մեջ
Ամենակարևոր ինֆրակարմիր ճառագայթները օդատիեզերական և ռազմական արդյունաբերության համար են: Ինֆրակարմիր ճառագայթման նկատմամբ զգայուն (մինչև 1,3 մկմ) ֆոտոկաթոդների հիման վրա ստեղծվում են գիշերային տեսողության սարքեր (տարբեր հեռադիտակներ, տեսարժան վայրեր և այլն)։ Նրանք թույլ են տալիս, միաժամանակ ինֆրակարմիր ճառագայթմամբ առարկաներ ճառագայթելով, նպատակադրել կամ դիտել բացարձակ մթության մեջ:
Ստեղծված ինֆրակարմիր ճառագայթների խիստ զգայուն ընդունիչների շնորհիվ հնարավոր դարձավ ինքնագնաց հրթիռների արտադրությունը։ Նրանց գլխի տվիչները արձագանքում են թիրախի IR ճառագայթմանը, որը սովորաբար ավելի տաք է, քան շրջակա միջավայրը, և ուղղորդում են հրթիռը դեպի թիրախ: Նույն սկզբունքի հիման վրանավերի, օդանավերի, տանկերի ջեռուցվող մասերի հայտնաբերում ջերմային ուղղության որոնիչների միջոցով:
IR որոնիչները և հեռաչափերը կարող են հայտնաբերել տարբեր առարկաներ կատարյալ մթության մեջ և չափել դրանց հեռավորությունը: Հատուկ սարքեր՝ օպտիկական քվանտային գեներատորներ, որոնք արձակում են ինֆրակարմիր տարածաշրջանում, օգտագործվում են տիեզերական և հեռահար ցամաքային հաղորդակցությունների համար։
Ինֆրակարմիր ճառագայթումը գիտության մեջ
Ամենատարածվածներից մեկը IR տարածաշրջանում արտանետումների և կլանման սպեկտրների ուսումնասիրությունն է: Օգտագործվում է ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների առանձնահատկությունների ուսումնասիրության, տարբեր մոլեկուլների կառուցվածքները որոշելու և, բացի այդ, տարբեր նյութերի խառնուրդների որակական և քանակական վերլուծության մեջ։
Տեսանելի և IR ճառագայթներում մարմինների ցրման, փոխանցման և արտացոլման գործակիցների տարբերության պատճառով տարբեր պայմաններում արված լուսանկարները որոշակիորեն տարբերվում են: Ինֆրակարմիր պատկերները հաճախ ավելի շատ մանրամասներ են ցույց տալիս: Նման պատկերները լայնորեն կիրառվում են աստղագիտության մեջ։
Ինֆրակարմիր ճառագայթների ազդեցության ուսումնասիրություն մարմնի վրա
Մարդու մարմնի վրա ինֆրակարմիր ճառագայթման ազդեցության մասին առաջին գիտական տվյալները թվագրվում են 1960-ական թվականներին: Հետազոտության հեղինակը ճապոնացի բժիշկ Թադաշի Իշիկավան է։ Իր փորձերի ընթացքում նա կարողացավ հաստատել, որ ինֆրակարմիր ճառագայթները հակված են խորը ներթափանցել մարդու մարմին: Միևնույն ժամանակ տեղի են ունենում ջերմակարգավորման գործընթացներ, որոնք նման են շոգեբաղնիքում գտնվելու արձագանքին։ Այնուամենայնիվ, քրտնարտադրությունը սկսվում է շրջակա միջավայրի ավելի ցածր ջերմաստիճանից (դամոտ 50 ° C է), և ներքին օրգանների տաքացումը տեղի է ունենում շատ ավելի խորը:
Այս տաքացման ընթացքում ավելանում է արյան շրջանառությունը, լայնանում են շնչառական համակարգի, ենթամաշկային հյուսվածքի և մաշկի անոթները։ Այնուամենայնիվ, մարդու վրա ինֆրակարմիր ճառագայթման երկարատև ազդեցությունը կարող է առաջացնել ջերմային հարված, իսկ ուժեղ ինֆրակարմիր ճառագայթումը հանգեցնում է տարբեր աստիճանի այրվածքների:
IR պաշտպանություն
Գոյություն ունի միջոցառումների փոքր ցանկ, որոնք ուղղված են մարդու մարմնի վրա ինֆրակարմիր ճառագայթման ազդեցության ռիսկի նվազեցմանը:
- Ճառագայթման ինտենսիվության նվազեցում. Դա ձեռք է բերվում համապատասխան տեխնոլոգիական սարքավորումների ընտրության, հնացած սարքավորումների ժամանակին փոխարինման, ինչպես նաև դրա ռացիոնալ դասավորության միջոցով։
- Աշխատողների հեռացում ճառագայթման աղբյուրից. Եթե արտադրական գիծը թույլ է տալիս, պետք է նախընտրելի լինի արտադրական գծի հեռակառավարումը:
- Պաշտպանիչ էկրանների տեղադրում աղբյուրի կամ աշխատավայրի վրա: Նման ցանկապատերը կարելի է կազմակերպել երկու եղանակով՝ նվազեցնելու ինֆրակարմիր ճառագայթման ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա։ Առաջին դեպքում դրանք պետք է արտացոլեն էլեկտրամագնիսական ալիքները, իսկ երկրորդ դեպքում դրանք պետք է հետաձգեն ու ճառագայթման էներգիան վերածեն ջերմային էներգիայի, որին հաջորդի դրա հեռացումը։ Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ պաշտպանիչ էկրանները չպետք է մասնագետներին զրկեն արտադրության մեջ տեղի ունեցող գործընթացներին վերահսկելու հնարավորությունից, դրանք կարող են լինել թափանցիկ կամ կիսաթափանցիկ։ Դրա համար սիլիկատային կամքվարցային ապակի, ինչպես նաև մետաղական ցանցեր և շղթաներ։
- Տաք մակերեսների ջերմամեկուսացում կամ սառեցում. Ջերմամեկուսացման հիմնական նպատակն է նվազեցնել աշխատողների այրվածքների վտանգը:
- Անձնական պաշտպանիչ սարքավորումներ (տարբեր կոմբինեզոններ, ներկառուցված լուսային զտիչներով ակնոցներ, վահաններ):
- Կանխարգելիչ միջոցառումներ. Եթե վերը նշված գործողությունների ընթացքում մարմնի վրա ինֆրակարմիր ճառագայթման ազդեցության մակարդակը մնում է բավական բարձր, ապա պետք է ընտրել աշխատանքի և հանգստի համապատասխան ռեժիմ։
Օգուտները մարդու մարմնի համար
Մարդու մարմնի վրա ազդող ինֆրակարմիր ճառագայթումը հանգեցնում է արյան շրջանառության բարելավման՝ անոթների լայնացման, օրգանների և հյուսվածքների ավելի լավ հագեցվածության թթվածնով: Բացի այդ, մարմնի ջերմաստիճանի բարձրացումն ունի անալգետիկ ազդեցություն՝ մաշկի նյարդային վերջավորությունների վրա ճառագայթների ազդեցության պատճառով։
Նշվել է, որ ինֆրակարմիր ճառագայթման ազդեցության տակ կատարվող վիրահատությունն ունի մի շարք առավելություններ.
- ցավը վիրահատությունից հետո մի փոքր ավելի հեշտ է դիմանալ;
- բջջի ավելի արագ վերածնում;
- Ինֆրակարմիր ճառագայթման ազդեցությունը մարդու վրա բաց խոռոչների վիրահատության դեպքում խուսափում է ներքին օրգանների սառեցումից, ինչը նվազեցնում է շոկի վտանգը։
Այրվածքներով հիվանդների մոտ ինֆրակարմիր ճառագայթումը հնարավորություն է տալիս հեռացնել նեկրոզը, ինչպես նաև կատարել ավտոպլաստիկա ավելի վաղ փուլում։ Բացի այդ, ջերմության տեւողությունը նվազում է, անեմիան եւ հիպոպրոտեինեմիան ավելի քիչ են արտահայտված, իսկ բարդությունների հաճախականությունը նվազում է։
Ապացուցված է, որ ինֆրակարմիր ճառագայթումը կարող է թուլացնել որոշ թունաքիմիկատների ազդեցությունը՝ բարձրացնելով ոչ սպեցիֆիկ իմունիտետը: Մեզանից շատերը գիտեն ռինիտի և մրսածության որոշ այլ դրսևորումների բուժման մասին կապույտ IR լամպերով:
Վնաս մարդկանց
Հարկ է նշել, որ մարդու օրգանիզմի համար ինֆրակարմիր ճառագայթման վնասը նույնպես կարող է շատ զգալի լինել։ Ամենաակնառու և տարածված դեպքերը մաշկի այրվածքներն ու դերմատիտներն են։ Դրանք կարող են առաջանալ կամ ինֆրակարմիր սպեկտրի թույլ ալիքների չափազանց երկար ազդեցության դեպքում, կամ ինտենսիվ ճառագայթման ժամանակ: Ինչ վերաբերում է բժշկական պրոցեդուրաներին, ապա դա հազվադեպ է, բայց, այնուամենայնիվ, ջերմային հարվածներ, ասթենիա և ցավի սրացում տեղի են ունենում ոչ պատշաճ բուժման դեպքում:
Ժամանակակից խնդիրներից է աչքի այրվածքները։ Նրանց համար ամենավտանգավորը 0,76-1,5 մկմ ալիքի երկարությամբ IR ճառագայթներն են: Դրանց ազդեցության տակ ոսպնյակն ու ջրային հումորը տաքացվում են, ինչը կարող է հանգեցնել տարբեր խանգարումների։ Ամենատարածված կողմնակի ազդեցություններից մեկը ֆոտոֆոբիան է: Սա պետք է հիշեն լազերային ցուցիչներով խաղացող երեխաները և եռակցողները, ովքեր անտեսում են անձնական պաշտպանիչ սարքավորումները:
IR ճառագայթները բժշկության մեջ
Ինֆրակարմիր ճառագայթմամբ բուժումը տեղական և ընդհանուր է: Առաջին դեպքում մարմնի որոշակի մասի վրա կատարվում է տեղային գործողություն, իսկ երկրորդում՝ ամբողջ մարմինը ենթարկվում է ճառագայթների ազդեցությանը։ Բուժման ընթացքը կախված է հիվանդությունից և կարող է տատանվել 5-ից 20 սեանս 15-30 րոպե տևողությամբ: Ընթացակարգերն իրականացնելիս նախապայման էպաշտպանիչ սարքավորումների օգտագործումը. Աչքերի առողջությունը պահպանելու համար օգտագործվում են ստվարաթղթե հատուկ բարձիկներ կամ ակնոցներ։
Առաջին պրոցեդուրայից հետո մաշկի մակերեսին հայտնվում է անորոշ եզրագծերով կարմրություն, որն անցնում է մոտ մեկ ժամ հետո։
IR արձակիչների գործողությունը
Բազմաթիվ բժշկական սարքերի առկայության դեպքում մարդիկ դրանք գնում են անձնական օգտագործման համար: Այնուամենայնիվ, պետք է հիշել, որ նման սարքերը պետք է համապատասխանեն հատուկ պահանջներին և օգտագործվեն անվտանգության կանոններին համապատասխան: Բայց ամենակարևորը, կարևոր է հասկանալ, որ ինչպես ցանկացած բժշկական սարք, այնպես էլ ինֆրակարմիր ալիքների արտանետիչները չեն կարող օգտագործվել մի շարք հիվանդությունների դեպքում։
| Ալիքի երկարություն, μm | Օգտակար գործողություն |
| 9,5 մկմ | Իմունոկորեկտիվ գործողություն իմունային անբավարարության վիճակներում, որոնք առաջանում են սովից, ածխածնի քառաքլորիդային թունավորումից, իմունոպրեսանտների օգտագործումից: Այն հանգեցնում է իմունիտետի բջջային կապի նորմալ ցուցանիշների վերականգնմանը։ |
| 16,25 միկրոն | Հակաօքսիդանտ ազդեցություն. Այն իրականացվում է սուպերօքսիդներից և հիդրոպերօքսիդներից ազատ ռադիկալների առաջացման և դրանց վերահամակցման շնորհիվ։ |
| 8, 2 և 6,4 մկմ | Հակաբակտերիալ ազդեցություն և աղիքային միկրոֆլորայի նորմալացում՝ պայմանավորված պրոստագլանդին հորմոնների սինթեզի վրա ազդելով, ինչը հանգեցնում է իմունոմոդուլացնող ազդեցության: |
| 22,5 մկմ | Արդյունքները շատերի թարգմանության մեջչլուծվող միացությունները, ինչպիսիք են արյան խցանումները և աթերոսկլերոտիկ սալերը, լուծվող վիճակում են, ինչը թույլ է տալիս դրանք հեռացնել մարմնից: |
Ուստի որակյալ մասնագետը, փորձառու բժիշկը պետք է ընտրի թերապիայի կուրս։ Կախված արձակվող ինֆրակարմիր ալիքների երկարությունից՝ սարքերը կարող են օգտագործվել տարբեր նպատակներով։
