Infrarotstrahlung ist eine natürliche Form der Strahlung. Jeder Mensch ist ihm täglich ausgesetzt. Ein großer Teil der Sonnenenergie gelangt in Form von Infrarotstrahlen auf unseren Planeten. In der modernen Welt gibt es jedoch viele Geräte, die Infrarotstrahlung verwenden. Es kann den menschlichen Körper auf verschiedene Weise beeinflussen. Es hängt stark von der Art und dem Verwendungszweck dieser Geräte ab.
Was ist das
Infrarotstrahlung, oder IR-Strahlen, ist eine Art elektromagnetischer Strahlung, die den Spektralbereich von rotem sichtbarem Licht (das durch eine Wellenlänge von 0,74 Mikrometer gekennzeichnet ist) bis hin zu kurzwelliger Funkstrahlung (mit einer Wellenlänge von 1 -2mm). Dies ist ein ziemlich großer Bereich des Spektrums, daher wird er weiter in drei Bereiche unterteilt:
- nahe (0,74 - 2,5 µm);
- mittel (2,5 - 50 Mikrometer);
- weit (50-2000 Mikrometer).
Discovery-Verlauf
1800 machte ein Wissenschaftler aus England, W. Herschel, die Beobachtung, dass im unsichtbaren Teil des Sonnenspektrums (außerhalb des roten Lichts) die Temperatur des Thermometers ansteigt. Anschließend wurde die Unterordnung der Infrarotstrahlung unter die Gesetze der Optik bewiesen und eine Schlussfolgerung über ihre Beziehung zum sichtbaren Licht gezogen.
Dank der Arbeit des sowjetischen Physikers A. A. Glagoleva-Arkadyeva, der 1923 Radiowellen mit λ=80 μm (IR-Bereich) empfing, war die Existenz eines kontinuierlichen Übergangs von sichtbarer Strahlung zu IR-Strahlung und Radiowellen experimentell bewiesen. Somit wurde der Schluss auf ihre gemeinsame elektromagnetische Natur gezogen.
Fast alles in der Natur kann Wellenlängen aussenden, die dem Infrarotspektrum entsprechen, was bedeutet, dass es eine Quelle von Infrarotstrahlung ist. Der menschliche Körper ist da keine Ausnahme. Wir alle wissen, dass alles um uns herum aus Atomen und Ionen besteht, sogar Menschen. Und diese angeregten Teilchen sind in der Lage, IR-Linienspektren zu emittieren. Sie können unter dem Einfluss verschiedener Faktoren in einen angeregten Zustand übergehen, beispielsweise durch elektrische Entladungen oder durch Erhitzen. So gibt es im Strahlungsspektrum einer Gasherdflamme eine Bande mit λ=2,7 µm von Wassermolekülen und mit λ=4,2 µm von Kohlendioxid.
IR-Wellen in Alltag, Wissenschaft und Industrie
Bei bestimmten Geräten zu Hause und am Arbeitsplatz fragen wir uns selten nach der Wirkung von Infrarotstrahlung auf den menschlichen Körper. Inzwischen sind Infrarotheizungen heute recht beliebt. Ihr grundlegender Unterschied zu Ölradiatoren und Konvektoren ist die Fähigkeit, nicht die Luft selbst, sondern alle Gegenstände im Raum direkt zu erwärmen. Das heißt, Möbel, Böden und Wände werden zuerst erwärmt und geben dann ihre Wärme an die Atmosphäre ab. Gleichzeitig wirkt Infrarotstrahlung auch auf Organismen – Menschen und ihre Haustiere.
IR-Strahlen sind auch in der Datenübertragung und Fernsteuerung weit verbreitet. Viele Mobiltelefone verfügen über Infrarotanschlüsse zum Austauschen von Dateien zwischen ihnen. Und auch alle Fernbedienungen für Klimaanlagen, Musikcenter, Fernseher, einige gesteuerte Kinderspielzeuge verwenden elektromagnetische Strahlen im Infrarotbereich.
Der Einsatz von Infrarotstrahlen in Armee und Raumfahrt
Die wichtigsten Infrarotstrahlen sind für die Luft- und Raumfahrt und die Militärindustrie. Auf der Basis von Fotokathoden, die für Infrarotstrahlung (bis zu 1,3 Mikrometer) empfindlich sind, werden Nachtsichtgeräte (verschiedene Ferngläser, Visiere usw.) hergestellt. Sie ermöglichen bei gleichzeitiger Bestrahlung von Objekten mit Infrarotstrahlung das Zielen oder Beobachten in absoluter Dunkelheit.
Dank der geschaffenen hochempfindlichen Empfänger für Infrarotstrahlen wurde die Herstellung von Zielsuchraketen möglich. Sensoren in ihrem Kopf reagieren auf die IR-Strahlung des Ziels, die meist wärmer als die Umgebung ist, und lenken den Flugkörper zum Ziel. Basierend auf dem gleichen PrinzipDetektion erhitzter Teile von Schiffen, Flugzeugen, Panzern mit Wärmepeilern.
IR-Ortungsgeräte und Entfernungsmesser können verschiedene Objekte in völliger Dunkelheit erkennen und die Entfernung zu ihnen messen. Spezielle Geräte - optische Quantengeneratoren, die im Infrarotbereich emittieren, werden für die Weltraum- und terrestrische Fernkommunikation verwendet.
Infrarotstrahlung in der Wissenschaft
Eine der häufigsten ist die Untersuchung von Emissions- und Absorptionsspektren im IR-Bereich. Es wird zur Untersuchung der Eigenschaften der Elektronenhüllen von Atomen, zur Bestimmung der Strukturen verschiedener Moleküle und darüber hinaus zur qualitativen und quantitativen Analyse von Mischungen verschiedener Substanzen verwendet.
Aufgrund von Unterschieden in den Streuungs-, Transmissions- und Reflexionskoeffizienten von Körpern im sichtbaren und im IR-Bereich sind Fotos, die unter verschiedenen Bedingungen aufgenommen wurden, etwas unterschiedlich. Infrarotbilder zeigen oft mehr Details. Solche Bilder werden in der Astronomie häufig verwendet.
Untersuchung der Wirkung von Infrarotstrahlen auf den Körper
Die ersten wissenschaftlichen Daten zur Wirkung von Infrarotstrahlung auf den menschlichen Körper stammen aus den 1960er Jahren. Autor der Studie ist der japanische Arzt Tadashi Ishikawa. Bei seinen Experimenten konnte er feststellen, dass Infrarotstrahlen dazu neigen, tief in den menschlichen Körper einzudringen. Gleichzeitig kommt es zu Thermoregulationsvorgängen, ähnlich der Reaktion auf einen Saunagang. Das Schwitzen beginnt jedoch bei einer niedrigeren Umgebungstemperatur (esetwa 50 °C), und die Erwärmung der inneren Organe erfolgt viel tiefer.
Während dieser Erwärmung wird die Durchblutung gesteigert, die Gefäße der Atemwege, des Unterhautgewebes und der Haut erweitern sich. Eine längere Exposition gegenüber Infrarotstrahlung bei einer Person kann jedoch einen Hitzschlag verursachen, und starke Infrarotstrahlung führt zu Verbrennungen unterschiedlichen Grades.
IR-Schutz
Es gibt eine kleine Liste von Aktivitäten, die darauf abzielen, das Risiko der Exposition gegenüber Infrarotstrahlung auf den menschlichen Körper zu verringern:
- Reduzierung der Strahlungsintensität. Dies wird durch die Auswahl geeigneter technologischer Geräte, den rechtzeitigen Austausch ver alteter Geräte sowie deren rationelles Layout erreicht.
- Entfernung der Arbeiter von der Strahlungsquelle. Wenn es die Produktionslinie zulässt, sollte die Fernsteuerung der Produktionslinie bevorzugt werden.
- Installation von Schutzwänden an der Quelle oder am Arbeitsplatz. Solche Zäune können auf zwei Arten angeordnet werden, um die Wirkung von Infrarotstrahlung auf den menschlichen Körper zu verringern. Im ersten Fall müssen sie elektromagnetische Wellen reflektieren, im zweiten Fall müssen sie sie verzögern und die Strahlungsenergie in thermische Energie umwandeln und anschließend entfernen. Da Schutzscheiben Fachkräften nicht die Möglichkeit nehmen sollen, die in der Produktion ablaufenden Prozesse zu überwachen, können sie transparent oder durchscheinend ausgeführt werden. Dazu Silikat bzwQuarzglas sowie Metallgeflechte und -ketten.
- Wärmedämmung oder Kühlung heißer Oberflächen. Der Hauptzweck der Wärmedämmung besteht darin, das Verbrennungsrisiko für Arbeiter zu verringern.
- Persönliche Schutzausrüstung (verschiedene Overalls, Schutzbrillen mit eingebauten Lichtfiltern, Schilde).
- Präventive Maßnahmen. Wenn im Verlauf der oben genannten Maßnahmen die Belastung des Körpers durch Infrarotstrahlung hoch genug bleibt, sollte eine angemessene Arbeits- und Ruheform gewählt werden.
Vorteile für den menschlichen Körper
Infrarotstrahlung, die auf den menschlichen Körper einwirkt, führt zu einer verbesserten Durchblutung durch Vasodilatation, einer besseren Sättigung von Organen und Geweben mit Sauerstoff. Darüber hinaus hat eine Erhöhung der Körpertemperatur aufgrund der Wirkung von Strahlen auf die Nervenenden in der Haut eine schmerzlindernde Wirkung.
Es wurde festgestellt, dass Operationen, die unter dem Einfluss von Infrarotstrahlung durchgeführt werden, eine Reihe von Vorteilen haben:
- Schmerzen nach der Operation sind etwas leichter zu ertragen;
- schnellere Zellregeneration;
- Die Wirkung von Infrarotstrahlung auf eine Person vermeidet das Abkühlen innerer Organe bei Operationen an offenen Hohlräumen, wodurch das Risiko eines Schocks verringert wird.
Infrarotstrahlung schafft bei Patienten mit Verbrennungen die Möglichkeit, Nekrosen zu entfernen, sowie Autoplastiken in einem früheren Stadium durchzuführen. Außerdem wird die Fieberdauer reduziert, Anämie und Hypoproteinämie sind weniger ausgeprägt und die Häufigkeit von Komplikationen wird reduziert.
Es ist erwiesen, dass Infrarotstrahlung die Wirkung einiger Pestizide abschwächen kann, indem sie die unspezifische Immunität erhöht. Viele von uns kennen die Behandlung von Rhinitis und einigen anderen Erkältungserscheinungen mit blauen IR-Lampen.
Schaden für Menschen
Es ist erwähnenswert, dass die Schäden durch Infrarotstrahlung für den menschlichen Körper ebenfalls sehr erheblich sein können. Die offensichtlichsten und häufigsten Fälle sind Hautverbrennungen und Dermatitis. Sie können entweder bei zu langer Exposition gegenüber schwachen Wellen des Infrarotspektrums oder bei intensiver Bestrahlung auftreten. Wenn es um medizinische Eingriffe geht, kommt es zwar selten vor, aber dennoch kommt es bei unsachgemäßer Behandlung zu Hitzschlägen, Asthenie und Verschlimmerung von Schmerzen.
Eines der modernen Probleme sind Augenverbrennungen. Am gefährlichsten für sie sind IR-Strahlen mit Wellenlängen im Bereich von 0,76 bis 1,5 Mikrometern. Unter ihrem Einfluss werden Linse und Kammerwasser erhitzt, was zu verschiedenen Störungen führen kann. Eine der häufigsten Nebenwirkungen ist Lichtscheu. Daran sollten Kinder denken, die mit Laserpointern spielen, und Schweißer, die die persönliche Schutzausrüstung vernachlässigen.
IR-Strahlen in der Medizin
Die Behandlung mit Infrarotstrahlung ist lokal und allgemein. Im ersten Fall wird eine lokale Wirkung auf einen bestimmten Körperteil ausgeübt, und im zweiten Fall wird der gesamte Körper der Einwirkung der Strahlen ausgesetzt. Der Behandlungsverlauf hängt von der Krankheit ab und kann zwischen 5 und 20 Sitzungen von 15 bis 30 Minuten liegen. Bei der Durchführung von Verfahren ist eine VoraussetzungVerwendung von Schutzausrüstung. Zur Erh altung der Augengesundheit werden spezielle Papppads oder Brillen verwendet.
Nach dem ersten Eingriff erscheint eine Rötung mit undeutlichen Rändern auf der Hautoberfläche, die nach etwa einer Stunde vergeht.
Die Wirkung von IR-Strahlern
Mit der Verfügbarkeit vieler medizinischer Geräte kaufen die Leute sie für den persönlichen Gebrauch. Es ist jedoch zu beachten, dass solche Geräte besonderen Anforderungen genügen und unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften eingesetzt werden müssen. Vor allem aber ist es wichtig zu verstehen, dass Infrarotstrahler wie jedes medizinische Gerät bei einer Reihe von Krankheiten nicht eingesetzt werden können.
| Wellenlänge, µm | Nützliche Aktion |
| 9,5 µm | Immunkorrektive Wirkung bei Immunschwächezuständen, die durch Hunger, Tetrachlorkohlenstoffvergiftung, Anwendung von Immunsuppressiva verursacht werden. Es führt zur Wiederherstellung normaler Indikatoren der zellulären Verbindung der Immunität. |
| 16,25 Mikrometer | Antioxidative Wirkung. Es wird aufgrund der Bildung freier Radikale aus Superoxiden und Hydroperoxiden und deren Rekombination durchgeführt. |
| 8, 2 und 6,4 µm | Antibakterielle Wirkung und Normalisierung der Darmflora durch Beeinflussung der Synthese von Prostaglandinhormonen, was zu einer immunmodulierenden Wirkung führt. |
| 22,5 µm | Ergebnisse bei der Übersetzung von vielenunlösliche Verbindungen wie Blutgerinnsel und atherosklerotische Plaques in einen löslichen Zustand, sodass sie aus dem Körper entfernt werden können. |
Daher sollte ein qualifizierter Spezialist, ein erfahrener Arzt, einen Therapieverlauf auswählen. Je nach Länge der ausgesendeten Infrarotwellen können die Geräte für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden.
