Lisateave infrapunakiirguse kohta. Infrapunakiirguse allikad: liigid, rakendused

Infrapunavalgus on inimese nägemisele visuaalselt kättesaamatu. Samal ajal tajub inimkeha pikki infrapunalaineid soojusena. Infrapunavalgusel on mõned nähtava valguse omadused. Selle vormi kiirgus sobib fokusseerimiseks, peegeldub ja polariseerub. Teoreetiliselt tõlgendatakse IR-valgust pigem infrapunakiirgusena (IR). Kosmose IR hõivab elektromagnetilise kiirguse spektrivahemiku 700 nm - 1 mm. IR-lained on pikemad kui nähtav valgus ja lühemad kui raadiolained. Vastavalt sellele on IR sagedused kõrgemad kui mikrolaine sagedused ja madalamad kui nähtava valguse sagedused. IR-sagedus on piiratud vahemikus 300 GHz - 400 THz.

Infrapunalained avastas Briti astronoom William Herschel. Avastus registreeriti 1800. aastal. Kasutades oma katsetes klaasprismasid, uuris teadlane sel viisil võimalust jagada päikesevalgus eraldi komponentideks.

Kui William Herschel pidi mõõtma üksikute lillede temperatuuri, avastas ta temperatuuri tõusu teguri, kui ta läbis järjestikku järgmisi seeriaid:

• violetne,
• sinine,
• rohelised,
• munakollane,
• oranž,
• punane.

IR-kiirguse laine- ja sagedusvahemik

Lainepikkuse põhjal jagavad teadlased tinglikult infrapunakiirgus mitmeks spektriosaks. Samas ei ühtne määratlus iga üksiku osa piirid.

Elektromagnetilise kiirguse skaala: 1 - raadiolained; 2 - mikrolaineahjud; 3 - IR lained; 4 - nähtav valgus; 5 - ultraviolett; 6 - röntgenikiired; 7 - gammakiired; B on lainepikkuse vahemik; E - energia

Teoreetiliselt on määratud kolm lainevahemikku:

1. Lähedal
2. Keskmine
3. Edasi

Lähis-infrapuna vahemikku tähistavad nähtava valguse spektri lõpu lähedased lainepikkused. Ligikaudset arvutatud lainesegmenti tähistab siin pikkus: 750 - 1300 nm (0,75 - 1,3 mikronit). Kiirgussagedus on ligikaudu 215-400 Hz. Lühike infrapunakiirguse ulatus eraldab minimaalselt soojust.

Keskmine IR vahemik (keskmine), hõlmab lainepikkusi 1300-3000 nm (1,3 - 3 mikronit). Sagedusi mõõdetakse siin vahemikus 20-215 THz. Kiirgava soojuse tase on suhteliselt madal.

Kaug-infrapuna leviala on mikrolaineahjule kõige lähemal. Joondus: 3-1000 mikronit. Sagedusvahemik 0,3-20 THz. See rühm koosneb lühikestest lainepikkustest maksimaalse sagedusvahemikuga. Siin eraldub maksimaalne soojus.

Infrapunakiirguse rakendamine

IR-kiiri on kasutatud erinevaid valdkondi. Tuntuimate seadmete hulgas on termokaamerad, öövaatlusseadmed jne. Side- ja võrguseadmete IR-tuld kasutatakse nii juhtmega kui ka juhtmeta toimingutes.

Kaugjuhtimispuldid on varustatud lähimaa IR sidesüsteemiga, kus signaal edastatakse läbi IR LED-ide. Näide: tavalised kodumasinad – telerid, konditsioneerid, mängijad. Infrapunavalgus edastab andmeid kiudoptiliste kaablisüsteemide kaudu.

Lisaks kasutatakse aktiivselt infrapunakiirgust astronoomia uurimine kosmoseuuringute jaoks. Just tänu infrapunakiirgusele on võimalik tuvastada inimsilmale nähtamatud kosmoseobjektid.

Vähetuntud faktid IR-valguse kohta

Inimese silmad tõesti ei näe infrapunakiiri. Kuid inimkeha nahk on võimeline neid "nägema", reageerima footonitele, mitte ainult soojuskiirgusele.

Naha pind toimib tegelikult "silmamunana". Kui lähete päikeselisel päeval õue, sulgete silmad ja sirutage peopesad taeva poole, leiate päikese asukoha hõlpsalt.

Talvel ruumis, kus õhutemperatuur on 21-22ºС, olles soojas riides (kampsun, püksid). Suvel, samas ruumis, sama temperatuuri juures tunnevad inimesed end samuti mugavalt, kuid kergemates riietes (lühikesed püksid, T-särk).

Seda nähtust on lihtne seletada: vaatamata samale õhutemperatuurile kiirgavad ruumi seinad ja lagi suvel rohkem kaug-IR laineid, mida kannab päikesevalgus (FIR – Far Infrared). Seetõttu tajus inimkeha samal temperatuuril suvel rohkem soojust.

Ühes voodis magavad paarid on üksteise suhtes tahes-tahtmata FIR-lainete saatjad ja vastuvõtjad. Kui inimene on voodis üksi, toimib ta FIR-lainete edastajana, kuid ei saa enam vastutasuks samu laineid.

Kui inimesed omavahel räägivad, saadavad ja võtavad nad üksteiselt vastu tahtmatult FIR-laine vibratsiooni. Sõbralikud (armastus)kallistused aktiveerivad ka FIR-kiirguse edasikandumise inimeste vahel.

Kuidas loodus infrapunavalgust tajub?

Inimesed ei näe infrapunavalgust, kuid rästikute või rästikute sugukonda kuuluvatel madudel (näiteks lõgismadudel) on sensoorsed "süvendid", mida kasutatakse infrapunavalguses pildistamiseks.

See omadus võimaldab madudel avastada soojaverelisi loomi täielikus pimeduses. Arvatakse, et kahe sensoorse süvendiga madudel on infrapuna sügavuse taju.

Kalad kasutavad saaklooma püüdmiseks ja veealadel navigeerimiseks edukalt lähiinfrapuna (NIR) valgust. See NIR-tunne aitab kaladel hämaras, pimedas või häguses vees täpselt navigeerida.

Infrapunakiirgusel on oluline roll Maa ilmastiku ja kliima kujundamisel, samuti päikesevalgus. Maa neeldunud päikesevalguse kogumass võrdses koguses IR-kiirguses peab liikuma Maalt tagasi kosmosesse. Muidu paratamatu Globaalne soojenemine või globaalne jahtumine.

Sellel, miks õhk kuival ööl kiiresti jahtub, on ilmne põhjus. Madal tase niiskus ja pilvede puudumine taevas avavad vaba tee infrapunakiirgusele. Infrapunakiired sisenevad kosmosesse kiiremini ja vastavalt sellele viivad soojust kiiremini ära.

Märkimisväärne osa Maale tulevast on infrapunavalgus. Ükskõik milline looduslik organism või objektil on temperatuur, mis tähendab, et see kiirgab infrapunaenergiat. Isegi objektid, mis on a priori külmad (näiteks jääkuubikud), kiirgavad infrapunavalgust.

Infrapunatsooni tehniline potentsiaal

IR-kiirte tehniline potentsiaal on piiramatu. Palju näiteid. Infrapuna jälgimist (homing) kasutatakse passiivsetes raketijuhtimissüsteemides. Sel juhul kasutatakse sihtmärgi elektromagnetkiirgust, mis saadakse spektri infrapunases osas.

Skaneerivate radiomeetritega varustatud ilmasatelliidid toodavad termopilte, mis võimaldavad seejärel analüütiliste tehnikate abil määrata pilvede kõrgust ja tüüpe, arvutada maa- ja pinnaveetemperatuure ning määrata ookeanipinna iseärasusi.

Infrapunakiirgus on kõige levinum viis erinevate seadmete kaugjuhtimiseks. FIR-tehnoloogial põhinedes töötatakse välja ja toodetakse palju tooteid. Jaapanlased said siin suurepäraselt hakkama. Siin on vaid mõned näited, mis on populaarsed Jaapanis ja kogu maailmas:

• spetsiaalsed padjad ja küttekehad FIR;
• FIR-taldrikud kala ja köögiviljade värskena hoidmiseks pikka aega;
• keraamiline paber ja keraamika FIR;
• riidest FIR kindad, joped, turvatoolid;
• juuksuri FIR-kuivati, mis vähendab juuste kahjustusi;

Infrapuna reflektograafiat (kunsti konserveerimist) kasutatakse maalide uurimiseks, mis aitab paljastada aluskihte ilma struktuuri hävitamata. See tehnika aitab paljastada kunstniku joonistuse all peidetud detailid.

Nii tehakse kindlaks, kas praegune maal on originaalkunstiteos või lihtsalt professionaalselt tehtud koopia. Samuti määratakse kindlaks kunstiteoste restaureerimistöödega kaasnevad muudatused.

IR-kiired: mõju inimeste tervisele

Päikesevalguse kasulik mõju inimeste tervisele on teaduslikult tõestatud. Küll aga liigne kokkupuude päikesekiirgus potentsiaalselt ohtlik. Päikesevalgus sisaldab ultraviolettkiiri, mille toimel põleb inimkeha nahk.

Samal ajal pakub kaug-infrapuna kõiki loodusliku päikesevalguse tervisega seotud eeliseid. See välistab täielikult päikesekiirguse ohtliku mõju.

Rakendades IR-kiire taasesitamise tehnoloogiat, täielikku temperatuuri reguleerimist (), saavutatakse piiramatu päikesevalgus. Kuid see pole veel kõik teadaolevad faktid Infrapunakiirguse eelised:

• Kaug-infrapunakiired tugevdavad kardiovaskulaarsüsteemi, stabiliseerivad südame löögisagedust, suurendavad südame väljundit, alandades samal ajal diastoolset vererõhku.
• Südame-veresoonkonna funktsiooni stimuleerimine infrapunavalgusega on ideaalne viis normaalse kardiovaskulaarsüsteemi säilitamiseks. Seal on Ameerika astronautide kogemus pikal kosmoselennul.
• Kaug-infrapuna-IR-kiired, mille temperatuur on üle 40 °C, nõrgendavad ja lõpuks tapavad vähirakke. Seda fakti on kinnitanud Ameerika Vähiliit ja Riiklik Instituut vähk.
• Infrapunasauna kasutatakse sageli Jaapanis ja Koreas (hüpertermiateraapia või Waon-teraapia) südame-veresoonkonna haiguste, eriti kroonilise südamepuudulikkuse ja perifeersete arterite haiguste raviks.
• Ajakirjas Neuropsychiatric Disease and Treatment avaldatud uurimistulemused näitavad, et infrapunakiired on "meditsiiniline läbimurre" traumaatilise ajukahjustuse ravis.
• Infrapunasaun on väidetavalt seitse korda tõhusam kehast eemaldamiseks raskemetallid, kolesterool, alkohol, nikotiin, ammoniaak, väävelhape ja muud toksiinid.
• Lõpuks tuli esikohale FIR-teraapia Jaapanis ja Hiinas tõhusaid viise astma, bronhiidi, külmetushaiguste, gripi, sinusiidi ravi. Märgitakse, et FIR-teraapia eemaldab põletiku, turse, limaskestade ummistused.

Infrapunavalgus ja eluiga 200 aastat

Infrapunakiirgus- elektromagnetkiirgus, mis hõivab spektripiirkonna nähtava valguse punase otsa (lainepikkusega λ = 0,74 mikronit ja sagedusega 430 THz) ja mikrolaine raadiokiirguse (λ ~ 1-2 mm, sagedus 300 GHz) vahel.

Kogu infrapunakiirguse ulatus on tinglikult jagatud kolmeks piirkonnaks:

Selle vahemiku pikalainelist serva eristatakse mõnikord eraldi vahemikuna. elektromagnetlained- terahertskiirgus (submillimeetri kiirgus).

Infrapunakiirgust nimetatakse ka "soojuskiirguseks", kuna kuumutatud objektide infrapunakiirgust tajub inimese nahk soojustundena. Sel juhul sõltuvad keha poolt kiiratavad lainepikkused küttetemperatuurist: mida kõrgem on temperatuur, seda lühem on lainepikkus ja suurem kiirgusintensiivsus. Absoluutselt musta keha emissioonispekter suhteliselt madalatel (kuni mitu tuhat kelvinit) temperatuuridel asub peamiselt selles vahemikus. Infrapunakiirgust kiirgavad ergastatud aatomid või ioonid.

Entsüklopeediline YouTube

1 / 3

✪ 36 Infrapuna- ja ultraviolettkiirgust Elektromagnetlainete skaala

✪ Füüsikakatsed. Infrapunakiirguse peegeldus

✪ Elektriküte (infrapunaküte). Millist küttesüsteemi valida?

Subtiitrid

Avastuslugu ja üldised omadused

Infrapunakiirguse avastas 1800. aastal inglise astronoom W. Herschel. Tegeledes Päikese uurimisega, otsis Herschel võimalust vähendada vaatluste tegemiseks kasutatava instrumendi kuumenemist. Kasutades termomeetreid nähtava spektri erinevate osade mõju määramiseks, leidis Herschel, et "maksimaalne soojus" on küllastunud punase värvi taga ja võib-olla "nähtava murdumise taga". See uuring tähistas infrapunakiirguse uurimise algust.

Varem olid infrapunakiirguse laboratoorsed allikad eranditult hõõguvad kehad või gaasides leiduvad elektrilahendused. Nüüd on tahkis- ja molekulaargaaslaserite baasil loodud kaasaegsed reguleeritava või fikseeritud sagedusega infrapunakiirguse allikad. Kiirguse registreerimiseks lähiinfrapuna piirkonnas (kuni ~1,3 μm) kasutatakse spetsiaalseid fotoplaate. Fotoelektrilistel detektoritel ja fototakistitel on laiem tundlikkusvahemik (kuni umbes 25 mikronit). Kaug-infrapunapiirkonna kiirgust registreerivad bolomeetrid - infrapunakiirguse kuumenemise suhtes tundlikud detektorid.

IR-seadmete leiud lai rakendus kuidas sisse sõjavarustus(näiteks rakettide juhtimiseks) ja tsiviilotstarbel (näiteks kiudoptilistes sidesüsteemides). IR-spektromeetrite optilised elemendid on kas läätsed ja prismad või difraktsioonivõred ja peeglid. Vältimaks kiirguse neeldumist õhus, toodetakse kaug-IR spektromeetrid vaakumversioonis.

Kuna infrapunaspektrid on seotud molekuli pöörlemis- ja vibratsiooniliikumisega, samuti aatomite ja molekulide elektrooniliste üleminekutega, võimaldab IR-spektroskoopia oluline teave aatomite ja molekulide struktuuri kohta, samuti kristallide ribastruktuuri kohta.

Infrapuna ribad

Objektid kiirgavad tavaliselt infrapunakiirgust kogu lainepikkuse spektri ulatuses, kuid mõnikord pakub huvi ainult piiratud spektri piirkond, kuna andurid koguvad tavaliselt kiirgust ainult teatud ribalaiuse piires. Seega jagatakse infrapuna leviala sageli väiksemateks vahemikeks.

Tavaline jaotusskeem

Kõige tavalisem jaotus väiksemateks vahemikeks on järgmine:

CIE skeem

Rahvusvaheline valgustuskomisjon Rahvusvaheline valgustuse komisjon ) soovitab infrapunakiirgust jagada kolme rühma:

• IR-A: 700 nm - 1400 nm (0,7 µm - 1,4 µm)
• IR-B: 1400 nm - 3000 nm (1,4 µm - 3 µm)
• IR-C: 3000 nm - 1 mm (3 µm - 1000 µm)

ISO 20473 skeem

soojuskiirgus

Soojuskiirgus ehk kiirgus on energia ülekandmine ühelt kehalt teisele elektromagnetlainete kujul, mida kehad oma siseenergia tõttu kiirgavad. Soojuskiirgus on peamiselt spektri infrapunapiirkonnas vahemikus 0,74 mikronit kuni 1000 mikronini. Iseloomulik omadus kiirgussoojusülekanne seisneb selles, et seda saab läbi viia kehade vahel, mis ei asu mitte ainult mis tahes keskkonnas, vaid ka vaakumis. Soojuskiirguse näide on hõõglambi valgus. Absoluutselt musta keha kriteeriumidele vastava objekti soojuskiirgusvõimsust kirjeldab Stefan-Boltzmanni seadus. Kehade kiirgus- ja neeldumisvõimete suhet kirjeldab Kirchhoffi seadus kiirgus . Soojuskiirgus on üks kolmest soojusenergia ülekande elementaarsest liigist (lisaks soojusjuhtivusele ja konvektsioonile). Tasakaalukiirgus on soojuskiirgus, mis on ainega termodünaamilises tasakaalus.

Rakendus

Öönägemisseade

Nähtamatu infrapunapildi visualiseerimiseks on mitu võimalust:

• Kaasaegsed pooljuhtvideokaamerad on lähi-infrapuna suhtes tundlikud. Värvivigade vältimiseks on tavalised koduvideokaamerad varustatud spetsiaalse filtriga, mis lõikab ära IR-pildi. Turvasüsteemide kaameratel sellist filtrit reeglina pole. Öösel pole aga looduslikke lähi-IR allikaid, nii et ilma kunstliku valgustuseta (näiteks infrapuna LED-id) ei näita sellised kaamerad midagi.
• Pildivõimendi toru – vaakumfotoelektrooniline seade, mis võimendab valgust nähtavas spektris ja lähiinfrapunases valguses. Sellel on kõrge tundlikkus ja see suudab anda pildi väga väheses valguses. Need on ajalooliselt esimesed öövaatlusseadmed, mida kasutatakse laialdaselt ja mis on praegu odavates öövaatlusseadmetes. Kuna need töötavad ainult lähi-IR-s, vajavad nad, nagu ka pooljuhtvideokaamerad, valgustust.
• Bolomeeter - termoandur. Tehniliste nägemissüsteemide ja öövaatlusseadmete bolomeetrid on tundlikud lainepikkuste vahemikus 3..14 mikronit (mid-IR), mis vastab 500 kuni -50 kraadi Celsiuse järgi kuumutatud kehade kiirgusele. Seega ei vaja bolomeetrilised seadmed välist valgustust, mis registreerivad objektide endi kiirgust ja loovad pildi temperatuuride erinevusest.

termograafia

Infrapuna termograafia, termopildistamine või termovideo on teaduslikul viisil termogrammi saamine - pilt infrapunakiirtes, mis näitab pilti temperatuuriväljade jaotusest. Termograafilised kaamerad ehk termokaamerad tuvastavad elektromagnetilise spektri infrapunavahemikus (umbes 900-14000 nanomeetrit ehk 0,9-14 µm) kiirgust ja loovad selle kiirguse põhjal pilte, mis võimaldavad määrata ülekuumenenud või ülejahtunud kohti. Kuna infrapunakiirgust kiirgavad kõik objektid, millel on temperatuur, siis Plancki musta keha kiirguse valemi järgi võimaldab termograafia "näha" keskkonda nii nähtava valgusega kui ka ilma. Objekti kiirgava kiirguse hulk suureneb selle temperatuuri tõustes, seega võimaldab termograafia näha temperatuuride erinevusi. Kui vaatame läbi termokaamera, on soojad objektid paremini nähtavad kui ümbritseva õhu temperatuurini jahutatud esemed; inimesi ja soojaverelisi loomi on kergem näha keskkond nii päeval kui öösel. Sellest tulenevalt võib termograafia kasutamise propageerimise kanda sõjaväe ja julgeolekuteenistuste arvele.

infrapuna kodustamine

Infrapuna suunamispea – suunamispea, mis töötab kinnipüütud sihtmärgi poolt kiiratavate infrapunalainete püüdmise põhimõttel. See on optilis-elektrooniline seade, mis on loodud sihtmärgi tuvastamiseks ümbritseval taustal ja püüdmissignaali väljastamiseks automaatsele sihikuseadmele (APU), samuti mõõtmiseks ja signaali väljastamiseks autopiloodile. nurkkiirus vaatejooned.

Infrapuna kütteseade

Andmete ülekanne

Infrapuna-LED-de, laserite ja fotodioodide levik võimaldas luua nende põhjal juhtmevaba optilise andmeedastusmeetodi. AT arvutitehnoloogia kasutatakse tavaliselt arvutite ühendamiseks välisseadmetega (IrDA liides) Erinevalt raadiokanalist on infrapunakanal elektromagnetiliste häirete suhtes tundetu ja see võimaldab seda kasutada tööstuslikes tingimustes. Infrapunakanali puuduste hulka kuulub vajadus seadmete optiliste akende järele, seadmete õige suhteline orientatsioon, madalad kiirused edastus (tavaliselt ei ületa 5-10 Mbit/s, kuid infrapunalaserite kasutamisel oluliselt rohkem suured kiirused). Lisaks ei ole tagatud teabe edastamise saladus. Nähtavuse tingimustes võib infrapunakanal pakkuda sidet mitme kilomeetri kaugusele, kuid kõige mugavam on sellega ühendada samas ruumis asuvaid arvuteid, kus ruumi seintelt peegeldumine tagab stabiilse ja töökindla ühenduse. Kõige loomulikum topoloogia tüüp on siin "siin" (see tähendab, et kõik abonendid võtavad edastatud signaali samaaegselt vastu). Infrapunakanalit ei saanud laialdaselt kasutada, see asendati raadiokanaliga.

Hoiatussignaalide vastuvõtmiseks kasutatakse ka soojuskiirgust.

Pult

Infrapunadioode ja fotodioode kasutatakse laialdaselt kaugjuhtimispultides, automaatikasüsteemides, turvasüsteemides, mõnes Mobiiltelefonid(infrapunaport) jne. Infrapunakiired ei hajuta inimese tähelepanu tema nähtamatuse tõttu.

Huvitaval kombel on kodumajapidamises kasutatava kaugjuhtimispuldi infrapunakiirgust digikaamera abil lihtne tabada.

Ravim

Meditsiinis enim kasutatud infrapunakiirgust leidub erinevates verevooluandurites (PPG).

Laialt levinud pulsisageduse (HR, HR - Heart Rate) ja vere hapnikuküllastuse (Sp02) mõõturid kasutavad rohelisi (pulsi jaoks) ning punaseid ja infrapunaseid (SpO2) kiirguse LED-e.

Infrapuna laserkiirgust kasutatakse DLS (Digital Light Scattering) tehnikas pulsisageduse ja verevoolu omaduste määramiseks.

Infrapunakiirgust kasutatakse füsioteraapias.

Pikalainelise infrapunakiirguse mõju:

• Vereringe stimuleerimine ja parandamine.Pikalainelise infrapunakiirgusega nahal kokkupuutel naha retseptorid ärrituvad ning hüpotalamuse reaktsiooni tõttu lõdvestuvad veresoonte silelihased, mille tulemusena veresooned laienevad.
• Ainevahetusprotsesside parandamine. Infrapunakiirguse termiline efekt stimuleerib aktiivsust raku tasandil, parandab neuroregulatsiooni ja ainevahetuse protsesse.

Toidu steriliseerimine

Infrapunakiirguse abil steriliseeritakse toiduained desinfitseerimise eesmärgil.

toidutööstus

IR-kiirguse kasutamise eripära Toidutööstus on võimalus elektromagnetlaine tungimiseks sellistesse kapillaarpoorsetesse toodetesse nagu teravili, teravili, jahu jne kuni 7 mm sügavusele. See väärtus sõltub pinna iseloomust, struktuurist, materjali omadustest ja kiirguse sageduskarakteristikust. Teatud sagedusvahemikuga elektromagnetlainel on tootele mitte ainult termiline, vaid ka bioloogiline mõju, see aitab kiirendada biokeemilisi muundumisi bioloogilistes polümeerides (

Infrapunakiirgus (IR) on elektromagnetilise kiirguse vorm, mis hõivab nähtava punase valguse (INFRARED: BELOW red) ja lühilaine raadiokiirguse vahelise spektrivahemiku. Need kiired tekitavad soojust ja on teaduses tuntud kui termilised lained. Need kiired tekitavad soojust ja on teaduses tuntud kui termilised lained.

Kõik kuumutatud kehad kiirgavad infrapuna-uuringut, sealhulgas inimkeha ja Päike, mis sel viisil soojendab meie planeeti koos teiega, andes elu kõigile sellel elavatele asjadele. Soojus, mida tunneme lõkke või kamina, küttekeha või sooja asfalti lõkkest – kõik see on infrapunakiirte tagajärg.

Kogu infrapunakiirguse spekter jaguneb tavaliselt kolmeks põhivahemikuks, mis erinevad pika lainepikkuse poolest:

• Lühilaine, pika lainega λ = 0,74-2,5 mikronit;
• Kesklaine, pika lainega λ = 2,5-50 mikronit;
• Pikalaineline, pika lainega λ = 50-2000 mikronit.

Lähi- või muidu lühilainelised infrapunakiired ei ole üldse kuumad, tegelikult me ​​isegi ei tunne neid. Neid laineid kasutatakse näiteks telerite pultides, automaatikasüsteemides, turvasüsteemides jne. Nende sagedus on suurem ja vastavalt ka nende energia kõrgem kui kaugetel (pikkadel) infrapunakiirtel. Kuid mitte sellisel tasemel, et see kahjustaks keha. Soojus hakkab tekkima keskmistel infrapuna lainepikkustel ja me juba tunneme nende energiat. Infrapunakiirgust nimetatakse ka "termiliseks" kiirguseks, kuna kuumutatud objektide kiirgust tajub inimese nahk soojustundena. Sel juhul sõltuvad keha poolt kiiratavad lainepikkused küttetemperatuurist: mida kõrgem on temperatuur, seda lühem on lainepikkus ja suurem kiirgusintensiivsus. Näiteks allikas lainepikkusega 1,1 µm vastab sulametallile ja allikas lainepikkusega 3,4 µm vastab metallile valtsimise, sepistamise lõpus.

Meie jaoks pakub huvi spekter lainepikkusega 5–20 mikronit, kuna just selles vahemikus langeb üle 90% infrapunaküttesüsteemide kiirgusest, mille kiirgustiik on 10 mikronit. On väga oluline, et just sellel sagedusel kiirgab inimkeha ise 9,4 mikroni suuruseid infrapunalaineid. Seega tajub inimkeha igasugust antud sagedusega kiirgust seotuna ning sellel on kasulik ja veelgi enam tervendav toime.

Sellise infrapunakiirguse mõjul kehale tekib "resonantsneeldumise" efekt, mida iseloomustab välise energia aktiivne neeldumine kehas. Selle tulemusena võib täheldada hemoglobiini taseme tõusu inimesel, ensüümide ja östrogeenide aktiivsuse tõusu, üldises tulemuses - inimese elutegevuse stimuleerimist.

Infrapunakiirguse mõju inimkeha pinnale, nagu me juba ütlesime, on kasulik ja pealegi meeldiv. Pidage meeles esimest päikselised päevad kevade alguses, kui pärast pikka ja pilvist talve lõpuks päike välja tuli! Tunnete, kuidas see meeldivalt ümbritseb teie naha, näo, peopesade valgustatud ala. Kindaid ja mütsi enam kanda ei taha, vaatamata “mugavaga” võrreldes üsna madalale temperatuurile. Kuid niipea, kui ilmub väike pilv, kogeme sellise meeldiva tunde katkemisest kohe käegakatsutavat ebamugavust. See on just see kiirgus, millest meil kogu talve jooksul nii palju puudust tundus, kui Päike pikka aega puudus ja me, tahes-tahtmata, oma "infrapunaposti" kandsime.

Infrapunakiirgusega kokkupuute tagajärjel võite jälgida:

• Ainevahetuse kiirenemine kehas;
• Nahakoe taastamine;
• Vananemisprotsessi aeglustamine;
• Liigse rasva eemaldamine kehast;
• Inimese motoorse energia vabastamine;
• organismi antimikroobse resistentsuse suurendamine;
• taimekasvu aktiveerimine

ja paljud paljud teised. Lisaks kasutatakse infrapunakiirgust füsioteraapias paljude haiguste, sealhulgas vähi raviks, kuna see soodustab kapillaaride laienemist, stimuleerib verevoolu veresoontes, parandab immuunsust ja annab üldise ravitoime.

Ja see pole sugugi üllatav, sest see kiirgus on meile looduse poolt antud soojuse, elu ülekandmiseks kõigile elusolenditele, kes seda soojust ja mugavust vajavad, minnes mööda tühjast ruumist ja õhust kui vahendajatest.

1800. aastal teatas teadlane William Herschel oma avast Londoni Kuningliku Seltsi koosolekul. Ta mõõtis temperatuuri väljaspool spektrit ja leidis suure küttejõuga nähtamatud kiired. Katse viis ta läbi teleskoobi valgusfiltrite abil. Ta märkas, et need neelavad erineval määral päikesekiirte valgust ja soojust.

30 aasta pärast tõestati vaieldamatult nähtava päikesespektri punase osa taga asuvate nähtamatute kiirte olemasolu. Prantsuse Becquerel nimetas seda kiirgust infrapunaseks.

IR-kiirguse omadused

Infrapunakiirguse spekter koosneb üksikutest joontest ja ribadest. Kuid see võib olla ka pidev. Kõik sõltub infrapunakiirte allikast. Teisisõnu, see on oluline kineetiline energia või aatomi või molekuli temperatuur. Perioodilise tabeli mis tahes element teatud tingimustel erinevad temperatuurid Sellel on erinevaid omadusi.

Näiteks ergastatud aatomite infrapunaspektritel on kimbu, tuuma suhtelise puhkeoleku tõttu, IR-spektrid rangelt joontega. Ja ergastatud molekulid on triibulised, juhuslikult paiknevad. Kõik ei sõltu ainult iga aatomi oma lineaarsete spektrite superpositsioonimehhanismist. Aga ka nende aatomite vastastikmõjust.

Temperatuuri tõustes muutub keha spektraalne omadus. Seega kiirgavad kuumutatud tahked ained ja vedelikud pidevat infrapunaspektrit. Temperatuuridel alla 300°C kuumeneb kiirgus tahke keha täielikult infrapuna piirkonnas. Temperatuurivahemikust sõltub nii IR-lainete uurimine kui ka nende olulisemate omaduste rakendamine.

Infrapunakiirte peamised omadused on kehade neeldumine ja edasine kuumutamine. Soojusülekande põhimõte infrapuna kütteseadmed erinevad konvektsiooni või soojusjuhtivuse põhimõtetest. Kuumade gaaside voos olles kaotab objekt teatud koguse soojust seni, kuni selle temperatuur on kuumutatud gaasi temperatuurist madalam.

Ja vastupidi: kui infrapunakiirgurid kiiritavad objekti, ei tähenda see, et selle pind seda kiirgust neelab. Samuti võib see peegeldada, neelata või edastada kiiri kadudeta. Peaaegu alati neelab kiiritatud objekt osa sellest kiirgusest, peegeldab osa ja edastab osa.

Mitte kõik helendavad objektid või kuumutatud kehad ei kiirga infrapunalaineid. Näiteks, luminofoorlambid või gaasipliidi leegil sellist kiirgust pole. Luminofoorlampide tööpõhimõte põhineb hõõgumisel (fotoluminestsentsil). Selle spekter on kõige lähedasem päevavalgusele, valge valgus. Seetõttu pole selles peaaegu üldse IR-kiirgust. Ja gaasipliidi leegi suurim kiirgusintensiivsus langeb lainepikkusele sinine värv. Loetletud kuumutatud kehades on infrapunakiirgus väga nõrk.

On ka aineid, mis on nähtavale valgusele läbipaistvad, kuid ei suuda infrapunakiiri läbi lasta. Näiteks mitme sentimeetri paksune veekiht ei lase läbi infrapunakiirgust, mille lainepikkus on üle 1 mikroni. Samal ajal suudab inimene palja silmaga eristada allosas olevaid objekte.

Infrapunakiirgurite tööpõhimõtte mõistmiseks on vaja mõista nende olemust füüsiline nähtus nagu infrapunakiirgus.

Infrapuna vahemik ja lainepikkus

Infrapunakiirgus on teatud tüüpi elektromagnetiline kiirgus, mis hõivab elektromagnetlainete spektris vahemikus 0,77 kuni 340 mikronit. Sel juhul loetakse vahemikku 0,77–15 mikronit lühilaineks, 15–100 mikronit kesklaineks ja 100–340 mikronit pikalaineks.

Spektri lühilainepikkusega osa külgneb nähtav valgus ja pikklaine sulandub ülilühikeste raadiolainete piirkonnaga. Seetõttu on infrapunakiirgusel nii nähtava valguse omadused (levib sirgjooneliselt, peegeldub, murdub nagu nähtav valgus) kui ka raadiolainete omadused (võib läbida mõningaid materjale, mis on nähtava kiirguse suhtes läbipaistmatud).

Infrapunakiirgurid pinnatemperatuuriga 700 C kuni 2500 C on lainepikkusega 1,55-2,55 mikronit ja neid nimetatakse "valguseks" - need on lainepikkuselt nähtavale valgusele lähemal, madalama pinnatemperatuuriga emitterid on pikema lainepikkusega ja neid nimetatakse " tume".

Infrapunakiirguse allikad

Üldiselt kiirgab iga teatud temperatuurini kuumutatud keha soojusenergia elektromagnetlainete spektri infrapunapiirkonnas ja suudab seda energiat kiirgussoojusülekande kaudu teistele kehadele üle kanda. Energia ülekanne toimub kehalt, millel on rohkem kõrge temperatuur madalama temperatuuriga kehale, samas kui erinevad kehad neil on erinev kiirgus- ja neeldumisvõime, mis sõltuvad kahe keha olemusest, nende pinna seisundist jne.

Elektromagnetkiirgusel on kvantfootoni iseloom. Ainega suhtlemisel neeldub footon aine aatomites, kandes neile üle oma energia. Sel juhul suureneb aine molekulides olevate aatomite soojusvibratsiooni energia, s.o. kiirgusenergia muundatakse soojuseks.

Kiirguskütte olemus seisneb selles, et põleti, olles kiirgusallikas, tekitab, moodustub ruumis ja suunab soojuskiirgust küttetsooni. See satub ümbritsevatele konstruktsioonidele (põrand, seinad), tehnoloogilistele seadmetele, kiirgustsoonis olevatele inimestele, neeldub nende poolt ja soojendab neid. Pindadele, riietele ja inimese nahale neelduv kiirgusvoog loob termilise mugavuse ilma ümbritseva õhu temperatuuri tõstmata. Köetavate ruumide õhku, jäädes küll infrapunakiirgusele praktiliselt läbipaistvaks, soojendatakse "teisese soojusega", s.o. konvektsioon kiirgusega kuumutatud struktuuridelt ja objektidelt.

Infrapunakiirguse omadused ja rakendused

On kindlaks tehtud, et infrapunakiirguse soojendamise mõju avaldab inimesele kasulikku mõju. Kui soojuskiirgust lainepikkusega üle 2 mikroni tajub peamiselt nahk, mille sees juhitakse tekkivat soojusenergiat, siis kuni 1,5 mikroni lainepikkusega kiirgus tungib läbi naha pinna, soojendab seda osaliselt, jõuab võrku. veresooni ja tõstab otseselt vere temperatuuri. Teatud soojusvoo intensiivsuse juures tekitab selle mõju meeldiva termilise tunde. Kiirgusküttega annab inimkeha ära enamus liigne soojus konvektsiooni teel ümbritsevasse õhku, millel on rohkem madal temperatuur. Sellel soojusülekande vormil on värskendav mõju ja positiivne mõju heaolule.

Meie riigis on infrapunakütte tehnoloogiat uuritud alates 30ndatest aastatest põllumajandus samuti tööstusele.

Läbiviidud biomeditsiinilised uuringud on võimaldanud tuvastada, et infrapunaküttesüsteemid vastavad paremini loomakasvatushoonete spetsiifikale kui konvektiivsed kesk- või õhkküttesüsteemid. Esiteks tänu sellele, et infrapunaküttega temperatuur sisepinnad piirded, eriti põrand, ületab ruumi õhutemperatuuri. See tegur mõjutab soodsalt loomade soojuslikku tasakaalu, välistades intensiivsed soojuskadud.

Infrapunasüsteemid, mis töötavad koos looduslike ventilatsioonisüsteemidega, tagavad vähendamise suhteline niiskusõhk standardväärtustele (seafarmides ja vasikatel kuni 70-75% ja alla selle).

Nende süsteemide töö tulemusena saavutavad ruumide temperatuuri- ja niiskustingimused soodsad parameetrid.

Põllumajandushoonete kiirgusküttesüsteemide kasutamine võimaldab mitte ainult luua vajalikud tingimused mikrokliima, vaid ka tootmise intensiivistamiseks. Paljudes Baškiiria taludes (Lenini-nimeline kolhoos, Nurimanovi-nimeline kolhoos) on järglaste arv pärast infrapunakütte kasutuselevõttu (suurenenud poegimisaeg aastal) oluliselt kasvanud. talvine periood 4 korda), kasvas noorloomade ohutus (72,8%-lt 97,6%-le).

Praeguseks on Cheboksary äärelinnas asuvas Chuvash Broileri ettevõttes paigaldatud infrapuna küttesüsteem, mis on töötanud ühe hooaja. Talvise miinimumtemperatuuri -34-36 C perioodil töötas farmi juhtide sõnul süsteem tõrgeteta ja andis 48 päeva jooksul vajalikku soojust linnuliha kasvatamiseks (väljas pidamiseks). Praegu kaaluvad nad teiste linnumajade infrapunasüsteemidega varustamist.