Для чого використовується інфрачервоне випромінювання?

Одним із застосувань інфрачервоного випромінювання є прилади нічного бачення, що реєструють теплове випромінювання предметів оточення і перетворюють його у видиме зображення. У військовій техніці інфрачервоні промені використовуються також для наведення ракет на теплове випромінювання літаків і гелікоптерів.

Як впливає інфрачервоного випромінювання на організм людини?

С) Короткохвильове інфрачервоне випромінювання, на відміну від довгохвильового інфрачервоного випромінювання, може викликати почервоніння шкіри в місці опромінення. Причина цього в тому, що капілярні судини розширюються, посилюється кровообіг. Кеш

Що може бути джерелом інфрачервоного випромінювання?

Джерелом інфрачервоного випромінювання є будь-яке тіло, температура поверхні якого перевищує температуру абсолютного нуля (-273 К). Спектральний склад випромінювань інфрачервоного діапазону залежить від температури поверхні тіла. Чим вища температура тіла, тим коротша довжина випромінюваної електромагнітної хвилі.

Що таке інфрачервоне випромінювання

Де використовують інфрачервоне випромінювання

2.6.1. Інфрачервоне випромінювання

До інфрачервоних випромінювань належать електромагнітні випромінювання (ЕМВ) невидимої частини спектра, що знаходяться в діапазоні довжини хвилі л 780 нм…1000 нм.

Джерелом інфрачервоного випромінювання є будь-яке тіло, температура поверхні якого перевищує температуру абсолютного нуля (-273 К). Спектральний склад випромінювань інфрачервоного діапазону залежить від температури поверхні тіла. Чим вища температура тіла, тим коротша довжина випромінюваної електромагнітної хвилі. Вплив інфрачервоного випромінювання на людину залежить від довжини хвилі, що випромінюється, й від глибини проникнення променів. В залежності від цього інфрачервоне випромінювання поділяють на три ділянки:

А – ближня (короткохвильова), яка характеризується високою проникністю крізь шкіру;

В – середня (середньохвильова) – поглинається шарами дерми та підшкірною жировою тканиною;

С – далека (довгохвильова) – поглинається епідермісом.

Інфрачервоне випромінювання, що потрапляє на тіло людини, впливає, перш за все, на незахищені його ділянки (обличчя, руки, шию, груди, очі). Основним його проявом є тепло, яке проникає на деяку глибину в тканини. Тіло людини може витримувати інфрачервоне випромінювання певної густини потоку енергії, яка вимірюється в Вт/м 2 . Так, за густини потоку випромінювання величиною 280 – 260 Вт/м 2 відчувається ледь помітне тепло, яке людський організм може витримувати тривалий час без будь-яких змін у його функціональному стані. За густини потоку випромінювання величиною 560 – 1050 Вт/м 2 настає межа, коли людина не витримує дію інфрачервоного випромінювання.

Довгохвильові ІЧ випромінювання поглинаються в епідермісі, а короткохвильові – в шарах дерми і підшкірній жировій клітковині. Дія ІЧ випромінювань у разі поглинання їх у різних шарах шкіри зводиться до нагрівання останньої. В такому випадку збільшується обмін речовин, збільшується вміст натрію і фосфору в крові, зменшується число лейкоцитів, відбувається поляризація шкіри людини. ІЧ випромінювання впливає на функціональний стан центральної нервової системи, призводить до змін у серцево-судинній системі, частішає пульс і дихання, підвищується температура тіла, підсилюється потовиділення. ІЧ випромінювання діють на слизову оболонку очей, кришталик і можуть привести до патологічних змін в органах зору: помутніння рогівки і кришталика, кон'юнктивіту, опіку сітківки. Найбільш тяжкі ураження зумовлюються короткими ІЧ випромінюваннями. У разі інтенсивного впливу цих випромінювань на непокриту голову може статися так званий сонячний удар – головний біль, запаморочення, частішання пульсу і дихання, непритомність, порушення координації рухів, ураження мозкових тканин аж до менінгіту й енцефаліту.

У разі тривалого перебуванні в зоні ІЧ випромінювань відбувається порушення теплового балансу в організмі. Порушується робота терморегулюючого апарату, підсилюється діяльність серцево-судинної і дихальної систем, підсилюється потовиділення, відбувається втрата потрібних організму солей. Втрата організмом солей позбавляє кров здатності утримувати воду, що призводить до швидкого виділення з організму знову випитої рідини. Порушення теплового балансу викликає захворювання, що називається гіпотермією. Температура в цьому випадку може досягати 40 0 (температура живої людини 26- 43 0 С) із запамороченнями, частішанням пульсу і дихання, втратою свідомості, зміною зорового відчуття. При систематичних перегріваннях підвищується сприйнятливість до застуд. Спостерігається зниження уваги, підвищується стомлюваність, знижується продуктивність праці.

Інтенсивність інфрачервоного випромінювання характеризується густиною потоку енергії, яка визначається за формулами:

; (2.71) , (2.72)

де Q – густина потоку енергії, Вт/м 2 ; S – площа випромінювання, м 2 ; T – температура поверхні випромінювання, К ; l – відстань від джерела випромінювання, м ; A – константа (для шкіри людини та бавовняної тканини А = 85; для сукна А = 110).

Нормована допустима густина потоку енергії інфрачервоного випромінювання на робочому місці залежить від ділянки випромінювання.

Для ділянки А нормована густина потоку енергії не повинна перевищувати 100 Вт/м 2 при опроміненні 50 % тіла i більше.

Для ділянки В – 120 Вт/м 2 при опроміненні поверхні тіла в межах 25 – 50 %.

Для ділянки С – 150 Вт/м 2 , якщо опромінюється не більше 25 % поверхні тіла. Нормами передбачено тривалість опромінення, перерв, які залежать від густини потоку опромінення.

Нормування ІЧ випромінювань

Інтенсивність ІЧ радіації необхідно вимірювати на робочих місцях або у робочій зоні поблизу джерела випромінювання. Нормування ІЧ випромінювань здійснюється згідно санітарних норм ДСН 3.3.6.042-99, ГОСТ 12.4.123-83. Припустима тривалість дії ІЧ на людину наведена у таблиці 2.22.

Теплова радіація з густиною випромінювання 560-1050 Вт/м 2 є межею, яка переноситися людиною. Згідно діючим санітарним нормам допустима густина потоку ІЧ випромінювань не повинна перевищувати 350 Вт/м 2 . Інтенсивність теплового опромінення працюючих від нагрітих поверхонь технологічного устаткування, освітлювальних приладів та інсоляція від засклених огороджень не повинна перевищувати 35 Вт/м 2 – у разі опромінення 50% та більше поверхні тіла, 70 Вт/м 2 – при величині опромінюваної поверхні від 25 до 50%, та 100 Вт/м 2 – при опроміненні не більше 25% поверхні тіла працюючого.

За наявності джерел з інтенсивністю 35 Вт/м 2 і більше температура повіт­ря на постійних робочих місцях не повинна перевищувати верхніх меж опти­мальних значень для теплого періоду року, на непостійних – верхніх меж допустимих значень для постійних робочих місць.

За наявності відкритих джерел випромінювання (нагрітий метал, скло, відкрите полум'я) допускається інтенсивність опромінення до 140 Вт/м 2 . Величина опромінюваної площі не повинна перевищувати 25% поверхні тіла працюючого з обов'язковим використанням індивідуальних засобів захисту (спецодяг, окуляри, щитки).

Для виміру густини потоку випромінювання на робочому місці застосовують актинометр (алюмінієва пластина, що має в шаховому порядку почорніння; термопари, приєднані до гальванометра). Для визначення спектральної інтенсивності випромінювань застосовують інфрачервоні спектрометри (ІЧС-10).

Захист від ІЧ випромінювань. Способи захисту від ІЧ випромінювань наступні: захист часом; захист відстанню; усунення джерела тепловиділень; теплоізоляція; екранування й охолодження гарячих поверхонь; індивідуальні засоби захисту.

Таблиця. 2.22 – Допустима тривалість дії на людину теплової радіації

Тривалість дії радіації, с

Теплова ізоляція є найефективнішим і найбільш економічним заходом щодо зменшення ІЧ випромінювання (зменшуються загальні тепловиділення), запобігання опіків, скорочення витрат палива. Згідно діючих СН температура нагрітих поверхонь устаткування та огороджень не повинна перевищувати 45 0 С. Застосовують також внутрішню теплоізоляцію – футеровку для зниження температур робочих поверхонь конструкцій й устаткування.

В залежності від принципу дії теплозахисні засоби поділяються на:

– тепловідбивні – металеві листи (сталь, алюміній, цинк, поліровані або покриті білою фарбою тощо) одинарні або подвійні; загартоване скло з плівковим покриттям; металізовані тканини; склотканини; плівковий матеріал та ін.;

– тепловбираючі – сталеві або алюмінієві листи або коробки з теплоізоляцією з азбестового картону, цегли, повсті, вермикулітових плит та інших теплоізоляторів; сталева сітка (одинарна або подвійна з загартованим силікатним склом); загартоване силікатне органічне скло та ін.;

– тепловідвідні – екрани водоохолоджувальні (з металевого листа або сітки з стікаючою водою), водяні завіси та ін.;

В залежності від особливостей технологічних процесів застосовують прозорі і напівпрозорі екрани.

Вибір теплозахисних засобів зумовлюється інтенсивністю та спектральним складом випромінювання, а також умовами технологічного процесу.

Теплозахисні екрани повинні забезпечувати нормовані величини опромінення працівників; бути зручними в експлуатації; не ускладнювати огляд, чищення та змащування агрегатів; гарантувати безпечну роботу з ним; бути міцними і зручними для виготовлення та монтажу; мати достатньо тривалий строк експлуатації; у процесі експлуатації зберігати ефективні теплозахисні якості.

Для зниження інтенсивності випромінювань від зовнішніх поверхонь застосовується водяне охолодження. Недолік методу – небезпека вибуху пароутворення у разі контакту води з рідкими або нагрітими матеріалами.

У разі неможливості технічними засобами забезпечити допустимі гігієнічні нормативи опромінення на робочих місцях використовуються засоби індивідуального захисту – спецодяг, спецвзуття, ЗІЗ для захисту голови, очей, обличчя, рук.

В залежності від призначення передбачаються такі ЗІЗ:

– для постійної роботи в гарячих цехах – спецодяг (костюм чоловічий повстяний), а під час ремонту гарячих печей та агрегатів – автономна система індивідуального охолодження в комплекті з повстяним костюмом;

– під час аварійних робіт – тепловідбиваючий комплект з металізованої тканини;

– для захисту ніг від теплового випромінювання, іскор і бризок роз­плавленого металу та контакту з нагрітими поверхнями – взуття шкіряне спеціальне для працюючих в гарячих цехах;

– для захисту рук від опіків – рукавиці суконні, брезентові, комбіновані з надолонниками з шкіри та спилку;

– для захисту голови від теплових опромінень, іскор та бризок металу – повстяний капелюх, захисна каска з підшоломником, каски текстолітові або з полікарбонату;

– для захисту очей та обличчя – щиток теплозахисний сталевара, з приладнаними до нього захисними окулярами із світлофільтрами, маски захисні з прозорим екраном, окуляри захисні козиркові з світлофільтрами.

Спецодяг повинен мати захисні властивості, які виключають можливість нагріву його внутрішніх поверхонь на будь-якій ділянці до температури 313 К (40°С) у відповідності зі спеціальними ДСТУ (ГОСТ 12.4.176-89, ГОСТ 12.4.016-87).

У виробничих приміщеннях, в яких на робочих місцях неможливо встановити регламентовані інтенсивності теплового опромінення працюючих через технологічні вимоги, технічну недосяжність або економічно обґрунтовану недоцільність, використовуються обдування, душування, водоповітряне душування і т. ін.

У разі теплового опромінення від 140 до 350 Вт/м 2 необхідно збільшувати на постійних робочих місцях швидкість руху повітря на 0,2 м/с за нормовані величини; у разі теплового опромінення, що перевищує 350 Вт/м 2 , доцільно застосовувати повітряне душування робочих місць, охолодження стін, підлоги, стелі, створення оазису; вживати підсолену воду (водний розчин 0.5% натрій хлориду). Застосовують раціональний питний режим, режим праці, гідропроцедури.

Інфрачервоне випромінювання в природі і технологіях

У цій статті ми розберемо, що представляє собою інфрачервоне випромінювання, які його особливості та сфера застосування.

Інфрачервоні датчики руху в охоронних системах

Інфрачервоне випромінювання широко використовується в сучасних охоронних системах. Зокрема, на його використанні заснована робота датчиків руху.

За допомогою піроприємника і мультілінз, датчики реагують на зміну інтенсивності теплового випромінювання в зоні їх дії. Коли об'єкт достатнього розміру і швидкості перетинає робочу зону датчика, він спрацьовує і подається сигнал на блок управління, наприклад, охоронної сигналізації або вимикача освітлення.

Що таке інфрачервоне випромінювання?

У 1800 році британський учений Гершель зауважив, що в спектрі сонячного випромінювання за межами червоного світла, невидимої оку частини спектра, термометром фіксується підвищена температура. Вона більша за ту, що показують термометри, які знаходяться збоку будинку. Так було зроблено відкриття інфрачервоного випромінювання. Воно являє собою електромагнітне випромінювання, яке знаходиться в спектрі між червоним світлом і короткохвильовим радіовипромінюванням.

Умовно інфрачервону частину спектру ділять на:

Інфрачервоне випромінювання випускається за рахунок внутрішньої енергії нагрітим тілом. Тобто, усі тіла, що мають температуру, випромінюють інфрачервоні промені. Наприклад, тварини і люди. Чим вище температура тіла, тим більше енергії передається шляхом випромінювання. Інфрачервоне випромінювання ще називають тепловим, оскільки передане від нагрітих предметів воно відчувається нашою шкірою як відчуття тепла. Варто відзначити, що інфрачервоні промені безпечні для організму людини, на відміну від рентгенівських, ультрафіолетових випромінювань, СВЧ.

Інфрачервоне випромінювання в живій природі

Деякі тварини здатні бачити інфрачервоне випромінювання, що допомагає їм у процесі добування їжі. Вражає уяву, як сови полюють у темряві на невеликих гризунів і за ніч виловлюють їх у великій кількості. Вчені з'ясували, що сови бачать тепло, яке випускає тіло їх жертв, ттобто інфрачервоне випромінювання. Очі їх добре вловлюють ці промені, недоступні для ока людини.

Є такі різновиди змій, які також можуть сприймати тепло, яке випромінюють тіла інших тварин. Наприклад, гримучі і ямкоголові змії відчувають тепло своєї жертви на великій відстані. Спеціальний орган розташований у них на морді, в крихітних ямках. На дні їх знаходиться мембрана, схожа на сітківку ока, що містить мікроскопічні терморецептори. Зони чутливості ямок перетинаються, що дає стереоскопічний ефект. Це дає можливість змії не тільки виявляти здобич, але і точно визначати відстань до неї. З високою швидкістю реакції вони реагують на тепловий сигнал. Так змії можуть переслідувати гризунів навіть в їх глибоких підземних норах. Доведено, що удави і пітони також мають термочутливих органи.

Таким же способом ловлять видобуток риби, що живуть на самому дні океану. Там панує глибока темрява і промені сонця туди не проникають. Деякі риби здатні бачити дальній червоне світло, наприклад, чорний Малаков. Також полюють піраньї в каламутних водах Амазонки. Відзначають цю здатність і у карасів, які мешкають у водоймах, густо порослих рослинністю. Виявлені і інші тварини, наділені інфрачервоним «зором» — черепахи і кальмари.

Зараз інфрачервоне випромінювання знайшло широке застосування і в медицині — хірургії, стоматології, фізіопроцедурах.