Infračervené žiarenie je prirodzená forma žiarenia. Každý človek je mu denne vystavený. Obrovská časť energie Slnka prichádza na našu planétu vo forme infračervených lúčov. V modernom svete však existuje veľa zariadení, ktoré využívajú infračervené žiarenie. Na ľudský organizmus môže pôsobiť rôznymi spôsobmi. Do veľkej miery to závisí od typu a účelu použitia týchto zariadení.
Čo je to
Infračervené žiarenie, alebo IR lúče, je typ elektromagnetického žiarenia, ktoré zaberá spektrálnu oblasť od červeného viditeľného svetla (ktoré sa vyznačuje vlnovou dĺžkou 0,74 mikrónov) až po krátkovlnné rádiové žiarenie (s vlnovou dĺžkou 1 -2 mm). Toto je pomerne veľká oblasť spektra, takže sa ďalej delí na tri oblasti:
- blízko (0,74 – 2,5 µm);
- stredné (2,5 – 50 mikrónov);
- ďaleko (50 – 2000 mikrónov).
História objavov
V roku 1800 urobil vedec z Anglicka W. Herschel pozorovanie, že v neviditeľnej časti slnečného spektra (mimo červeného svetla) teplota teplomera stúpa. Následne bola dokázaná podriadenosť infračerveného žiarenia zákonom optiky a bol urobený záver o jeho vzťahu k viditeľnému svetlu.
Vďaka práci sovietskej fyziky A. A. Glagolevovej-Arkaďjevovej, ktorá v roku 1923 prijímala rádiové vlny s λ=80 μm (IR rozsah), bola existencia kontinuálneho prechodu od viditeľného žiarenia k IR žiareniu a rádiovým vlnám experimentálne dokázané. Preto sa dospelo k záveru o ich spoločnej elektromagnetickej povahe.
Takmer všetko v prírode je schopné vyžarovať vlnové dĺžky zodpovedajúce infračervenému spektru, čo znamená, že je zdrojom infračerveného žiarenia. Ľudské telo nie je výnimkou. Všetci vieme, že všetko okolo sa skladá z atómov a iónov, dokonca aj ľudia. A tieto excitované častice sú schopné vyžarovať infračervené čiarové spektrá. Môžu prejsť do excitovaného stavu pod vplyvom rôznych faktorov, napríklad elektrických výbojov alebo pri zahrievaní. Takže v spektre žiarenia plameňa plynového sporáka je pásmo s λ=2,7 µm od molekúl vody a s λ=4,2 µm od oxidu uhličitého.
IR vlny v každodennom živote, vede a priemysle
Pri používaní určitých zariadení doma a v práci sa len zriedka pýtame sami seba na vplyv infračerveného žiarenia na ľudské telo. Medzitým sú dnes infračervené ohrievače veľmi populárne. Ich zásadným rozdielom od olejových radiátorov a konvektorov je schopnosť ohrievať nie priamo samotný vzduch, ale všetky predmety v miestnosti. To znamená, že nábytok, podlahy a steny sa najskôr zahrievajú a potom odovzdávajú svoje teplo atmosfére. Infračervené žiarenie zároveň pôsobí aj na organizmy – ľudí a ich domáce zvieratá.
IR lúče sú tiež široko používané pri prenose dát a diaľkovom ovládaní. Mnoho mobilných telefónov má infračervené porty na výmenu súborov medzi nimi. A všetky diaľkové ovládače klimatizácií, hudobných centier, televízorov, niektoré ovládané detské hračky využívajú aj elektromagnetické lúče v infračervenom rozsahu.
Používanie infračervených lúčov v armáde a astronautike
Najdôležitejšie infračervené lúče sú pre letecký a vojenský priemysel. Na báze fotokatód, ktoré sú citlivé na infračervené žiarenie (do 1,3 mikrónu), vznikajú prístroje nočného videnia (rôzne ďalekohľady, mieridlá a pod.). Umožňujú pri súčasnom ožarovaní predmetov infračerveným žiarením mieriť alebo pozorovať v absolútnej tme.
Vďaka vytvoreným vysoko citlivým prijímačom infračervených lúčov bola možná výroba samonavádzacích rakiet. Senzory v ich hlave reagujú na IR žiarenie cieľa, ktoré je zvyčajne teplejšie ako prostredie, a navedú raketu na cieľ. Na rovnakom princípedetekcia vyhrievaných častí lodí, lietadiel, nádrží pomocou teplomerov.
IR lokátory a diaľkomery dokážu rozpoznať rôzne objekty v úplnej tme a zmerať k nim vzdialenosť. Špeciálne zariadenia - optické kvantové generátory, ktoré vyžarujú v infračervenej oblasti, sa používajú na vesmírnu a pozemnú komunikáciu na veľké vzdialenosti.
Infračervené žiarenie vo vede
Jedným z najbežnejších je štúdium emisných a absorpčných spektier v IR oblasti. Používa sa pri štúdiu vlastností elektrónových obalov atómov, na určovanie štruktúr rôznych molekúl a okrem toho pri kvalitatívnej a kvantitatívnej analýze zmesí rôznych látok.
Vzhľadom na rozdiely v koeficientoch rozptylu, priepustnosti a odrazu telies vo viditeľnom a infračervenom žiarení sa fotografie zhotovené v rôznych podmienkach trochu líšia. Infračervené snímky často zobrazujú viac detailov. Takéto obrázky sú široko používané v astronómii.
Štúdium účinku infračervených lúčov na telo
Prvé vedecké údaje o vplyve infračerveného žiarenia na ľudské telo pochádzajú zo 60. rokov minulého storočia. Autorom výskumu je japonský lekár Tadashi Ishikawa. V priebehu svojich experimentov sa mu podarilo zistiť, že infračervené lúče majú tendenciu prenikať hlboko do ľudského tela. Zároveň dochádza k termoregulačným procesom, podobným reakcii na pobyt v saune. Potenie však začína pri nižšej teplote okolia (t.jje asi 50 °C) a k zahrievaniu vnútorných orgánov dochádza oveľa hlbšie.
Pri tomto zahrievaní sa zvyšuje krvný obeh, rozširujú sa cievy dýchacieho systému, podkožia a kože. Dlhodobé vystavenie človeka infračervenému žiareniu však môže spôsobiť úpal a silné infračervené žiarenie vedie k popáleninám rôzneho stupňa.
IR ochrana
Je tu malý zoznam aktivít zameraných na zníženie rizika vystavenia ľudského tela infračervenému žiareniu:
- Zníženie intenzity žiarenia. Dosahuje sa výberom vhodných technologických zariadení, včasnou výmenou zastaraných zariadení, ako aj ich racionálnym usporiadaním.
- Odsun pracovníkov od zdroja žiarenia. Ak to výrobná linka umožňuje, malo by sa uprednostniť diaľkové ovládanie výrobnej linky.
- Inštalácia ochranných clon na zdroj alebo pracovisko. Takéto ploty môžu byť usporiadané dvoma spôsobmi, aby sa znížil účinok infračerveného žiarenia na ľudské telo. V prvom prípade musia odrážať elektromagnetické vlny a v druhom prípade ich musia oneskoriť a premeniť energiu žiarenia na tepelnú energiu s následným jej odstránením. Vzhľadom na to, že ochranné clony by nemali pripraviť špecialistov o možnosť monitorovať procesy prebiehajúce vo výrobe, môžu byť priehľadné alebo priesvitné. K tomu silikátové respkremenné sklo, ako aj kovové pletivá a reťaze.
- Tepelná izolácia alebo chladenie horúcich povrchov. Hlavným účelom tepelnej izolácie je znížiť riziko popálenia pracovníkov.
- Osobné ochranné prostriedky (rôzne kombinézy, okuliare so zabudovanými svetelnými filtrami, štíty).
- Preventívne opatrenia. Ak v priebehu vyššie uvedených činností zostane úroveň vystavenia tela infračervenému žiareniu dostatočne vysoká, potom by sa mal zvoliť vhodný režim práce a odpočinku.
Výhody pre ľudské telo
Infračervené žiarenie pôsobiace na ľudské telo vedie k zlepšeniu krvného obehu vďaka vazodilatácii, lepšiemu nasýteniu orgánov a tkanív kyslíkom. Okrem toho má zvýšenie telesnej teploty analgetický účinok v dôsledku účinku lúčov na nervové zakončenia v koži.
Zistilo sa, že operácia vykonaná pod vplyvom infračerveného žiarenia má množstvo výhod:
- bolesť po operácii sa o niečo ľahšie znáša;
- rýchlejšia regenerácia buniek;
- Účinok infračerveného žiarenia na človeka zabraňuje ochladzovaniu vnútorných orgánov v prípade operácie na otvorených dutinách, čo znižuje riziko šoku.
U pacientov s popáleninami infračervené žiarenie vytvára možnosť odstránenia nekrózy, ako aj vykonania autoplastiky v skoršom štádiu. Okrem toho sa skráti trvanie horúčky, anémia a hypoproteinémia sú menej výrazné a frekvencia komplikácií sa zníži.
Je dokázané, že infračervené žiarenie môže oslabiť účinok niektorých pesticídov zvýšením nešpecifickej imunity. Mnohí z nás vedia o liečbe nádchy a niektorých ďalších prejavov bežnej nádchy modrými IR lampami.
Škoda pre ľudí
Za zmienku stojí, že poškodenie ľudského tela infračerveným žiarením môže byť tiež veľmi významné. Najzrejmejšími a najbežnejšími prípadmi sú popáleniny kože a dermatitída. Môžu sa vyskytnúť buď pri príliš dlhom vystavení slabým vlnám infračerveného spektra, alebo pri intenzívnom ožiarení. Pokiaľ ide o lekárske postupy, je to zriedkavé, ale napriek tomu sa pri nesprávnej liečbe vyskytujú úpaly, asténia a exacerbácia bolesti.
Jedným z moderných problémov sú popáleniny očí. Najnebezpečnejšie sú pre nich IR lúče s vlnovými dĺžkami v rozmedzí 0,76-1,5 mikrónu. Pod ich vplyvom sa šošovka a komorová voda zahrievajú, čo môže viesť k rôznym poruchám. Jedným z najčastejších vedľajších účinkov je fotofóbia. Toto by mali mať na pamäti deti hrajúce sa s laserovými ukazovadlami a zvárači, ktorí zanedbávajú osobné ochranné prostriedky.
IR lúče v medicíne
Liečba infračerveným žiarením je lokálna a všeobecná. V prvom prípade sa lokálne pôsobí na určitú časť tela a v druhom je celé telo vystavené pôsobeniu lúčov. Priebeh liečby závisí od ochorenia a môže sa pohybovať od 5 do 20 sedení po 15-30 minútach. Pri vykonávaní postupov je nevyhnutným predpokladompoužívanie ochranných prostriedkov. Na udržanie zdravia očí sa používajú špeciálne kartónové podložky alebo okuliare.
Po prvom zákroku sa na povrchu pokožky objaví začervenanie s nezreteľnými okrajmi, ktoré prejde asi po hodine.
Pôsobenie IR žiaričov
Vzhľadom na dostupnosť mnohých zdravotníckych pomôcok si ich ľudia kupujú na osobné použitie. Treba však pamätať na to, že takéto zariadenia musia spĺňať špeciálne požiadavky a musia sa používať v súlade s bezpečnostnými predpismi. Ale čo je najdôležitejšie, je dôležité pochopiť, že ako každé lekárske zariadenie, infračervené vlnové žiariče nemožno použiť na množstvo chorôb.
| Vlnová dĺžka, µm | Užitočná akcia |
| 9,5 µm | Imunokorekčné pôsobenie pri stavoch imunodeficiencie spôsobených hladovaním, otravou tetrachlórmetánom, používaním imunosupresív. Vedie k obnoveniu normálnych indikátorov bunkového prepojenia imunity. |
| 16,25 mikrónov | Antioxidačné pôsobenie. Uskutočňuje sa v dôsledku tvorby voľných radikálov zo superoxidov a hydroperoxidov a ich rekombinácií. |
| 8, 2 a 6,4 µm | Antibakteriálne pôsobenie a normalizácia črevnej mikroflóry vplyvom na syntézu prostaglandínových hormónov, čo vedie k imunomodulačnému účinku. |
| 22,5 µm | Výsledky prekladu mnohýchnerozpustné zlúčeniny, ako sú krvné zrazeniny a aterosklerotické plaky, do rozpustného stavu, čo umožňuje ich odstránenie z tela. |
Preto by si kurz terapie mal zvoliť kvalifikovaný odborník, skúsený lekár. V závislosti od dĺžky vyžarovaných infračervených vĺn môžu byť zariadenia použité na rôzne účely.
