Bức xạ hồng ngoại là một dạng bức xạ tự nhiên. Mỗi người đều tiếp xúc với nó hàng ngày. Một phần rất lớn năng lượng của Mặt trời đến hành tinh của chúng ta dưới dạng tia hồng ngoại. Tuy nhiên, trong thế giới hiện đại có rất nhiều thiết bị sử dụng bức xạ hồng ngoại. Nó có thể ảnh hưởng đến cơ thể con người theo nhiều cách khác nhau. Phần lớn phụ thuộc vào loại và mục đích sử dụng những thiết bị này.
Đây là gì
Bức xạ hồng ngoại, hay tia IR, là một loại bức xạ điện từ chiếm vùng quang phổ từ ánh sáng nhìn thấy màu đỏ (được đặc trưng bởi bước sóng 0,74 micron) đến bức xạ vô tuyến sóng ngắn (có bước sóng 1 -2 mm). Đây là một khu vực khá lớn của quang phổ, vì vậy nó được chia nhỏ thành ba khu vực:
- gần (0,74 - 2,5 µm);
- trung bình (2,5 - 50 micron);
- xa (50-2000 micron).
Lịch sử khám phá
Năm 1800, một nhà khoa học người Anh, W. Herschel, đã quan sát thấy rằng trong phần không nhìn thấy của quang phổ mặt trời (bên ngoài ánh sáng đỏ), nhiệt độ của nhiệt kế tăng lên. Sau đó, sự phụ thuộc của bức xạ hồng ngoại đối với các định luật quang học đã được chứng minh và một kết luận được đưa ra về mối quan hệ của nó với ánh sáng khả kiến.
Nhờ công của nhà vật lý Liên Xô A. A. Glagoleva-Arkadyeva, người đã nhận được sóng vô tuyến với λ=80 μm (dải IR) vào năm 1923, sự tồn tại của sự chuyển đổi liên tục từ bức xạ nhìn thấy sang bức xạ IR và sóng vô tuyến là thực nghiệm đã chứng minh. Do đó, kết luận đã được đưa ra về bản chất điện từ chung của chúng.
Hầu hết mọi thứ trong tự nhiên đều có khả năng phát ra các bước sóng tương ứng với phổ hồng ngoại, có nghĩa là nó là nguồn bức xạ hồng ngoại. Cơ thể con người cũng không ngoại lệ. Tất cả chúng ta đều biết rằng mọi thứ xung quanh đều được tạo thành từ các nguyên tử và ion, ngay cả con người. Và các hạt kích thích này có khả năng phát ra quang phổ vạch IR. Chúng có thể chuyển sang trạng thái kích thích dưới tác động của các yếu tố khác nhau, ví dụ, phóng điện hoặc khi bị đốt nóng. Vì vậy, trong quang phổ bức xạ của ngọn lửa bếp ga có một dải với λ=2,7 µm từ các phân tử nước và với λ=4,2 µm từ cacbon đioxit.
làn sóng IR trong cuộc sống hàng ngày, khoa học và công nghiệp
Sử dụng một số thiết bị nhất định ở nhà và nơi làm việc, chúng ta hiếm khi tự hỏi về tác động của bức xạ hồng ngoại đối với cơ thể con người. Trong khi đó, máy sưởi hồng ngoại khá phổ biến hiện nay. Điểm khác biệt cơ bản của chúng so với bộ tản nhiệt dầu và bộ đối lưu là khả năng làm nóng không trực tiếp không khí mà là tất cả các đồ vật trong phòng. Đó là, đồ đạc, sàn nhà và tường được làm nóng trước, sau đó chúng tỏa nhiệt ra bầu khí quyển. Đồng thời, bức xạ hồng ngoại cũng ảnh hưởng đến sinh vật - con người và vật nuôi của họ.
Tia hồng ngoại cũng được sử dụng rộng rãi trong truyền dữ liệu và điều khiển từ xa. Nhiều điện thoại di động có cổng hồng ngoại để trao đổi các tập tin giữa chúng. Và tất cả các điều khiển từ xa cho điều hòa, trung tâm ca nhạc, TV, một số đồ chơi trẻ em được điều khiển cũng sử dụng tia điện từ trong dải hồng ngoại.
Việc sử dụng tia hồng ngoại trong quân đội và du hành vũ trụ
Tia hồng ngoại quan trọng nhất dành cho ngành hàng không vũ trụ và quân sự. Trên cơ sở các tế bào quang điện nhạy cảm với bức xạ hồng ngoại (lên đến 1,3 micron), các thiết bị nhìn ban đêm (ống nhòm, ống ngắm, v.v.) được tạo ra. Chúng cho phép đồng thời chiếu xạ các vật thể bằng bức xạ hồng ngoại, nhắm mục tiêu hoặc quan sát trong bóng tối tuyệt đối.
Nhờ các thiết bị thu tia hồng ngoại có độ nhạy cao được tạo ra, việc sản xuất tên lửa di chuyển đã trở nên khả thi. Các cảm biến trong đầu của chúng phản ứng với bức xạ IR của mục tiêu, bức xạ này thường ấm hơn môi trường và dẫn đường cho tên lửa đến mục tiêu. Dựa trên cùng một nguyên tắcphát hiện các bộ phận bị nung nóng của tàu, máy bay, xe tăng bằng cách sử dụng công cụ tìm hướng nhiệt.
Máy định vị IR và máy đo khoảng cách có thể phát hiện các vật thể khác nhau trong bóng tối hoàn toàn và đo khoảng cách đến chúng. Các thiết bị đặc biệt - máy phát lượng tử quang học phát ra trong vùng hồng ngoại, được sử dụng cho liên lạc trên mặt đất và vũ trụ.
Bức xạ hồng ngoại trong khoa học
Một trong những nghiên cứu phổ biến nhất là nghiên cứu về phổ phát xạ và hấp thụ trong vùng IR. Nó được sử dụng trong nghiên cứu các tính năng của lớp vỏ electron của nguyên tử, để xác định cấu trúc của các phân tử khác nhau và ngoài ra, trong phân tích định tính và định lượng các hỗn hợp của các chất khác nhau.
Do sự khác biệt về hệ số tán xạ, truyền và phản xạ của các vật thể trong tia nhìn thấy và tia hồng ngoại, ảnh chụp trong các điều kiện khác nhau có phần khác nhau. Hình ảnh hồng ngoại thường hiển thị chi tiết hơn. Những hình ảnh như vậy được sử dụng rộng rãi trong thiên văn học.
Nghiên cứu ảnh hưởng của tia hồng ngoại đối với cơ thể
Dữ liệu khoa học đầu tiên về ảnh hưởng của bức xạ hồng ngoại đối với cơ thể con người có từ những năm 1960. Tác giả của nghiên cứu là bác sĩ người Nhật Bản Tadashi Ishikawa. Trong quá trình thí nghiệm của mình, ông đã có thể xác định rằng các tia hồng ngoại có xu hướng xuyên sâu vào cơ thể con người. Đồng thời, quá trình điều nhiệt xảy ra, tương tự như phản ứng khi ở trong phòng tắm hơi. Tuy nhiên, mồ hôi bắt đầu ở nhiệt độ môi trường thấp hơn (nólà khoảng 50 ° C), và sự nóng lên của các cơ quan nội tạng diễn ra sâu hơn nhiều.
Trong quá trình sưởi ấm này, lưu thông máu được tăng lên, các mạch của hệ hô hấp, mô dưới da và da nở ra. Tuy nhiên, việc tiếp xúc lâu dài với bức xạ hồng ngoại trên người có thể gây ra đột quỵ do nhiệt và bức xạ hồng ngoại mạnh dẫn đến bỏng ở các mức độ khác nhau.
Bảo vệ IR
Có một danh sách nhỏ các hoạt động nhằm giảm nguy cơ tiếp xúc với bức xạ hồng ngoại trên cơ thể con người:
- Giảm cường độ bức xạ. Nó đạt được thông qua việc lựa chọn thiết bị công nghệ phù hợp, thay thế kịp thời các thiết bị lỗi thời cũng như cách bố trí hợp lý.
- Loại bỏ công nhân khỏi nguồn bức xạ. Nếu dây chuyền sản xuất cho phép, nên ưu tiên điều khiển dây chuyền sản xuất từ xa.
- Lắp đặt màn chắn bảo vệ nguồn hoặc nơi làm việc. Hàng rào như vậy có thể được bố trí theo hai cách để giảm ảnh hưởng của bức xạ hồng ngoại đối với cơ thể con người. Trong trường hợp đầu tiên, chúng phải phản xạ sóng điện từ, và trong trường hợp thứ hai, chúng phải trì hoãn chúng và chuyển đổi năng lượng bức xạ thành nhiệt năng, tiếp theo là loại bỏ nó. Do màn hình bảo vệ không nên tước đi cơ hội của các chuyên gia để giám sát các quá trình diễn ra trong sản xuất, chúng có thể được làm trong suốt hoặc mờ. Đối với điều này, silicat hoặcthủy tinh thạch anh, cũng như lưới và dây chuyền kim loại.
- Cách nhiệt hoặc làm mát các bề mặt nóng. Mục đích chính của cách nhiệt là giảm nguy cơ bỏng cho người lao động.
- Thiết bị bảo vệ cá nhân (các loại quần yếm, kính bảo hộ tích hợp bộ lọc ánh sáng, tấm chắn).
- Biện pháp phòng ngừa. Nếu trong quá trình thực hiện các hành động trên mà mức độ tiếp xúc với bức xạ hồng ngoại trên cơ thể vẫn ở mức đủ cao thì nên chọn chế độ làm việc và nghỉ ngơi thích hợp.
Lợi ích đối với cơ thể con người
Bức xạ hồng ngoại tác động vào cơ thể con người dẫn đến cải thiện lưu thông máu do giãn mạch, bão hòa oxy tốt hơn của các cơ quan và mô với oxy. Ngoài ra, nhiệt độ cơ thể tăng lên có tác dụng giảm đau do tác động của tia lên các đầu dây thần kinh trên da.
Người ta nhận thấy rằng phẫu thuật được thực hiện dưới ảnh hưởng của bức xạ hồng ngoại có một số ưu điểm:
- đau sau phẫu thuật có phần dễ chịu hơn;
- tái tạo tế bào nhanh hơn;
- Tác động của bức xạ hồng ngoại đối với con người tránh làm lạnh các cơ quan nội tạng trong trường hợp phẫu thuật các khoang hở, giúp giảm nguy cơ sốc.
Ở những bệnh nhân bị bỏng, bức xạ hồng ngoại tạo ra khả năng loại bỏ hoại tử, cũng như thực hiện phẫu thuật cấy ghép tự thân ở giai đoạn sớm hơn. Ngoài ra, thời gian sốt giảm, thiếu máu và giảm protein máu ít rõ rệt hơn, và giảm tần suất biến chứng.
Người ta đã chứng minh rằng bức xạ hồng ngoại có thể làm suy yếu tác dụng của một số loại thuốc trừ sâu bằng cách tăng khả năng miễn dịch không đặc hiệu. Nhiều người trong chúng ta đã biết đến phương pháp điều trị viêm mũi và một số biểu hiện khác của bệnh cảm cúm thông thường bằng đèn IR xanh.
Có hại cho con người
Điều cần lưu ý là tác hại từ bức xạ hồng ngoại đối với cơ thể con người cũng có thể rất đáng kể. Các trường hợp dễ thấy và phổ biến nhất là bỏng da và viêm da. Chúng có thể xảy ra khi tiếp xúc quá lâu với sóng yếu của phổ hồng ngoại hoặc trong quá trình chiếu xạ cường độ cao. Khi nói đến các thủ tục y tế, hiếm khi xảy ra đột quỵ do nóng, suy nhược và cơn đau dữ dội nếu điều trị không đúng cách.
Một trong những vấn đề thời hiện đại là bỏng mắt. Nguy hiểm nhất đối với chúng là tia IR có bước sóng trong khoảng 0,76-1,5 micron. Dưới ảnh hưởng của chúng, thủy tinh thể và thủy dịch bị đốt nóng, có thể dẫn đến các rối loạn khác nhau. Một trong những tác dụng phụ phổ biến nhất là chứng sợ ánh sáng. Điều này cần được ghi nhớ bởi những đứa trẻ chơi với con trỏ laser và những người thợ hàn bỏ bê thiết bị bảo vệ cá nhân.
Tia IR trong y học
Điều trị bằng bức xạ hồng ngoại là cục bộ và tổng quát. Trong trường hợp đầu tiên, một hành động cục bộ được thực hiện trên một phần nhất định của cơ thể, và trong trường hợp thứ hai, toàn bộ cơ thể được tiếp xúc với tác động của các tia. Quá trình điều trị tùy theo bệnh và có thể từ 5 đến 20 buổi, thời gian từ 15-30 phút. Khi thực hiện các thủ tục, điều kiện tiên quyết làsử dụng các thiết bị bảo hộ. Để duy trì sức khỏe của mắt, kính hoặc miếng bìa cứng đặc biệt được sử dụng.
Sau liệu trình đầu tiên, vết mẩn đỏ với đường viền không rõ ràng sẽ xuất hiện trên bề mặt da, hết sau khoảng một giờ.
Hoạt động của bộ phát hồng ngoại
Với sự sẵn có của nhiều thiết bị y tế, mọi người mua chúng để sử dụng cho mục đích cá nhân. Tuy nhiên, cần phải nhớ rằng các thiết bị đó phải đáp ứng các yêu cầu đặc biệt và được sử dụng tuân thủ các quy định về an toàn. Nhưng quan trọng nhất, cần phải hiểu rằng, giống như bất kỳ thiết bị y tế nào, thiết bị phát sóng hồng ngoại không thể được sử dụng cho một số bệnh.
| Bước sóng, µm | Hành động hữu ích |
| 9.5 µm | Tác động đến vỏ miễn dịch trong các trạng thái suy giảm miễn dịch do đói, ngộ độc carbon tetrachloride, sử dụng thuốc ức chế miễn dịch. Nó dẫn đến việc khôi phục các chỉ số bình thường của liên kết tế bào của khả năng miễn dịch. |
| 16,25 microns | Hành động chống oxy hóa. Nó được thực hiện do sự hình thành các gốc tự do từ superoxit và hydroperoxit, và sự tái tổ hợp của chúng. |
| 8, 2 và 6.4 µm | Hoạt động kháng khuẩn và bình thường hóa hệ vi sinh đường ruột do ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp hormone prostaglandin, dẫn đến tác dụng điều hòa miễn dịch. |
| 22.5 µm | Kết quả dịch nhiềucác hợp chất không hòa tan, chẳng hạn như cục máu đông và mảng xơ vữa động mạch, chuyển sang trạng thái hòa tan, cho phép chúng được loại bỏ khỏi cơ thể. |
Vì vậy, cần lựa chọn chuyên gia có trình độ chuyên môn, bác sĩ giàu kinh nghiệm để lựa chọn liệu trình. Tùy thuộc vào độ dài của sóng hồng ngoại phát ra, các thiết bị có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau.
