इन्फ्रारेड किरणें: लाभ और हानि। अवरक्त विकिरण

दिमित्री विक्टोरोव द्वारा अनुवाद

संक्षिप्त रूप: आईआर विकिरण
परिभाषा: लगभग 750 एनएम से 1 मिमी तक तरंग दैर्ध्य के साथ अदृश्य विकिरण।

अवरक्त विकिरण- यह 700 - 800 एनएम से अधिक तरंग दैर्ध्य वाला विकिरण है, जो दृश्यमान तरंग दैर्ध्य सीमा की ऊपरी सीमा है। यह सीमा यह निर्धारित नहीं करती है कि किसी दिए गए वर्णक्रमीय क्षेत्र में दृश्य विकिरण के प्रति आंख की संवेदनशीलता कैसे कम हो जाती है।

इस तथ्य के बावजूद कि दृश्य विकिरण के प्रति आंख की संवेदनशीलता, उदाहरण के लिए, 700 एनएम पर, पहले से ही बहुत कमजोर है, 750 एनएम से ऊपर तरंग दैर्ध्य वाले कुछ लेजर डायोड से विकिरण अभी भी देखा जा सकता है यदि यह विकिरण पर्याप्त तीव्र है। ऐसा विकिरण आंखों के लिए हानिकारक हो सकता है, भले ही वह बहुत उज्ज्वल न हो। तरंग दैर्ध्य के संदर्भ में अवरक्त स्पेक्ट्रम की ऊपरी सीमा भी स्पष्ट रूप से परिभाषित नहीं है, लेकिन आमतौर पर इसे लगभग 1 माइक्रोमीटर समझा जाता है।

इन्फ्रारेड प्रकाश में "देखने" के लिए रात्रि दृष्टि उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम के क्षेत्रों के लिए, निम्नलिखित वर्गीकरण का उपयोग किया जाता है:

• - स्पेक्ट्रम का निकट अवरक्त क्षेत्र (जिसे आईआर-ए भी कहा जाता है) ~ है 700 से 1400 एनएम तक.इस तरंग दैर्ध्य रेंज में उत्सर्जित लेजर विशेष रूप से आंखों के लिए खतरनाक होते हैं, क्योंकि निकट-अवरक्त विकिरण प्रसारित होता है और दृश्य प्रकाश की तरह ही संवेदनशील रेटिना पर केंद्रित होता है, लेकिन साथ ही सुरक्षात्मक ब्लिंक रिफ्लेक्स को ट्रिगर नहीं करता है। उचित नेत्र सुरक्षा की आवश्यकता है।
• - शॉर्टवेव इन्फ्रारेड (आईआर-बी) से फैलता है 1.4 से 3 µm. यह सीमा आंखों के लिए अपेक्षाकृत सुरक्षित है, क्योंकि इस तरह के विकिरण को रेटिना तक पहुंचने से पहले आंख के पदार्थ द्वारा अवशोषित कर लिया जाएगा। फाइबर ऑप्टिक संचार के लिए एर्बियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर इस रेंज में काम करते हैं।
• - मिड-वेव इंफ्रारेड रेंज (आईआर-सी) से 3 से 8 µm. इस श्रेणी में वातावरण तीव्र अवशोषण का अनुभव करता है। कई अवशोषण रेखाएँ हैं, उदाहरण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) और जल वाष्प (H2O) के लिए। कई गैसों में मध्य-आईआर विकिरण की मजबूत और विशिष्ट अवशोषण रेखाएं होती हैं, जो इस वर्णक्रमीय क्षेत्र को अत्यधिक संवेदनशील गैस स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए दिलचस्प बनाती हैं।
• - लंबी तरंग आईआर से भिन्न होता है 8 से 15 µmदूर-अवरक्त के बाद, जो 1 मिमी तक फैलता है, साहित्य में यह कभी-कभी 8 µm से शुरू होता है। स्पेक्ट्रम के लॉन्ग-वेव आईआर क्षेत्र का उपयोग थर्मल इमेजिंग के लिए किया जाता है।

हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन शब्दों की परिभाषाएँ साहित्य में काफी भिन्न हैं। अधिकांश चश्मे निकट-अवरक्त विकिरण के लिए पारदर्शी होते हैं, लेकिन लंबी तरंग दैर्ध्य पर विकिरण को दृढ़ता से अवशोषित करते हैं, और इस विकिरण से फोटॉन को सीधे फोनन में परिवर्तित किया जा सकता है। क्वार्ट्ज फाइबर में प्रयुक्त क्वार्ट्ज ग्लास के लिए, 2 µm के बाद मजबूत अवशोषण होता है।

इन्फ्रारेड विकिरण को थर्मल विकिरण भी कहा जाता है, क्योंकि गर्म पिंडों से थर्मल विकिरण ज्यादातर इन्फ्रारेड क्षेत्र में होता है। यहां तक ​​कि कमरे के तापमान और उससे नीचे पर भी, शरीर महत्वपूर्ण मात्रा में मध्य और दूर-अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करते हैं, जिसका उपयोग थर्मल इमेजिंग के लिए किया जा सकता है।
उदाहरण के लिए, सर्दियों में गर्म किए गए घर की इन्फ्रारेड छवियां गर्मी के रिसाव को प्रकट कर सकती हैं (उदाहरण के लिए, खिड़कियों, छत या रेडिएटर्स के पीछे खराब इंसुलेटेड दीवारों में) और इस प्रकार प्रभावी सुधार उपाय करने में मदद करती हैं।

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इन्फ्रारेड विकिरण (आईआर विकिरण, आईआर किरणें), तरंग दैर्ध्य λ के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण लगभग 0.74 माइक्रोन से लेकर लगभग 1-2 मिमी तक, यानी, दृश्य विकिरण के लाल सिरे और शॉर्ट-वेव (सबमिलीमीटर) रेडियो उत्सर्जन के बीच वर्णक्रमीय क्षेत्र पर कब्जा करने वाला विकिरण . इन्फ्रारेड विकिरण ऑप्टिकल विकिरण से संबंधित है, लेकिन दृश्य विकिरण के विपरीत, इसे मानव आंख द्वारा नहीं देखा जा सकता है। पिंडों की सतह के साथ संपर्क करके, यह उन्हें गर्म करता है, यही कारण है कि इसे अक्सर थर्मल विकिरण कहा जाता है। परंपरागत रूप से, अवरक्त विकिरण का क्षेत्र निकट (λ = 0.74-2.5 µm), मध्यम (2.5-50 µm) और दूर (50-2000 µm) में विभाजित है। इन्फ्रारेड विकिरण की खोज डब्ल्यू. हर्शेल (1800) द्वारा और स्वतंत्र रूप से डब्ल्यू. वोलास्टन (1802) द्वारा की गई थी।

इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा को पंक्तिबद्ध (परमाणु स्पेक्ट्रा), निरंतर (संघनित पदार्थ स्पेक्ट्रा), या धारीदार (आणविक स्पेक्ट्रा) किया जा सकता है। एक नियम के रूप में, अवरक्त विकिरण में पदार्थों के ऑप्टिकल गुण (संचारण, प्रतिबिंब, अपवर्तन, आदि) दृश्य या पराबैंगनी विकिरण में संबंधित गुणों से काफी भिन्न होते हैं। कई पदार्थ जो दृश्य प्रकाश के लिए पारदर्शी होते हैं वे कुछ तरंग दैर्ध्य के अवरक्त विकिरण के लिए अपारदर्शी होते हैं, और इसके विपरीत। इस प्रकार, कई सेंटीमीटर मोटी पानी की परत λ > 1 μm के साथ अवरक्त विकिरण के लिए अपारदर्शी होती है, इसलिए पानी को अक्सर गर्मी-सुरक्षात्मक फिल्टर के रूप में उपयोग किया जाता है। जीई और सी से बनी प्लेटें, दृश्य विकिरण के लिए अपारदर्शी, कुछ तरंग दैर्ध्य के अवरक्त विकिरण के लिए पारदर्शी होती हैं, सुदूर अवरक्त क्षेत्र में काला कागज पारदर्शी होता है (ऐसे पदार्थों का उपयोग अवरक्त विकिरण को अलग करने के लिए प्रकाश फिल्टर के रूप में किया जाता है)।

अवरक्त विकिरण में अधिकांश धातुओं की परावर्तनशीलता दृश्य विकिरण की तुलना में बहुत अधिक होती है, और बढ़ती तरंग दैर्ध्य के साथ बढ़ती है (धातु प्रकाशिकी देखें)। इस प्रकार, λ = 10 μm के साथ Al, Au, Ag, Cu सतहों से अवरक्त विकिरण का प्रतिबिंब 98% तक पहुंच जाता है। तरल और ठोस गैर-धातु पदार्थों में अवरक्त विकिरण का चयनात्मक (तरंग दैर्ध्य-निर्भर) प्रतिबिंब होता है, जिसकी अधिकतम स्थिति उनकी रासायनिक संरचना पर निर्भर करती है।

पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते हुए, हवा के परमाणुओं और अणुओं द्वारा बिखरने और अवशोषण के कारण अवरक्त विकिरण क्षीण हो जाता है। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन अवरक्त विकिरण को अवशोषित नहीं करते हैं और केवल बिखरने के परिणामस्वरूप इसे क्षीण करते हैं, जो दृश्य प्रकाश की तुलना में अवरक्त विकिरण के लिए बहुत कम है। अणु एच 2 ओ, ओ 2, ओ 3 और वायुमंडल में मौजूद अन्य अणु चुनिंदा (चयनात्मक रूप से) अवरक्त विकिरण को अवशोषित करते हैं, और वे जल वाष्प के अवरक्त विकिरण को विशेष रूप से दृढ़ता से अवशोषित करते हैं। एच 2 ओ अवशोषण बैंड स्पेक्ट्रम के पूरे आईआर क्षेत्र में देखे जाते हैं, और सीओ 2 बैंड इसके मध्य भाग में देखे जाते हैं। वायुमंडल की सतह परतों में अवरक्त विकिरण के लिए केवल थोड़ी संख्या में "पारदर्शिता खिड़कियाँ" हैं। वायुमंडल में धुएं के कणों, धूल और पानी की छोटी बूंदों की उपस्थिति से इन कणों द्वारा बिखरने के परिणामस्वरूप अवरक्त विकिरण में अतिरिक्त क्षीणन होता है। छोटे कण आकार के साथ, अवरक्त विकिरण दृश्य विकिरण की तुलना में कम फैलता है, जिसका उपयोग आईआर फोटोग्राफी में किया जाता है।

अवरक्त विकिरण के स्रोत.अवरक्त विकिरण का एक शक्तिशाली प्राकृतिक स्रोत सूर्य है, इसका लगभग 50% विकिरण आईआर क्षेत्र में होता है। गरमागरम लैंप की विकिरण ऊर्जा का 70 से 80% इन्फ्रारेड विकिरण होता है; यह एक इलेक्ट्रिक आर्क और विभिन्न गैस-डिस्चार्ज लैंप, सभी प्रकार के इलेक्ट्रिक स्पेस हीटर द्वारा उत्सर्जित होता है। वैज्ञानिक अनुसंधान में, अवरक्त विकिरण के स्रोत टंगस्टन स्ट्रिप लैंप, नर्नस्ट पिन, ग्लोबर, उच्च दबाव पारा लैंप आदि हैं। कुछ प्रकार के लेजर का विकिरण स्पेक्ट्रम के आईआर क्षेत्र में भी निहित है (उदाहरण के लिए, नियोडिमियम की तरंग दैर्ध्य) ग्लास लेजर 1.06 माइक्रोन, हीलियम-नियॉन लेजर - 1.15 और 3.39 माइक्रोन, सीओ 2 लेजर - 10.6 माइक्रोन) है।

इन्फ्रारेड विकिरण रिसीवर विकिरणित ऊर्जा को अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित करने पर आधारित होते हैं जिन्हें मापा जा सकता है। थर्मल रिसीवर्स में, अवशोषित अवरक्त विकिरण थर्मोसेंसिव तत्व के तापमान में वृद्धि का कारण बनता है, जिसे दर्ज किया जाता है। फोटोइलेक्ट्रिक रिसीवर्स में, अवरक्त विकिरण के अवशोषण से विद्युत प्रवाह या वोल्टेज की उपस्थिति या परिवर्तन होता है। फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टर (थर्मल डिटेक्टरों के विपरीत) चयनात्मक होते हैं, यानी, वे केवल स्पेक्ट्रम के एक निश्चित क्षेत्र से विकिरण के प्रति संवेदनशील होते हैं। इन्फ्रारेड विकिरण की फोटोग्राफिक रिकॉर्डिंग विशेष फोटोग्राफिक इमल्शन का उपयोग करके की जाती है, लेकिन वे केवल 1.2 माइक्रोन तक की तरंग दैर्ध्य के लिए इसके प्रति संवेदनशील होते हैं।

अवरक्त विकिरण का अनुप्रयोग.आईआर विकिरण का व्यापक रूप से वैज्ञानिक अनुसंधान और विभिन्न व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए उपयोग किया जाता है। अणुओं और ठोस पदार्थों का उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा आईआर क्षेत्र में स्थित है; उनका अध्ययन अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी में, संरचनात्मक समस्याओं में किया जाता है, और गुणात्मक और मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण में भी उपयोग किया जाता है। सुदूर आईआर क्षेत्र में परमाणुओं के ज़ीमन उपस्तरों के बीच संक्रमण के दौरान उत्पन्न होने वाला विकिरण होता है, जिससे परमाणुओं के आईआर स्पेक्ट्रा उनके इलेक्ट्रॉनिक गोले की संरचना का अध्ययन करना संभव हो जाता है। दृश्य और अवरक्त रेंज में ली गई एक ही वस्तु की तस्वीरें प्रतिबिंब, संचरण और प्रकीर्णन गुणांक में अंतर के कारण काफी भिन्न हो सकती हैं; आईआर फोटोग्राफी में आप वे विवरण देख सकते हैं जो नियमित फोटोग्राफी में अदृश्य होते हैं।

उद्योग में, अवरक्त विकिरण का उपयोग सामग्री और उत्पादों को सुखाने और गर्म करने के लिए किया जाता है, और रोजमर्रा की जिंदगी में - कमरों को गर्म करने के लिए। अवरक्त विकिरण के प्रति संवेदनशील फोटोकैथोड के आधार पर, इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कन्वर्टर्स बनाए गए हैं, जिसमें आंख के लिए अदृश्य किसी वस्तु की आईआर छवि को दृश्यमान छवि में परिवर्तित किया जाता है। ऐसे कन्वर्टर्स के आधार पर, विभिन्न रात्रि दृष्टि उपकरण (दूरबीन, जगहें, आदि) बनाए जाते हैं, जो उन्हें पूर्ण अंधेरे में वस्तुओं का पता लगाने, अवलोकन करने और लक्ष्य करने की अनुमति देते हैं, उन्हें विशेष स्रोतों से अवरक्त विकिरण के साथ विकिरणित करते हैं। अत्यधिक संवेदनशील अवरक्त विकिरण रिसीवरों की मदद से, वे अपने स्वयं के अवरक्त विकिरण का उपयोग करके वस्तुओं की थर्मल दिशा का पता लगाते हैं और प्रोजेक्टाइल और मिसाइलों के लक्ष्य के लिए होमिंग सिस्टम बनाते हैं। आईआर लोकेटर और आईआर रेंजफाइंडर आपको अंधेरे में उन वस्तुओं का पता लगाने की अनुमति देते हैं जिनका तापमान परिवेश के तापमान से अधिक है और उनसे दूरी मापने की अनुमति देते हैं। आईआर लेजर के शक्तिशाली विकिरण का उपयोग वैज्ञानिक अनुसंधान के साथ-साथ जमीन और अंतरिक्ष संचार के लिए, वायुमंडल की लेजर ध्वनि आदि के लिए किया जाता है। इन्फ्रारेड विकिरण का उपयोग मीटर मानक को पुन: पेश करने के लिए किया जाता है।

लिट.: श्रेइबर जी. इलेक्ट्रॉनिक्स में इन्फ्रारेड किरणें। एम., 2003; तारासोव वी.वी., याकुशेनकोव यू.जी. "लुकिंग" प्रकार के इन्फ्रारेड सिस्टम। एम., 2004.

जीवन के विभिन्न क्षेत्रों में लोग अवरक्त किरणों का उपयोग करते हैं। विकिरण के लाभ और हानि तरंग दैर्ध्य और जोखिम समय पर निर्भर करते हैं।

रोजमर्रा की जिंदगी में, एक व्यक्ति लगातार अवरक्त विकिरण (आईआर विकिरण) के संपर्क में रहता है। इसका प्राकृतिक स्रोत सूर्य है। कृत्रिम में विद्युत ताप तत्व और तापदीप्त लैंप, कोई भी गर्म या गर्म पिंड शामिल हैं। इस प्रकार के विकिरण का उपयोग हीटर, हीटिंग सिस्टम, रात्रि दृष्टि उपकरणों और रिमोट कंट्रोल में किया जाता है। फिजियोथेरेपी के लिए चिकित्सा उपकरणों का संचालन सिद्धांत अवरक्त विकिरण पर आधारित है। इन्फ्रारेड किरणें क्या हैं? इस प्रकार के विकिरण के क्या लाभ और हानि हैं?

आईआर विकिरण क्या है

आईआर विकिरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, ऊर्जा का एक रूप जो वस्तुओं को गर्म करता है और दृश्य प्रकाश के लाल स्पेक्ट्रम के निकट होता है। मानव आंख इस स्पेक्ट्रम में नहीं देखती है, लेकिन हम इस ऊर्जा को गर्मी के रूप में महसूस करते हैं। दूसरे शब्दों में, लोग अपनी त्वचा से गर्म वस्तुओं से निकलने वाले अवरक्त विकिरण को गर्मी की अनुभूति के रूप में देखते हैं।

इन्फ्रारेड किरणें लघु-तरंग, मध्यम-तरंग और दीर्घ-तरंग होती हैं। किसी गर्म वस्तु द्वारा उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य ताप तापमान पर निर्भर करती है। यह जितना अधिक होगा, तरंगदैर्घ्य उतना ही कम होगा और विकिरण उतना ही अधिक तीव्र होगा।

पहली बार, सेल संस्कृतियों, पौधों और जानवरों के उदाहरण का उपयोग करके इस प्रकार के विकिरण के जैविक प्रभाव का अध्ययन किया गया था। यह पाया गया कि आईआर किरणों के प्रभाव में माइक्रोफ्लोरा का विकास दब जाता है और रक्त प्रवाह की सक्रियता के कारण चयापचय प्रक्रियाओं में सुधार होता है। यह विकिरण रक्त परिसंचरण में सुधार करने और एनाल्जेसिक और सूजन-रोधी प्रभाव डालने वाला साबित हुआ है। यह देखा गया है कि अवरक्त विकिरण के प्रभाव में, सर्जरी के बाद मरीज़ अधिक आसानी से पोस्टऑपरेटिव दर्द को सहन कर सकते हैं, और उनके घाव तेजी से ठीक हो जाते हैं। यह स्थापित किया गया है कि आईआर विकिरण गैर-विशिष्ट प्रतिरक्षा को बढ़ाने में मदद करता है, जो कीटनाशकों और गामा विकिरण के प्रभाव को कम करता है, और इन्फ्लूएंजा से पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया को भी तेज करता है। आईआर किरणें पसीने और मूत्र के माध्यम से शरीर से कोलेस्ट्रॉल, अपशिष्ट, विषाक्त पदार्थों और अन्य हानिकारक पदार्थों को बाहर निकालने को प्रेरित करती हैं।

इन्फ्रारेड किरणों के लाभ

इन गुणों के कारण, चिकित्सा में अवरक्त विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। लेकिन ब्रॉड-स्पेक्ट्रम इन्फ्रारेड विकिरण के उपयोग से शरीर का अत्यधिक गरम होना और त्वचा का लाल होना हो सकता है। साथ ही, लंबी-तरंग विकिरण का नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ता है, इसलिए लंबी-तरंग वाले उपकरण या चयनात्मक तरंग दैर्ध्य वाले उत्सर्जक रोजमर्रा की जिंदगी और चिकित्सा में अधिक आम हैं।

लंबी-तरंग अवरक्त किरणों के संपर्क में आने से शरीर में निम्नलिखित प्रक्रियाओं को बढ़ावा मिलता है:

• रक्त परिसंचरण को उत्तेजित करके रक्तचाप को सामान्य करना
• मस्तिष्क परिसंचरण और स्मृति में सुधार
• विषाक्त पदार्थों, भारी धातु लवणों के शरीर को साफ करना
• हार्मोनल स्तर का सामान्यीकरण
• हानिकारक कीटाणुओं और कवक के प्रसार को रोकना
• जल-नमक संतुलन बहाल करना
• दर्द से राहत और सूजनरोधी प्रभाव
• प्रतिरक्षा प्रणाली को मजबूत बनाना.

अवरक्त किरणों के चिकित्सीय प्रभावों का उपयोग निम्नलिखित बीमारियों और स्थितियों के लिए किया जा सकता है:

• ब्रोन्कियल अस्थमा और क्रोनिक ब्रोंकाइटिस का तेज होना
• संकल्प चरण में फोकल निमोनिया
• क्रोनिक गैस्ट्रोडुओडेनाइटिस
• पाचन अंगों की हाइपरमोटर डिस्केनेसिया
• क्रोनिक अकैलकुलस कोलेसिस्टिटिस
• न्यूरोलॉजिकल अभिव्यक्तियों के साथ स्पाइनल ओस्टियोचोन्ड्रोसिस
• छूट में रूमेटोइड गठिया
• कूल्हे और घुटने के जोड़ों के विकृत ऑस्टियोआर्थराइटिस का तेज होना
• पैरों के जहाजों के एथेरोस्क्लेरोसिस को ख़त्म करना, पैरों की परिधीय नसों की न्यूरोपैथी
• क्रोनिक सिस्टिटिस का तेज होना
• यूरोलिथियासिस
• क्षीण शक्ति के साथ क्रोनिक प्रोस्टेटाइटिस का बढ़ना
• पैरों की संक्रामक, शराबी, मधुमेह संबंधी पोलीन्यूरोपैथी
• क्रोनिक एडनेक्सिटिस और डिम्बग्रंथि रोग
• वापसी सिंड्रोम

अवरक्त विकिरण का उपयोग करके गर्म करने से प्रतिरक्षा प्रणाली को मजबूत करने में मदद मिलती है, पर्यावरण और मानव शरीर में बैक्टीरिया के विकास को रोकता है, और इसमें रक्त परिसंचरण को बढ़ाकर त्वचा की स्थिति में सुधार होता है। वायु आयनीकरण एलर्जी की तीव्रता को रोकने में मदद करता है।

जब आईआर विकिरण नुकसान पहुंचा सकता है

सबसे पहले, आपको औषधीय प्रयोजनों के लिए अवरक्त किरणों का उपयोग करने से पहले मौजूदा मतभेदों को ध्यान में रखना होगा। इनके उपयोग से नुकसान निम्नलिखित मामलों में हो सकता है:

• तीव्र प्युलुलेंट रोग
• खून बह रहा है
• तीव्र सूजन संबंधी बीमारियाँ जिसके कारण अंगों और प्रणालियों का विघटन होता है
• प्रणालीगत रक्त रोग
• प्राणघातक सूजन

इसके अलावा, व्यापक स्पेक्ट्रम अवरक्त किरणों के अत्यधिक संपर्क से त्वचा की गंभीर लालिमा हो जाती है और जलन हो सकती है। इस प्रकार के विकिरण के लंबे समय तक संपर्क के परिणामस्वरूप धातुकर्म श्रमिकों के चेहरे पर ट्यूमर दिखाई देने के ज्ञात मामले हैं। डर्मेटाइटिस और हीट स्ट्रोक के मामले भी सामने आए हैं।

इन्फ्रारेड किरणें, विशेष रूप से 0.76 - 1.5 माइक्रोन (लघु तरंग दैर्ध्य क्षेत्र) की सीमा में, आंखों के लिए खतरा पैदा करती हैं। लंबे समय तक विकिरण के संपर्क में रहने से मोतियाबिंद, फोटोफोबिया और अन्य दृश्य हानि का विकास हो सकता है। इस कारण से, लंबे समय तक शॉर्ट-वेव हीटर के संपर्क में रहना उचित नहीं है। कोई व्यक्ति ऐसे हीटर के जितना करीब होगा, उसे इस उपकरण के पास उतना ही कम समय बिताना चाहिए। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस प्रकार का हीटर बाहरी या स्थानीय हीटिंग के लिए है। लंबे समय तक रहने के लिए आवासीय और औद्योगिक परिसरों को गर्म करने के लिए लॉन्ग-वेव इंफ्रारेड हीटर का उपयोग किया जाता है।

अवरक्त विकिरण की खोज
ताप विनिमय के प्रकार
भौतिक गुण
आईआर तरंगों की रेंज मनुष्यों के लिए अनुकूल है

1800 में अंग्रेजी शोधकर्ता हर्शेल डब्ल्यू ने सूर्य के प्रकाश का अध्ययन करने की प्रक्रिया में स्थापित किया कि सूर्य की किरणों में, जब उन्हें लाल दृश्यमान स्पेक्ट्रम से परे एक प्रिज्म का उपयोग करके अलग-अलग स्पेक्ट्रा में विघटित किया जाता है, तो थर्मामीटर रीडिंग बढ़ जाती है। इस क्षेत्र में रखे गए थर्मामीटर ने संदर्भ थर्मामीटर की तुलना में अधिक तापमान दिखाया। बाद में यह स्थापित हुआ कि इन किरणों के गुण प्रकाशिकी के नियमों के अधीन हैं, और यह पता चला कि उनकी प्रकृति प्रकाश विकिरण के समान है। इस प्रकार, अवरक्त विकिरण की खोज की गई।

आइए स्पष्ट करें कि गर्म वस्तुएं अपने आस-पास की वस्तुओं को कैसे गर्मी देती हैं:
गर्मी का हस्तांतरण(संपर्क पर या विभाजक के माध्यम से निकायों के बीच गर्मी विनिमय),
कंवेक्शन(शीतलक, तरल या गैस द्वारा ऊष्मा स्रोत से ठंडी वस्तुओं तक ऊष्मा स्थानांतरण)
तापीय विकिरण(किसी पदार्थ द्वारा उसकी आंतरिक अतिरिक्त ऊर्जा के आधार पर उत्सर्जित एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य सीमा में विद्युत चुम्बकीय विकिरण का प्रवाह)।

हमारे आस-पास की भौतिक दुनिया की सभी वस्तुएं थर्मल विकिरण के स्रोत और साथ ही अवशोषक हैं।
थर्मल विकिरण, जो अवरक्त किरणों पर आधारित है, विद्युत चुम्बकीय किरणों की एक धारा है जो प्रकाशिकी के नियमों को पूरा करती है और प्रकाश विकिरण के समान प्रकृति रखती है। आईआर किरण मानव द्वारा अनुभव की गई लाल रोशनी (0.7 µm) और शॉर्ट-वेव रेडियो उत्सर्जन (1 - 2 मिमी) के बीच स्थित है। इसके अलावा, स्पेक्ट्रम के आईआर क्षेत्र को शॉर्ट-वेव (0.7 - 2 µm), मीडियम-वेव (2 से 5.1 µm तक) में विभाजित किया गया है। लंबी लहर(5.1 - 200 µm). सभी पदार्थों से इन्फ्रारेड किरणें उत्सर्जित होती हैंजबकि तरल और ठोस उत्सर्जित तरंगदैर्घ्य पदार्थ के तापमान पर निर्भर करता है. उच्च तापमान पर, पदार्थ द्वारा उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य कम होती है, लेकिन विकिरण की तीव्रता अधिक होती है।

लंबी-तरंग विकिरण (9 से 11 माइक्रोन तक) की सीमा में मनुष्यों के लिए सबसे अनुकूल थर्मल विकिरण होता है। लंबी-तरंग उत्सर्जकों की विकिरण सतह का तापमान कम होता है और उन्हें अंधेरे के रूप में जाना जाता है - कम सतह के तापमान पर वे चमकते नहीं हैं (300 डिग्री सेल्सियस तक)। उच्च सतह तापमान वाले मध्यम-तरंग उत्सर्जकों को ग्रे के रूप में जाना जाता है; अधिकतम शरीर के तापमान वाले उत्सर्जक छोटी तरंगें उत्सर्जित करते हैं, उन्हें सफेद या प्रकाश कहा जाता है।

सोवियत वैज्ञानिकों द्वारा पुष्टि

अवरक्त विकिरण के भौतिक गुण

अवरक्त किरणों के लिए दृश्य प्रकाश के ऑप्टिकल गुणों से कई अंतर हैं। (पारदर्शिता, परावर्तन, अपवर्तक सूचकांक) उदाहरण के लिए, आईआर विकिरण जिसकी तरंग दैर्ध्य 1 माइक्रोन से अधिक है, पानी द्वारा अवशोषित 1-2 सेमी की परत में, इसलिए पानी का उपयोग कुछ मामलों में गर्मी-सुरक्षात्मक बाधा के रूप में किया जाता है। सिलिकॉन शीट दृश्य क्षेत्र में अपारदर्शी है, लेकिन अवरक्त में पारदर्शी है। अनेक धातुओं में है प्रतिवर्ती गुणजो मनुष्यों द्वारा अनुभव किए गए प्रकाश की तुलना में अवरक्त विकिरण के लिए अधिक हैं, इसके अलावा, विकिरण तरंग दैर्ध्य में वृद्धि के साथ उनके गुणों में काफी सुधार होता है। अर्थात्, लगभग 10 माइक्रोन की तरंग दैर्ध्य पर अल, एयू, एजी का प्रतिबिंब सूचकांक 98% तक पहुंचता है. सामग्रियों के इन गुणों को ध्यान में रखते हुए, उनका उपयोग अवरक्त उपकरणों के उत्पादन में किया जाता है। सामग्री जो अवरक्त किरणों के लिए पारदर्शी हैं - अवरक्त विकिरण (क्वार्ट्ज, सिरेमिक) के उत्सर्जक के रूप में, किरणों को प्रतिबिंबित करने की उच्च क्षमता वाली सामग्री - परावर्तक के रूप में जो आपको आईआर विकिरण को वांछित दिशा (मुख्य रूप से एल्यूमीनियम) में केंद्रित करने की अनुमति देती है।

अवरक्त विकिरण के अवशोषण और प्रकीर्णन गुणों के बारे में जानना भी महत्वपूर्ण है। इन्फ्रारेड किरणें हवा में लगभग बिना रुके यात्रा करती हैं। अर्थात्, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन अणु स्वयं अवरक्त किरणों को अवशोषित नहीं करते हैं, बल्कि केवल थोड़ा बिखराते हैं, जिससे तीव्रता कम हो जाती है। जल वाष्प, ओजोन, कार्बन डाइऑक्साइड, साथ ही हवा में अन्य अशुद्धियाँ, अवरक्त विकिरण को अवशोषित करती हैं: जल वाष्प - स्पेक्ट्रम के लगभग पूरे अवरक्त क्षेत्र में, कार्बन डाइऑक्साइड - अवरक्त क्षेत्र के मध्य भाग में। हवा में छोटे कणों की उपस्थिति - धूल, धुआं, तरल पदार्थों की छोटी बूंदें - इन कणों पर बिखरने के परिणामस्वरूप अवरक्त विकिरण की ताकत को कमजोर कर देती हैं।

अवरक्त विकिरण- विद्युत चुम्बकीय विकिरण, दृश्य प्रकाश के लाल सिरे (तरंग दैर्ध्य λ = 0.74 μm के साथ) और माइक्रोवेव विकिरण (λ ~ 1-2 मिमी) के बीच वर्णक्रमीय क्षेत्र पर कब्जा कर रहा है।

अवरक्त विकिरण में पदार्थों के ऑप्टिकल गुण दृश्य विकिरण में उनके गुणों से काफी भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, कई सेंटीमीटर की पानी की परत λ = 1 μm के साथ अवरक्त विकिरण के लिए अपारदर्शी है। इन्फ्रारेड विकिरण गरमागरम लैंप, गैस-डिस्चार्ज लैंप से अधिकांश विकिरण और सूर्य से लगभग 50% विकिरण बनाता है; कुछ लेज़र अवरक्त विकिरण उत्सर्जित करते हैं। इसे पंजीकृत करने के लिए, वे थर्मल और फोटोइलेक्ट्रिक रिसीवर, साथ ही विशेष फोटोग्राफिक सामग्री का उपयोग करते हैं।

अब अवरक्त विकिरण की पूरी श्रृंखला को तीन घटकों में विभाजित किया गया है:

• शॉर्ट-वेव क्षेत्र: λ = 0.74-2.5 µm;
• मध्य-तरंग क्षेत्र: λ = 2.5-50 µm;
• दीर्घ-तरंग क्षेत्र: λ = 50-2000 µm;

हाल ही में, इस श्रेणी के दीर्घ-तरंग किनारे को विद्युत चुम्बकीय तरंगों की एक अलग, स्वतंत्र श्रेणी में विभाजित किया गया है - टेराहर्ट्ज़ विकिरण(सबमिलीमीटर विकिरण)।

इन्फ्रारेड विकिरण को "थर्मल" विकिरण भी कहा जाता है, क्योंकि गर्म वस्तुओं से निकलने वाले इन्फ्रारेड विकिरण को मानव त्वचा गर्मी की अनुभूति के रूप में महसूस करती है। इस मामले में, शरीर द्वारा उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य हीटिंग तापमान पर निर्भर करती है: तापमान जितना अधिक होगा, तरंग दैर्ध्य उतना ही कम होगा और विकिरण की तीव्रता उतनी ही अधिक होगी। अपेक्षाकृत कम (कई हजार केल्विन तक) तापमान पर बिल्कुल काले शरीर का विकिरण स्पेक्ट्रम मुख्य रूप से इसी सीमा में होता है। इन्फ्रारेड विकिरण उत्तेजित परमाणुओं या आयनों द्वारा उत्सर्जित होता है।

खोज का इतिहास और सामान्य विशेषताएँ

इन्फ्रारेड विकिरण की खोज 1800 में अंग्रेजी खगोलशास्त्री डब्ल्यू. हर्शेल ने की थी। सूर्य का अध्ययन करते समय, हर्शेल उस उपकरण के ताप को कम करने का एक तरीका ढूंढ रहे थे जिसके साथ अवलोकन किए गए थे। दृश्य स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों के प्रभावों को निर्धारित करने के लिए थर्मामीटर का उपयोग करते हुए, हर्शेल ने पाया कि "अधिकतम गर्मी" संतृप्त लाल रंग के पीछे और संभवतः, "दृश्य अपवर्तन से परे" है। इस अध्ययन से अवरक्त विकिरण के अध्ययन की शुरुआत हुई।

पहले, अवरक्त विकिरण के प्रयोगशाला स्रोत विशेष रूप से गर्म पिंड या गैसों में विद्युत निर्वहन थे। आजकल, ठोस-अवस्था और आणविक गैस लेजर के आधार पर समायोज्य या निश्चित आवृत्ति वाले अवरक्त विकिरण के आधुनिक स्रोत बनाए गए हैं। निकट-अवरक्त क्षेत्र (~1.3 माइक्रोन तक) में विकिरण को रिकॉर्ड करने के लिए, विशेष फोटोग्राफिक प्लेटों का उपयोग किया जाता है। फोटोइलेक्ट्रिक डिटेक्टरों और फोटोरेसिस्टर्स की संवेदनशीलता सीमा व्यापक होती है (लगभग 25 माइक्रोन तक)। सुदूर अवरक्त क्षेत्र में विकिरण बोलोमीटर - डिटेक्टरों द्वारा दर्ज किया जाता है जो अवरक्त विकिरण द्वारा हीटिंग के प्रति संवेदनशील होते हैं।

आईआर उपकरण का व्यापक रूप से सैन्य प्रौद्योगिकी (उदाहरण के लिए, मिसाइल मार्गदर्शन के लिए) और नागरिक प्रौद्योगिकी (उदाहरण के लिए, फाइबर-ऑप्टिक संचार प्रणालियों में) दोनों में उपयोग किया जाता है। आईआर स्पेक्ट्रोमीटर ऑप्टिकल तत्वों के रूप में या तो लेंस और प्रिज्म या विवर्तन झंझरी और दर्पण का उपयोग करते हैं। हवा में विकिरण के अवशोषण को खत्म करने के लिए, सुदूर-आईआर क्षेत्र के लिए स्पेक्ट्रोमीटर वैक्यूम संस्करण में निर्मित किए जाते हैं।

चूंकि इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रा अणु में घूर्णी और कंपन संबंधी गतिविधियों के साथ-साथ परमाणुओं और अणुओं में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण से जुड़े होते हैं, आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी किसी को परमाणुओं और अणुओं की संरचना के साथ-साथ क्रिस्टल की बैंड संरचना के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है।

आवेदन

दवा

फिजियोथेरेपी में इन्फ्रारेड किरणों का उपयोग किया जाता है।

रिमोट कंट्रोल

इन्फ्रारेड डायोड और फोटोडायोड का व्यापक रूप से रिमोट कंट्रोल, ऑटोमेशन सिस्टम, सुरक्षा प्रणाली, कुछ मोबाइल फोन (इन्फ्रारेड पोर्ट) आदि में उपयोग किया जाता है। इन्फ्रारेड किरणें अपनी अदृश्यता के कारण मानव का ध्यान नहीं भटकाती हैं।

दिलचस्प बात यह है कि घरेलू रिमोट कंट्रोल से इन्फ्रारेड विकिरण को डिजिटल कैमरे का उपयोग करके आसानी से रिकॉर्ड किया जा सकता है।

पेंटिंग करते समय

इन्फ्रारेड एमिटर का उपयोग उद्योग में पेंट की सतहों को सुखाने के लिए किया जाता है। पारंपरिक संवहन विधि की तुलना में अवरक्त सुखाने की विधि के महत्वपूर्ण फायदे हैं। सबसे पहले, यह, निश्चित रूप से, एक आर्थिक प्रभाव है। इन्फ्रारेड सुखाने के दौरान खपत की गई गति और ऊर्जा पारंपरिक तरीकों के समान संकेतकों से कम है।

खाद्य बंध्याकरण

कीटाणुशोधन के लिए खाद्य उत्पादों को कीटाणुरहित करने के लिए इन्फ्रारेड विकिरण का उपयोग किया जाता है।

संक्षारण रोधी एजेंट

वार्निश से लेपित सतहों के क्षरण को रोकने के लिए इन्फ्रारेड किरणों का उपयोग किया जाता है।

खाद्य उद्योग

खाद्य उद्योग में आईआर विकिरण के उपयोग की एक विशेष विशेषता अनाज, अनाज, आटा इत्यादि जैसे केशिका-छिद्रित उत्पादों में 7 मिमी तक की गहराई तक विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रवेश की संभावना है। यह मान सतह की प्रकृति, संरचना, भौतिक गुणों और विकिरण की आवृत्ति विशेषताओं पर निर्भर करता है। एक निश्चित आवृत्ति रेंज की विद्युत चुम्बकीय तरंग का न केवल थर्मल, बल्कि उत्पाद पर जैविक प्रभाव भी होता है, जो जैविक पॉलिमर (स्टार्च, प्रोटीन, लिपिड) में जैव रासायनिक परिवर्तनों को तेज करने में मदद करता है। अन्न भंडार में और आटा पीसने वाले उद्योग में अनाज का भंडारण करते समय कन्वेयर सुखाने वाले कन्वेयर का सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है।

इसके अलावा, इनडोर और आउटडोर स्थानों को गर्म करने के लिए अवरक्त विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इन्फ्रारेड हीटर का उपयोग कमरों (घरों, अपार्टमेंट, कार्यालयों, आदि) में अतिरिक्त या मुख्य हीटिंग को व्यवस्थित करने के लिए किया जाता है, साथ ही बाहरी स्थान (आउटडोर कैफे, गज़ेबोस, बरामदे) के स्थानीय हीटिंग के लिए भी किया जाता है।

नुकसान हीटिंग की काफी अधिक असमानता है, जो कई तकनीकी प्रक्रियाओं में पूरी तरह से अस्वीकार्य है।

प्रामाणिकता के लिए पैसे की जाँच करना

पैसे की जांच के लिए उपकरणों में एक इन्फ्रारेड एमिटर का उपयोग किया जाता है। सुरक्षा तत्वों में से एक के रूप में बैंकनोट पर लागू, विशेष मेटामेरिक स्याही को विशेष रूप से इन्फ्रारेड रेंज में देखा जा सकता है। पैसे की प्रामाणिकता की जांच के लिए इन्फ्रारेड मुद्रा डिटेक्टर सबसे त्रुटि रहित उपकरण हैं। पराबैंगनी नोटों के विपरीत, बैंकनोट पर इन्फ्रारेड चिह्न लगाना, जालसाजों के लिए महंगा है और इसलिए आर्थिक रूप से लाभदायक नहीं है। इसलिए, अंतर्निर्मित आईआर एमिटर वाले बैंकनोट डिटेक्टर जालसाजी के खिलाफ अब तक की सबसे विश्वसनीय सुरक्षा हैं।

स्वास्थ्य खतरा

गर्म क्षेत्रों में तीव्र अवरक्त विकिरण से आंखों को खतरा हो सकता है। यह तब सबसे खतरनाक होता है जब विकिरण के साथ दृश्य प्रकाश न हो। ऐसी जगहों पर आंखों की विशेष सुरक्षा करना जरूरी है।

यह भी देखें

अन्य ताप स्थानांतरण विधियाँ

आईआर स्पेक्ट्रा के पंजीकरण (रिकॉर्डिंग) के तरीके।

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