Какой источник инфракрасного излучения применяется в капнометре

Содержание
  1. Капнография – использование в интенсивной терапии
  2. Технология измерения
  3. Физиология
  4. Показания для интубированных пациентов
  5. Проверка положения интубационной трубки
  6. Контроль положения трубки во время транспортировки
  7. Параметр эффективности сердечно-легочной реанимации
  8. Мониторинг уровня EtCO2 у пациентов с угрозой повышения ВЧД
  9. Показания для капнографии у неинтубированных пациентов
  10. Основы инфракрасного измерения | Система точных измерений AHLBORN ALMEMO®
  11. Что такое инфракрасное излучение?
  12. Как работают инфракрасные термометры
  13. Что такое метод измерения при помощи прерывистого светового луча?
  14. Инфракрасные пирометры особого типа
  15. Что необходимо учитывать при инфракрасных измерениях
  16. Примеры использования инфракрасных термометров
  17. Краткий словарь важных терминов
  18. Источники инфракрасного излучения: виды, применение
  19. История открытия
  20. Инфракрасные лучи: применение
  21. Инфракрасные газовые горелки
  22. Главные особенности
  23. Положительные стороны
  24. Стоимость
  25. Сауна
  26. Влияние инфракрасной сауны на человека
  27. Негативное воздействие инфракрасного излучения
  28. Как предотвратить вредное влияние ИК-лучей?
  29. ИНФРАКРА́СНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ
  30. Источники инфракрасного излучения
  31. Приёмники инфракрасного излучения
  32. Применение инфракрасного излучения

Капнография – использование в интенсивной терапии

Какой источник инфракрасного излучения применяется в капнометре

Капнография – атравматичное измерение парциального давления CO2 в выдыхаемой воздушной смеси. Форма волны CO2 или капнограмма представляет собой изменение в концентрации CO2 во время одного дыхательного цикла.

Выделение CO2 дыхательной системой может быть показано как функция времени (отношение концентрации CO2 ко времени), или содержание в выдыхаемом дыхательном объеме (отношение концентрации CO2 к объему).

Отношение концентрации CO2 ко времени графически представлено формой волны CO2 или капнограммой. Изменения в форме капнограммы являются диагностическими критериями течения заболевания, так как изменение EtCO2 (максимальная концентрация CO2 в конце каждого дыхательного цикла), может использоваться, чтобы оценить тяжесть заболевания и реакцию на проводимое лечение.

В статье обсуждается использование временной капнографии, потому что это – единственный вид контроля CO2 используемый в системе скорой медицинской помощи (emergency medical service) и имеющий преимущество над объемной капнографией, которую сложно применять у неинтубированных пациентов.

Оксигенация и вентиляция – различные физиологический функции, которые должны быть оценены как у интубированных, так и спонтанно дышащих пациентов.

Пульсоксиметрия обеспечивает в реальном времени обратную связь об оксигенации, тогда как капнография предоставляет информацию о вентиляции (как эффективно CO2 устраняется легочной системой), перфузии (как эффективно CO2 транспортируется через сосудистую систему), и метаболизме (продукция CO2 клеточным метаболизмом).

Технология измерения

Капнография стала обычной частью анестезиологии в Европе в 1970-ых и в Соединенных Штатах в 1980-ых.

Капнография была включена в рекомендации American Heart Association (AHA) в 2000 и рекомендации American College of Emergency Physicians (ACEP) в 2001 и стала одним из стандартов в экстренной медицине, на скорой медицинской помощи, для проверки размещения эндотрахеальных трубок в операционной.

Большинство технологий капнографии основано на использовании инфракрасного (IR) излучения. Молекулы CO2 поглощают инфракрасное излучение в ограниченном спектре – длина волны 4.26 μm, количество поглощенного излучения в газовом образце сравнивается с показательным значением.

[attention type=yellow]

Мониторы CO2 измеряют газовую концентрацию или парциальное давление используя одну из двух конфигураций, в зависимости от местоположения датчика: анализируют основной поток (Mainstream) или боковой поток (Sidestream).

[/attention]

Анализаторы основного потока измеряют CO2 непосредственно от дыхательных путей, с датчиком, расположенным на интубационной трубке. Аппараты бокового потока используют для анализа аспирационный маленький образец от выдохнутого дыхания, подающийся через трубку на датчик, расположенный в мониторе.

В системах основного потока датчик расположен на эндотрахеальной трубке, поэтому их используют только для интубированных пациентов. Системы бокового потока имеют датчик, расположенный в мониторе, поэтому используются для интубированных и для неинтубированных пациентов.

У интубированных пациентов адаптер капнометра расположен на канюле интубационной трубки. У спонтанно дышащих пациентов забор проб для анализа осуществляется через носовую канюлю.

Системы бокового потока могут быть высоким потоком или низким потоком. Низкая скорость потока обеспечивает более высокую точность у больных с низкими дыхательными объемами (новорождённые, младенцы, пациенты с гиповентиляцией).

Мониторы CO2 могут быть или количественными, или качественными. Количественные устройства измеряют точный EtCO2 – количество (капнометрия) или количество и форма волны (капнография).

Качественные устройства измеряют диапазон, в который попадает EtCO2 (например, 0-10 мм рт.ст., > 35 мм рт.ст.) в противоположность точной оценке (например, 38 мм рт.ст.).

[attention type=red]

Обычно используемое качественное устройство – колориметрический датчик EtCO2, представляющий собой особенно обработанную лакмусовую бумажку, которая меняет цвет, когда подвергается воздействию CO2. Его используют для проверки положения интубационной трубки.

[/attention]

Если трубка находится в трахее, выдох CO2 изменит цвет лакмусовой бумажки; если труба находится в пищеводе, не будет никакого цветового изменения.

Физиология

Капнограмма, соответствующая одному периоду дыхания, состоит из четырех фаз (фаза подъема, альвеолярное плато, фаза вдоха, вентиляция мертвого пространства).

  • Фаза 1 (вентиляция мертвого пространства, A-B) представляет собой начало выдоха, в котором очищается мертвое пространство верхних дыхательных путей.
  • Фаза 2 (фаза подъема, B-C), представляет быстрое повышение концентрации CO2 в потоке дыхания, так как CO2 от альвеол достигает верхних дыхательных путей.
  • Фаза 3 (альвеолярное плато, C-D) представляет пологое плато, концентрация CO2 достигает однородного уровня во всем потоке дыхания и заканчивается пиком максимальной концентрации CO2 (EtCO2). Это количество, которое появляется на дисплее монитора.
  • Фаза 4 (D-E) представляет период вдоха, в котором концентрация CO2 падает до ноля, так как атмосферный воздух поступает в дыхательные пути.

Характеризуется нормальная капнограмма, для пациентов всех возрастов, определенным набором элементов: включает четыре различные фазы, концентрация CO2 начинается в ноле и возвращается к нолю (вдыхаемый воздух не содержит CO2), максимальная концентрация CO2 достигается с каждым дыханием (то есть, EtCO2), амплитуда зависит от концентрации EtCO2, ширина зависит от экспираторного времени, и есть особенная форма для всех пациентов с нормальной функцией легкого.

Пациенты с нормальной функцией легкого, независимо от возраста, будут иметь определенную капнограмму прямоугольной или трапециевидной формы и узкий градиент EtCO2 – PaCO2 (0-5 мм рт.ст.), с EtCO2, точно отражающим PaCO2.

У пациентов с обструктивной патологией легких на капнограмме будет более сглаженная фаза подъема и восходящий наклон в альвеолярном плато.

У больных с нарушением функции легких, градиент расширится, в зависимости от серьезности поражения легкого, и значения EtCO2 будут полезны только для мониторинга дыхательной функции в течение длительного времени, а не как выборочная проверка, которая может не коррелировать с PaCO2.

Показания для интубированных пациентов

  • Проверка положения интубационной трубки
  • Непрерывный контроль местоположения трубки во время транспортировки
  • Определение эффективности реанимационных мероприятий и прогноз при остановке сердца
  • Мониторинг уровня EtCO2 у пациентов с угрозой повышения внутричерепного давления
  • Определение прогноза в травматологии
  • Определение адекватности вентиляции

Проверка положения интубационной трубки

После интубации, наличие волны со всеми четырьмя фазами указывает, что конец интубационной трубки проходит через ые связки.

Плоская форма кривой указывает желудочное размещение трубки, кроме определенных случаев (обструкция эндотрахеальной трубки, полная обструкция дыхательных путей дистальнее трубки, трахеальное размещение с неадекватным легочным кровотоком или от слабых сжатий груди, или при длительной остановке сердца без циркуляции CO2 из-за прекращения клеточного метаболизма).

Контроль положения трубки во время транспортировки

Любая начальная дистопия интубационной трубки или последующее ее смещение во время транспортировки, имеет катастрофические последствия. Непрерывный контроль положения трубки во время транспортировки (догоспитальной, межбольничной, или внутрибольничный) является необходимым для безопасности пациента.

Параметр эффективности сердечно-легочной реанимации

В 1980-ых, исследования на лабораторных животных продемонстрировали, что уровень EtCO2 отражает функциональное состояние сердца во время реанимационных мероприятий и может использоваться как атравматичный метод оценки. Значительное исследование в 1988 продемонстрировало это принцип у людей.

Во время остановки сердца, когда альвеолярная вентиляция и метаболизм являются постоянными, EtCO2 отражает степень легочного кровотока. Поэтому, EtCO2 может использоваться как мера эффективности массажа сердца. Поскольку эффективное кардиальное сжатие приводит к более высокому функциональному ответу сердца, EtCO2 будет соответственно повышаться от начального, отражая увеличение перфузии.

Параметр EtCO2 изменяется непосредственно с функциональным состоянием сердца, произведенным прекордиальным сжатием и, рекомендован для измерения в условиях как скорой помощи, так и отделениях интенсивной терапии.

В исследованиях определены уровни EtCO2 ниже чем 3 мм рт.ст. в начале остановки сердца, и более высокие уровни, появляющиеся во время массажных толчков и в среднем, достигают более 7,5 мм рт.ст.

как раз перед восстановлением собственного кровообращения. Этот пик в уровне EtCO2 – самый ранний признак восстановления кровообращения, и появляется раньше гемодинамических признаков (пульса или АД).

Капнографический контроль фактически устраняет необходимость прерывания массажа с целью проверки пульса. Восстановление перфузионного ритма немедленно будет сопровождаться значительным увеличением EtCO2, при этом массаж сердца может быть безопасно остановлен и проведена оценка ЭКГ-ритма и артериального давления.

EtCO2 может использоваться как прогностический индикатор выживания при реанимации взрослых пациентов с остановкой сердца. В многократных исследованиях, уровень EtCO2 10 мм рт.ст.

[attention type=green]

или ниже измеренный спустя 20 минут после начала реанимационных мероприятий точно предсказывает смерть пациентов с остановкой сердца.

[/attention]

Прогностическое значение измерения EtCO2 было подтверждено в клинических исследованиях.

.

Мониторинг уровня EtCO2 у пациентов с угрозой повышения ВЧД

Контроль EtCO2 играет существенную роль в предотвращении гипервентиляции у больных с черепно-мозговой травмой и угрозой повышения внутричерепного давления. Уровень CO2 оказывает влияние на мозговой кровоток: высокие уровни CO2 приводят к мозговой вазодилятации, а низкие уровни CO2 приводят к мозговой вазоконстрикции.

Длительная гиповентиляция (EtCO2 ≥ 50 мм рт.ст.), вредна для пациентов с повышенным ВЧД, потому что приводит к увеличению мозгового кровотока и дальнейшему нарастанию внутричерепного давления. Длительная гипервентиляция также вредна и приводит к худшим неврологическим результатам у пациентов с ЧМТ.

Следовательно, вентиляция с капнометрическим контролем, чтобы достигнуть нормовентиляции рекомендуется. Догоспитальное использование контроля EtCO2 уменьшает уровень гипервентиляции.

Показания для капнографии у неинтубированных пациентов

  • Быстрое обследование пациентов в критическом состоянии.
  • Обследование и сортировка пострадавших от химического терроризма.
  • Определение степени и реакции на лечение острой дыхательной недостаточности.
  • Определение адекватности вентиляции у больных с измененным психическим статусом.
  • Обнаружение метаболического ацидоза у диабетических пациентов и у детей с гастроэнтеритом.

James R.

Roberts, перевод с англ.

Источник: http://www.ambu03.ru/kapnografiya-ispolzovanie-v-intensivnoj-terapii/

Основы инфракрасного измерения | Система точных измерений AHLBORN ALMEMO®

Какой источник инфракрасного излучения применяется в капнометре

Инфракрасные измерительные приборы обеспечивают большие преимущества, связанные с измерительными задачами, которые не могут быть решены при помощи обычных контактных термометров. Например:

  • Измерения очень высоких температур, которые не позволяют использовать термопары.
  • Измерения на поверхностях с низкой теплопроводностью и на объектах с низкой теплоёмкостью.
  • Измерения на движущихся, недоступных или находящихся под напряжением объектах с высокойскоростью отклика (
  • Измерения на объектах, которые не должны подвергаться контактному измерению.
  • Что такое инфракрасное излучение?

    Каждый объект с температурой выше абсолютного нуля выделяет инфракрасное излучение (спектральный диапазон от 0,7 до 1000 мкм), которое соответствует его температуре. Данный диапазон находится ниже красной области спектра и невидим для человеческого глаза. Диапазон между 0,7 и 20 мкм является наиболееинтересным для измерительной техники.Инфракрасное излучение, выделяемое измеряемым объектом, подчиняется известным оптическим закономерностям, поэтому его можно отклонить путём фокусировки с помощью линзы или отражения от зеркальных поверхностей.

Коэффициент излучения измеряемого объекта показывает, какое количество инфракрасной энергии было поглощено или выпущено. Данное значение может находиться в пределах между 0 и 1,0. Для измерений важен тот факт, что коэффициент излучения зависит от длины волны.

С повышением температуры объекта максимум излучения смещается в сторону более коротких волн. Поэтому инфракрасные термометры оснащены фильтрами, которые пропускают только определённую часть спектра. При измерении необходимо учитывать коэффициент излучения различных материалов.

Как работают инфракрасные термометры

Оптическая система инфракрасного термометра поглощает энергию, излучаемую от круглого измеряемого пятна, и фокусирует её на детектор. На линзах используется материал с высоким коэффициентом пропускания.

Энергия, поглощённая детектором, усиливается и конвертируется в электрический сигнал. Оптическое разрешение является результатом отношения расстояния к размеру пятна. Измеряемое пятно должно быть всегда меньше измеряемого объекта.

Чем выше оптическое разрешение, тем меньшие измеряемые пятна могут измерены на дальних дистанциях.

Что такое метод измерения при помощи прерывистого светового луча?

Использование метода прерывистого светового луча устраняет температурный дрейф и защищает устройство от тепловой удара. Достигаемая таким образом стабильность вместе с обработкой сигнала, оптимизированной по шуму, ведёт к отличному разрешению температуры и позволяет производить измерения с коротким временем
отклика на маленьких объектах.

Инфракрасные пирометры особого типа

Пирометры спектрального отношения определяют температуру объекта по отношению сигналов от двух приёмников, работающих на разных длинах волн.

Данный метод обеспечивает точные результаты измерений,даже при ограниченной видимости измеряемого объекта из-за дыма, пара, пыли, грязных окон или линз (уменьшение измеряемого сигнала до 95%). Кроме того, измеряемые объекты, которые меньше, чем измеряемое пятно (напр.

, измерения на проводах) или низкое или меняющееся излучение на быстро движущихся объектах не влияют на результат измерений.

Линейные сканеры измеряют температуру объекта вдоль линии. Стационарно установленные сканеры оставляют цветную диаграмму теплового потока объекта, проходящего под измерительной головкой (напр., конвейеры, барабанные печи).

Сканеры также могут перемещаться вдоль объектов (диаграмма теплового потока стены дома). Измерительная головка инфракрасного сканера AMiR 7880 сканирует до 256 точек под углом 90°. За одну секунду сканируется 20 линий.

Одна измеряемая линия может быть разделена на 3 пересекающиеся сектора или сектора, расположенные рядом друг с другом.

Что необходимо учитывать при инфракрасных измерениях

Что делать при наличии пыли, влаги и аэрозоли на измерительной точке?Если на измерительной точке атмосфера загрязнена пылью, влагой и аэрозолем, загрязнение линз может

повлиять на падающую энергию излучения. Этого можно избежать, используя модуль обдува воздухом, который прочищает линзу.

Что делать в случае высокой температуры окружающей среды?Если температура окружающей среды превышает температуру, указанную для измерительной головки ИК датчика, необходимо использовать устройство воздушного или водяного охлаждения вместе с модулем обдува

воздухом — во избежание конденсации влаги на линзах. Кроме того необходимо использовать кабели и кабельные трассы, устойчивые к воздействию высоких температур.

Что делать, если источник тепла находится рядом с измеряемым объектом?
Если источники тепла расположены рядом с измеряемым объектом, то они могут передавать или отражать дополнительную энергию.

Такое излучение окружающей среды возможно, например, при измерениях на промышленных печах, где температура стенок часто выше температуры измеряемого объекта.

Многие инфракрасные приборы позволяют компенсировать температуру окружающей среды.

Что делать при измерениях в вакууме?
В случае вакуумных печей или аналогичных применений необходимо устанавливать измерительную головку снаружи области вакуума и проводить измерения через окно.

При выборе измерительного окна коэффициент пропускания окна должен соответствовать спектральной чувствительности датчика. Для высоких температур обычно используется кварцевое стекло или кварц.

В случае низких температур в диапазоне 8…14 мкм необходимо использовать специальный материал, пропускающий ИК-излучение, такой как германий, AMTIR, селенид цинка или сапфир.

При выборе окна необходимо также учитывать температурные требования, толщину окна и разницу давления, а также возможность очистки окна с обеих сторон. Желательно предусмотреть дополнительную обшивку для окна, чтобы увеличить пропускную способность. Также следует учитывать, что не все материалы для окон пропускают излучение в видимом диапазоне.

Почему коэффициент излучения так важен?
В случае идеальных излучателей отражённая и переданная энергия равна нулю и излучаемая энергия соответствует 100% характеристической температуры. Однако, многие тела испускают меньше излучения при одинаковой температуре (серые излучатели).

[attention type=yellow]

Отношение реального коэффициента излучения и идеального излучателя называется коэффициентом излучения e. Например, коэффициент излучения зеркала равен 0,1, коэффициент излучения чёрного излучателя равен 1.0.

[/attention]

Многие неметаллы, такие как древесина, резина, камень и органические материалы имеют малоотражающие поверхности и, как результат, высокий коэффициент излучения: между 0.8 и 0.95. Однако, металлы, особенно если они имеют полированную поверхность, могут иметь коэффициент излучения e = 0.1.

Поэтому ИК термометры имеют функцию настройки коэффициента излучения. Необходимо знать коэффициент излучения максимально близко.

Если установлен слишком высокий коэффициент излучения, то отображаемая температура будет ниже, чем фактическая, при условии, что температура измеряемого объекта выше температуры окружающей среды. Например, если был установлен коэффициент 0,95, хотя реальный коэффициент излучения равен 0.9, то будет отображаться температура ниже фактической..

Как определить коэффициент излучения?
Существует несколько методов определения коэффициента излучения. Во-первых, обратитесь к таблице коэффициентов излучения.

Табличные данные отображают средние значения, поскольку на коэффициент излучения влияет множество факторов: температура, угол измерения, геометрия поверхности (ровная, вогнутая, выпуклая), толщина, качество поверхности (полированная, шероховатая, окисленная, обработанная пескоструйным аппаратом), спектральный диапазон измерения и пропускная способность (напр., на тонкой пластиковой плёнке)

Примеры использования инфракрасных термометров

Температурный диапазон Спектральная чувствительность Примеры применения
около 0…800°C 8…14 мкмВсе неметаллы, древесина, бумага, ткани, половые настилы, асфальт
3…5 мкмполовая стяжка, продукты питания, лекарственные препараты, а также в печати.
7…15 мкмпокрытии, ламинировании, при сушке/отвердевании, пайке волной припояи пайке оплавлением припоя.
7…18 мкмв инженерном оборудовании здания, системах пожарной безопасности, складах и т.д.
около 10…360°Cноминально 7,9 мкм Производство и обработка полиэфирной плёнки, фторопласта, фторполимеров, акрилатов, нейлона (полиамидов), ацетилцеллюлозы, полиуретана, ПВХ, поликарбонатов.
около 260…1650°Cноминально 5,0/5,2 мкмПоверхностные измерения на стекле для подогрева, формовки, герметизации, каширования и гиба.
около 200…1200°C3,9 мкмМеталлообработка, обжиговые, плавильные, доменные, барабанные печи. Измерения на толстом стекле. Незначительное влияние содержания CO2 в атмосфере (газообразные продукты сгорания).
около 30…340°Cноминально 3,43 мкмПроизводство и обработка полиэтилена, полипропилена, полистирола и др..
около 400…3000°C2…2,7 мкмОбработка чёрных и цветных металлов, индукционные печи, производство стекла, плавильные печи, лабораторные исследования.
около 200…1800°C1,6 мкмТермическая обработка стали, гиб, отвердевание, нагрев.
около 500…3000°C1 мкмПроизводство стали, плавка металла, для наивысшей точности, при формовании, литье и обработки металла, а также для обработки стекла, керамики, полупроводников и химикатов.

Краткий словарь важных терминов

Окно прозрачности атмосферы: Участки спектра электромагнитного излучения, которые практические не поглощаются атмосферой, прибл. 3…5 мкм и 8…14 мкм.

Фокусная точка, фокусное расстояние: Расстояние, в пределах которого, при измерениях, достигается максимальное. оптическое разрешение.

Поле в дальней зоне: Измеренное расстояние, которое значительно больше, чем фокусное расстояние устройства (в большинстве случаев более, чем 10 раз).

Поле зрения: Площадь тестируемого объекта, которая определяется инфракрасным термометром; диаметр измеряемого пятна пропорционален дистанции до измеряемого объекта; часто указывается как угловая переменная в фокусной точке. См. также оптическое разрешение.

Неселективный излучатель (серое тело): Излучающее тело, чей коэффициент излучения на всём спектре волн при постоянной температуре находится в постоянном соотношении к чёрному излучателю, и который непроницаем для инфракрасной энергии.

Фоновая температура: С точки зрения измерительного прибора — окружающая температура или температура позади измеряемого объекта.

Измерительное пятно: Диаметр области объекта, которая подлежит температурному измерению; измерительное пятно определяется площадью круга, которая, как правило, позволяет уловить приёмной апертурой измерительного прибора 90% инфракрасной энергии, излучаемой измеряемым объектом.

Оптическое разрешение: Также «показатель визирования»: отношение расстояния между пирометром и объектом измерения к размеру пятна.

За расстояние стандартно принимается расстояние до фокусной точки, а за размер пятна — диаметр ИК измеряемого пятна в фокусной точке (стандартно 90% энергии диаметра измеряемого пятна).

Оптическое разрешение также можно определить для поля в дальней зоне, используя значения измерительного расстояния и размера измерительного пятна в пределах поля.

Степень отражения: Отношение потока излучения, отражённого телом, к потоку, упавшему на тело; для идеального зеркала данное отношение равно приблизительно 1, для полного излучателя (чёрного тела) отражение равно 0.

Полный излучатель (чёрное тело): Также идеальный излучатель. Тело, которое полностью поглощает падающую на него энергию излучения волны любой длины, и которое ничего не отражает. Вся поверхность чёрного тела имеет одинаковый коэффициент излучения равный 1.

Спектральная чувствительность: Чувствительность инфракрасного термометра к определённому диапазону длин волн.

С введением норм менеджмента качества значительно усилились требования к измерительным и контрольным приборам. Например, сертификация по DIN EN ISO 9000 требует активный менеджмент качества, включая регулярную калибровку…

Читать материал

Что такое измерительная система ALMEMO®?

С момента своего создания система точных измерений ALMEMO® постоянно совершенствуется и включает в себя широкий спектр датчиков для измерения практически любых физических величин, измерительных приборов всевозможных типов от одноканальных трансмиттеров до систем сбора данных от более чем 1000 точек измерения.

Перейти в раздел

  • Значение pH – логарифмическая величина концентрации ионов водорода в водном растворе. Данная величина обозначается в числовом виде и показывает, является ли раствор кислым, щелочным или нейтральным.Основы анализа воды
  • Теплопередача строительной конструкции зависит от теплопроводности используемого материала, от толщины слоёв и геометрических характеристик конструкции (напр., плоская стена, цилиндрическая стенка трубы и т.д.)…Измерения теплового потока

Источник: https://almemo.ru/articles/basics-of-infrared-measurement/

Источники инфракрасного излучения: виды, применение

Какой источник инфракрасного излучения применяется в капнометре

Существуют разные источники инфракрасного излучения. В настоящее время они находятся в бытовой технике, системах автоматики, охраны, а также используются при сушке промышленных изделий. Источники инфракрасного света при правильной эксплуатации не влияют на человеческий организм, поэтому изделия пользуются огромной популярностью.

История открытия

На протяжении многих веков изучением природы и действия света занимались выдающиеся умы.

Инфракрасный свет был обнаружен в начале 19 века с помощью исследований астронома В. Гершеля. Суть его заключалась в изучении нагревательных способностей различных солнечных участков.

[attention type=red]

К ним ученый подносил термометр и следил за возрастанием температуры. Данный процесс наблюдался, когда прибор коснулся красной границы. В.

[/attention]

Гершель сделал вывод, что существует некое излучение, которое нельзя увидеть зрительно, но возможно определить с помощью термометра.

Инфракрасные лучи: применение

Они широко распространены в жизни человека и нашли свое применение в разных сферах:

  • Военное дело. Современные ракеты и боеголовки, способные самостоятельно наводиться на цель, снабжены приборами ночного видения, которые являются результатом применения инфракрасного излучения.
  • Термография. Инфракрасное излучение применяют для изучения перегретых или переохлажденных местностей. Инфракрасные снимки также применяются в астрономии для обнаружения небесных тел.
  • Быт. Большую популярность получили инфракрасные обогреватели, функционирование которых направлено на нагрев предметов интерьера и стен. Затем они отдают тепло пространству.
  • Дистанционное управление. Все существующие пульты для телевизора, печей, кондиционеров и т.д. снабжены инфракрасными лучами.
  • В медицине инфракрасными лучами проводят лечение и профилактику различных заболеваний.

Рассмотрим, где применяются данные элементы.

Инфракрасные газовые горелки

Инфракрасная горелка служит для обогрева различных помещений.

Сначала она использовалась для теплиц, гаражей (то есть нежилых помещений). Однако современные технологии позволили применять ее даже в квартирах. В народе такую горелку называют прибором солнца, так как во включенном состоянии рабочая поверхность оборудования напоминает солнечный свет. Со временем такие устройства заменили масляные обогреватели и конвекторы.

Главные особенности

Инфракрасная горелка отличается от других приборов способом нагрева. Передача теплоты осуществляется за счет излучения инфракрасных лучей, которые не заметны для человека.

Такая особенность позволяет теплу проникать не только в воздух, но и на предметы интерьера, которые в дальнейшем также повышают температуру в помещении. Инфракрасный излучатель не сушит воздух, потому что лучи в первую очередь направлены на предметы интерьера и стены.

В дальнейшем передача теплоты будет осуществляться от стен или предметов непосредственно пространству комнаты, причем процесс происходит за несколько минут.

Положительные стороны

Главным преимуществом таких приборов является быстрый и легких обогрев помещения. Например, чтобы нагреть холодную комнату до температуры +24ºС, потребуется 20 минут. В процессе не возникает движение воздуха, который способствует образованию пыли и больших загрязнений. Поэтому инфракрасный излучатель устанавливают в помещениях те люди, которые имеют аллергию.

Кроме того, инфракрасные лучи, попадая на поверхность с пылью, не вызывают ее горение, и, как следствие, нет запах горелой пыли. Качество обогрева и долговечность прибора зависит от нагревательного элемента. В таких устройствах используется керамический тип.

Стоимость

Цена таких устройств довольна низка и доступна всем слоям населения. Например, газовая горелка стоит от 800 рублей. Целую печку можно приобрести за 4000 рублей.

Сауна

Что собой представляет инфракрасная кабина? Это специальное помещение, которое строится из натуральных сортов дерева (например, кедра). В него устанавливаются инфракрасные излучатели, действующие на дерево.

Во время нагрева выделяются фитонциды — полезные компоненты, которые предотвращают развитие или появление грибков и бактерий.

Такая инфракрасная кабина в народе называется сауной. Внутри помещения температура воздуха достигает 45ºС, поэтому находиться в нем довольно комфортно. Такая температура позволяет прогреть человеческое тело равномерно и глубоко.

Поэтому тепло не воздействует на сердечно-сосудистую систему. Во время процедуры удаляются накопленные токсины и шлаки, ускоряется обмен веществ в организме (за счет быстрого движения крови), также ткани обогащаются кислородом.

Однако выделение пота — это не главное свойство инфракрасной сауны. Она направлена на улучшение самочувствия.

Влияние инфракрасной сауны на человека

Такие помещения благотворно сказываются на организме человека. Во время процедуры прогреваются все мышцы, ткани и кости. Ускорение кровообращения влияет на обмен веществ, который помогает насытить мышцы и ткани кислородом. Кроме того, инфракрасную кабину посещают с целью профилактики различных заболеваний. Большинство людей оставляет только положительные отзывы.

Негативное воздействие инфракрасного излучения

Источники инфракрасного излучения могут вызывать не только положительное воздействие на организм, но и наносить ему вред.

При длительном воздействии лучей происходит расширение капилляров, что приводит к появлению покраснения или ожогов. Особый вред источники инфракрасного излучения наносят органам зрения — это образование катаракты. В некоторых случаях у человека появляются судороги.

На организм человека влияют короткие лучи, вызывая тепловой удар. При повышении температуры головного мозга на несколько градусов наблюдается ухудшение состояния: потемнение в глазах, головокружение, тошнота. Дальнейший рост температуры может привести к образованию менингита.

Ухудшение или улучшение состояния происходит за счет интенсивности электромагнитного поля. Она характеризуется температурой и расстоянием до источника излучения тепловой энергии.

Длинные волны инфракрасного излучения играют особую роль в разных процессах жизнедеятельности. Короткие же больше влияют на человеческий организм.

Как предотвратить вредное влияние ИК-лучей?

Как говорилось ранее, отрицательное воздействие на человеческий организм оказывает короткое тепловое излучение. Рассмотрим примеры, в которых ИК-излучение опасно.

На сегодняшний день вредить здоровью могут инфракрасные нагреватели, излучающие температуру выше 100ºС. Среди них выделяют следующие:

  • Промышленное оборудование, излучающее лучистую энергию. Чтобы предотвратить негативное воздействие, следует использовать спецодежду и теплозащитные элементы, а также проводить профилактические мероприятия среди работающего персонала.
  • Инфракрасный прибор. Самым известным обогревателем является печь. Однако она уже давно вышла из обихода. Все чаще в квартирах, загородных домах и дачах стали использовать электрические инфракрасные нагреватели. В его конструкции предусмотрен нагревательный элемент (в виде спирали), который защищен специальным теплоизолирующим материалом. Такое воздействие лучей не вредит человеческому организму. Воздух в обогреваемой зоне не сушится. Нагреть помещение можно за 30 минут. Сначала инфракрасное излучение нагревает предметы, а уже они и всю квартиру.

Инфракрасное излучение широко применяется в различных сферах, начиная с промышленной и заканчивая медициной.

Однако обращаться с ними следует аккуратно, так как лучи могут оказать негативное воздействие на человека. Все зависит от длины волны и расстояния до нагревательного прибора.

Итак, мы выяснили, какие существуют источники инфракрасного излучения.

Источник: https://FB.ru/article/250591/istochniki-infrakrasnogo-izlucheniya-vidyi-primenenie

ИНФРАКРА́СНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ

Какой источник инфракрасного излучения применяется в капнометре

Авторы: В. И. Малышев

ИНФРАКРА́СНОЕ ИЗЛУЧЕ́НИЕ (ИК-из­лу­че­ние, ИК-лу­чи), элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние с дли­на­ми волн $λ$ от ок. 0,74 мкм до ок. 1–2 мм, т. е. из­лу­че­ние, за­ни­маю­щее спек­траль­ную об­ласть ме­ж­ду крас­ным кон­цом ви­ди­мо­го из­лу­че­ния и ко­рот­ко­вол­но­вым (суб­мил­ли­мет­ро­вым) ра­дио­из­лу­че­ни­ем. И. и. от­но­сит­ся к оп­тич.

из­лу­че­нию, од­на­ко в от­ли­чие от ви­ди­мо­го из­лу­че­ния оно не вос­при­ни­ма­ется че­ло­ве­че­ским гла­зом. Взаи­мо­дей­ствуя с по­верх­но­стью тел, оно на­гре­ва­ет их, по­это­му час­то его на­зы­ва­ют те­п­ло­вым из­лу­че­ни­ем. Ус­лов­но об­ласть И. и. раз­де­ля­ют на ближ­нюю ($λ$=0,74–2,5 мкм), сред­нюю (2,5–50 мкм) и да­лё­кую (50–2000 мкм). И. и. от­кры­то У.

 Гер­ше­лем (1800) и не­за­ви­си­мо У. Вол­ла­сто­ном (1802).

Спек­тры И. и. мо­гут быть ли­ней­ча­ты­ми (атом­ные спек­тры), не­пре­рыв­ны­ми (спек­тры кон­ден­си­ро­ван­ных сред) или по­ло­са­ты­ми (мо­ле­ку­ляр­ные спек­тры). Оп­тич. свой­ст­ва (ко­эф­фи­ци­ен­ты про­пус­ка­ния, от­ра­же­ния, пре­лом­ле­ния и т. п.) ве­ществ в И. и.

, как пра­ви­ло, зна­чи­тель­но от­ли­ча­ют­ся от со­от­вет­ст­вую­щих свойств в ви­ди­мом или ульт­ра­фио­ле­то­вом из­лу­че­нии. Мн. ве­ще­ст­ва, про­зрач­ные для ви­ди­мо­го све­та, не­про­зрач­ны для И. и. оп­ре­де­лён­ных длин волн, и на­обо­рот. Так, слой во­ды тол­щи­ной в неск. сан­ти­мет­ров не­про­зра­чен для И. и.

с $λ>$ 1 мкм, по­это­му во­да час­то ис­поль­зу­ет­ся в ка­че­ст­ве те­п­ло­за­щит­но­го фильт­ра. Пла­стин­ки из $\ce{Ge}$ и $\ce{Si}$, не­про­зрач­ные для ви­ди­мо­го из­лу­че­ния, про­зрач­ны для И. и.

оп­ре­де­лён­ных длин волн, чёр­ная бу­ма­га про­зрач­на в да­лё­кой ИК-об­лас­ти (та­кие ве­ще­ст­ва ис­поль­зу­ют в ка­че­ст­ве све­то­фильт­ров при вы­де­ле­нии И. и.).

От­ра­жа­тель­ная спо­соб­ность боль­шин­ст­ва ме­тал­лов в И. и. зна­чи­тель­но вы­ше, чем в ви­ди­мом из­лу­че­нии, и воз­рас­та­ет с уве­ли­че­ни­ем дли­ны вол­ны (см. Ме­тал­ло­оп­ти­ка).

[attention type=green]

Так, от­ра­же­ние по­верх­но­стей $\ce{Al,\, Au,\, Ag,\, Cu}$ И. и. с $λ$=10 мкм дос­ти­га­ет 98%. Жид­кие и твёр­дые не­метал­лич. ве­ще­ст­ва об­ла­да­ют се­лек­тив­ным (за­ви­ся­щим от дли­ны вол­ны) от­ра­же­ни­ем И. и.

[/attention]

, по­ло­же­ние мак­си­му­мов ко­то­ро­го за­ви­сит от их хи­мич. со­ста­ва.

Про­хо­дя че­рез зем­ную ат­мо­сфе­ру, И. и. ос­лаб­ля­ет­ся вслед­ст­вие рас­сея­ния и по­гло­ще­ния ато­ма­ми и мо­ле­ку­ла­ми воз­ду­ха. Азот и ки­сло­род не по­гло­ща­ют И. и. и ос­лаб­ля­ют его лишь в ре­зуль­та­те рас­сея­ния, ко­то­рое для И. и. зна­чи­тель­но мень­ше, чем для ви­ди­мо­го све­та.

 Мо­ле­ку­лы $\ce{H_2O,\, CO_2,\, O_3}$ и др., при­сут­ст­вую­щие в ат­мо­сфе­ре, се­лек­тив­но (из­би­ра­тель­но) по­гло­ща­ют И. и., при­чём осо­бен­но силь­но по­гло­ща­ют И. и. па­ры́ во­ды. По­ло­сы по­гло­ще­ния $\ce{H_2O}$ на­блю­да­ют­ся во всей ИК-об­лас­ти спек­тра, а по­ло­сы $\ce{CO_2}$ – в её сред­ней ча­сти.

В при­зем­ных сло­ях ат­мо­сфе­ры име­ет­ся лишь не­боль­шое чис­ло «окон про­зрач­но­сти» для И. и. На­ли­чие в ат­мо­сфе­ре час­тиц ды­ма, пы­ли, мел­ких ка­пель во­ды при­во­дит к до­пол­ни­тель­но­му ос­лаб­ле­нию И. и. в ре­зуль­та­те его рас­сея­ния на этих час­ти­цах. При ма­лых раз­ме­рах час­тиц И. и.

рас­сеи­ва­ет­ся мень­ше, чем ви­ди­мое из­лу­че­ние, что ис­поль­зу­ют в ИК-фо­то­гра­фии.

Источники инфракрасного излучения

Мощ­ный ес­те­ст­вен­ный ис­точ­ник И. и. – Солн­це, ок. 50% его из­лу­че­ния ле­жит в ИК-об­лас­ти. На И. и. при­хо­дит­ся от 70 до 80% энер­гии из­лу­че­ния ламп на­ка­лива­ния; его ис­пус­ка­ют элек­трич. ду­га и разл. га­зо­раз­ряд­ные лам­пы, все ти­пы элек­трич. обог­ре­ва­те­лей по­ме­ще­ний. В на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях ис­точ­ни­ка­ми И. и.

слу­жат лен­точ­ные вольф­ра­мо­вые лам­пы, штифт Нерн­ста, гло­бар, ртут­ные лам­пы вы­со­ко­го дав­ле­ния и др. Из­лу­че­ние не­ко­то­рых ти­пов ла­зе­ров так­же ле­жит в ИК-об­лас­ти спек­тра (напр.

, дли­на вол­ны из­лу­че­ния ла­зе­ров на не­оди­мо­вом стек­ле со­став­ля­ет 1,06 мкм, ге­лий-не­оно­вых ла­зе­ров – 1,15 и 3,39 мкм, $\ce{CO_2}$-ла­зе­ров – 10,6 мкм).

Приёмники инфракрасного излучения

ос­но­ва­ны на пре­об­ра­зо­ва­нии энер­гии из­лу­че­ния в др. ви­ды энер­гии, до­ступ­ные для из­ме­ре­ния. В те­п­ло­вых при­ём­ни­ках по­гло­щён­ное И. и. вы­зы­ва­ет по­вы­ше­ние темп-ры тер­мо­чув­ст­ви­тель­но­го эле­мен­та, ко­то­рое и ре­ги­ст­ри­ру­ет­ся. В фо­то­элек­трич. при­ём­ни­ках по­гло­ще­ние И. и.

при­во­дит к по­яв­ле­нию или из­ме­не­нию си­лы элек­трич. то­ка или на­пря­же­ния. Фо­то­элек­трич. при­ём­ни­ки (в от­ли­чие от те­п­ло­вых) се­лек­тив­ны, т. е. чув­ст­ви­тель­ны лишь к из­лу­че­нию оп­ре­де­лён­ной об­лас­ти спек­тра. Фо­то­ре­ги­ст­ра­ция И. и. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью спец.

фо­то­эмуль­сий, од­на­ко они чув­ст­ви­тель­ны к не­му толь­ко для длин волн до 1,2 мкм.

Применение инфракрасного излучения

ИК-из­лу­че­ние ши­ро­ко при­ме­ня­ют в на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях и для ре­ше­ния разл. прак­тич. за­дач.

Спек­тры ис­пус­ка­ния и по­гло­ще­ния мо­ле­кул и твёр­дых тел ле­жат в ИК-об­лас­ти, их изу­ча­ют в ин­фра­крас­ной спек­тро­ско­пии, в струк­тур­ных за­да­чах, а так­же ис­поль­зу­ют в ка­че­ст­вен­ном и ко­ли­че­ст­вен­ном спек­траль­ном ана­ли­зе.

Вда­лё­кой ИК-об­лас­ти ле­жит из­лу­че­ние, воз­ни­каю­щее при пе­ре­хо­дах ме­ж­ду зее­ма­нов­ски­ми под­уров­ня­ми ато­мов, ИК-спек­тры ато­мов по­зво­ля­ют изу­чать струк­ту­ру их элек­трон­ных обо­ло­чек.

[attention type=yellow]

Фо­то­гра­фии од­но­го и то­го же объ­ек­та, по­лу­чен­ные в ви­ди­мом и ин­фра­крас­ном диа­па­зо­нах, вслед­ст­вие раз­ли­чия ко­эф­фи­ци­ен­тов от­ра­же­ния, про­пус­ка­ния и рас­сея­ния мо­гут зна­чи­тель­но раз­ли­чать­ся; на ИК-фо­то­гра­фии мож­но уви­деть де­та­ли, не­ви­ди­мые на обыч­ной фо­то­гра­фии.

[/attention]

В про­мыш­лен­но­сти И. и. ис­поль­зу­ют для суш­ки и на­гре­ва ма­те­риа­лов и из­де­лий, в бы­ту – для обог­ре­ва по­ме­ще­ний. На ос­но­ве фо­то­ка­то­дов, чув­ст­ви­тель­ных к И. и., соз­да­ны элек­трон­но-оп­тич.

пре­об­ра­зо­ва­те­ли, в ко­то­рых не ви­ди­мое гла­зом ИК-изо­бра­же­ние объ­ек­та пре­об­ра­зу­ет­ся в ви­ди­мое. На ос­но­ве та­ких пре­об­ра­зо­ва­те­лей по­строе­ны разл. ноч­но­го ви­де­ния при­бо­ры (би­нок­ли, при­це­лы и т. п.

), по­зво­ляю­щие в пол­ной тем­но­те об­на­ру­жи­вать объ­ек­ты, вес­ти на­блю­де­ние и при­це­ли­ва­ние, об­лу­чая их И. и. от спец. ис­точ­ни­ков. При по­мо­щи вы­со­ко­чув­ст­ви­тель­ных при­ём­ни­ков И. и. осу­ще­ст­в­ля­ют те­п­ло­пе­лен­га­цию объ­ек­тов по их соб­ст­вен­но­му И. и.

и соз­да­ют сис­те­мы са­мо­на­ве­де­ния на цель сна­ря­дов и ра­кет. ИК-ло­ка­то­ры и ИК-даль­но­ме­ры по­зво­ля­ют об­на­ру­жи­вать в тем­но­те пред­ме­ты, темп-ра ко­то­рых вы­ше темп-ры ок­ру­жаю­щей сре­ды, и из­ме­рять рас­стоя­ния до них. Мощ­ное из­лу­че­ние ИК-ла­зе­ров ис­поль­зу­ют в на­уч.

ис­сле­до­ва­ни­ях, а так­же для осу­ще­ст­в­ле­ния на­зем­ной и кос­мич. свя­зи, для ла­зер­но­го зон­ди­ро­ва­ния ат­мо­сфе­ры и т. д. И. и. ис­поль­зу­ет­ся для вос­про­из­ве­де­ния эта­ло­на мет­ра.

Источник: https://bigenc.ru/physics/text/2016310

Медик
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: