Инфракрасное излучение и ультрафиолетовое: Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых

Содержание

Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых

Теоретически вопрос «Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых? » мог бы заинтересовать любого человека. Ведь и те, и другие лучи входят в состав солнечного спектра – а воздействию Солнца мы подвергаемся ежедневно. На практике же его чаще всего задают себе те, кто собирается приобрести устройства, известные как инфракрасные обогреватели, и хотел бы убедиться в том, что подобные приборы абсолютно безопасны для здоровья человека.

Потолочные обогреватели встраиваемые и не стандартные

Греющие накладки для предотвращения обледенения пешеходных зон

Встраиваемые потолочные нагреватели для подвесных потолков Армстронг

Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых с точки зрения физики

Как известно, кроме семи видимых цветов спектра за его пределами имеются и невидимые глазу излучения. Помимо инфракрасных и ультрафиолетовых, к ним относятся рентгеновские лучи, гамма-лучи и микроволны.

Инфракрасные и УФ-лучи сходны в одном: и те, и другие относятся к той части спектра, который не видим невооруженному глазу человека. Но этим и ограничивается их сходство.

Инфракрасное излучение

Инфракрасные лучи были обнаружены за пределами красной границы, между длинноволновым и коротковолновым участками этой части спектра. Стоит отметить, что почти половина солнечной радиации – это именно инфракрасное излучение. Основная характеристика этих не видимых глазу лучей – сильная тепловая энергия: ее непрерывно излучают все нагретые тела.
Излучение этого вида подразделяется на три области по такому параметру, как длина волны:

  • от 0,75 до 1,5 мкм – ближняя область;
  • от 1,5 до 5,6 мкм – средняя;
  • от 5,6 до 100 мкм – дальняя.

Нужно понимать, что инфракрасное излучение является не продуктом всевозможных современных технических устройств, к примеру, ИК-обогревателей. Это фактор природной окружающей среды, который постоянно действует на человека. Наше тело непрерывно поглощает и отдает инфракрасные лучи.

Ультрафиолетовое излучение

Существование лучей за фиолетовой границей спектра было доказано в 1801 году. Диапазон ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, составляет от 400 до 20 нм, однако до земной поверхности доходят только незначительная часть коротковолнового спектра – до 290 нм.
Ученые считают, что ультрафиолету принадлежит значительная роль в образовании первых на Земле органических соединений. Однако воздействие этого излучения носит и отрицательный характер, приводя к распаду органических веществ.
При ответе на вопрос, чем инфракрасное излучение отличается от ультрафиолетового, необходимо обязательно рассмотреть воздействие на организм человека. И здесь основное отличие заключается в том, что эффект инфракрасных лучей ограничивается преимущественно тепловым действием, в то время как ультрафиолетовые лучи способны оказывать еще и фотохимическое воздействие.
УФ-излучение активно поглощается нуклеиновыми кислотами, следствием чего являются изменения важнейших показателей жизнедеятельности клеток – способности к росту и делению. Именно повреждение ДНК является главным компонентом механизма воздействия на организмы ультрафиолетовых лучей.
Основной орган нашего тела, на который действует ультрафиолетовое излучение – это кожа. Известно, что благодаря УФ-лучам запускается процесс образования витамина Д, который необходим для нормального усвоения кальция, а также синтезируются серотонин и мелатонин – важные гормоны, оказывающие влияние на суточные ритмы и настроение человека.

Воздействие ИК и УФ-излучения на кожу

Когда человек подвергается воздействию солнечных лучей, на поверхность его тела оказывают влияние и инфракрасные, ультрафиолетовые лучи. Но результат этого воздействия будет различным:

  • ИК-лучи вызывают прилив крови к поверхностным слоям кожи, повышение ее температуры и покраснение (калорическая эритема). Этот эффект исчезает сразу же, как только действие облучения прекращается.
  • Воздействие УФ-излучения имеет скрытый период и может проявляться через несколько часов после облучения. Длительность ультрафиолетовой эритемы составляет от 10 часов до 3-4 дней. Кожа краснеет, может шелушиться, затем окраска ее становится более темной (загар).

Доказано, что избыточное воздействие ультрафиолета может привести к возникновению злокачественных заболеваний кожи. В то же время в определенных дозах УФ-излучение полезно для организма, что позволяет применять его для профилактики и лечения, а также для уничтожения бактерий в воздухе помещений.

Безопасно ли инфракрасное излучение?

Опасения людей по отношению к такому виду устройств, как инфракрасные обогреватели, вполне понятно. В современном обществе уже сформировалась устойчивая тенденция с изрядной долей опасения относиться ко многим видам излучения: радиация, рентгеновские лучи и др.
Рядовым потребителям, которые собираются приобрести устройства, основанные на использовании инфракрасного излучения, важнее всего знать следующее: инфракрасные лучи совершенно безопасны для здоровья человека. Именно это стоит подчеркнуть, рассматривая вопрос, чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых.
Исследованиями доказано: длинноволновое ИК-излучение не только полезно для нашего тела – оно ему совершенно необходимо. При недостатке ИК-лучей страдает иммунитет организма, а также проявляется эффект его ускоренного старения.

Положительное воздействие инфракрасного излучения уже не вызывает сомнений и проявляется в различных аспектах:

  • уничтожаются некоторые виды вирусов;
  • подавляется рост злокачественных образований;
  • у больных диабетом повышается выработка инсулина;
  • нейтрализуется результат воздействия вредных излучений, в частности, радиации и электромагнитных волн;
  • улучшается состояние при кожных и других болезнях.

В настоящее время на основе использования ИК-лучей созданы не только эффективные обогреватели, но и специальные устройства, испускающие длинноволновое излучение: инфракрасные лампы, ИК-сауны и др.14 Гц.

Данный вид излучения присущ всем нагретым телам. Тело испускает инфракрасное излучение, даже если оно не светится. К примеру, в каждом доме или квартире есть батареи для отопления. Они испускают инфракрасное излучение, хотя мы его не видим. Вследствие чего в доме происходит нагревание окружающих тел.

Инфракрасные волны иногда еще называют тепловыми волнами. Инфракрасные волны не воспринимаются человеческим глазом, так как длина волны инфракрасных волн превышает длину волны красного света.

Область применения инфракрасного излучения очень широка. Часто инфракрасное излучение применяется для сушки овощей, фруктов, различных лакокрасочных покрытий и т.д. Существуют приборы, которые позволяют преобразовать невидимое инфракрасное излучение в видимое. Изготавливаются бинокли, которые видят инфракрасное излучение; с их помощью можно видеть в темноте.

Ультрафиолетовое излучение

  • Ультрафиолетовое излучение — электромагнитное излучение, с частотой в диапазоне от 8*10^14 до 3*10^16 Гц.

Длина волны колеблется от 10 до 380 мкм. Ультрафиолетовое излучение так же не видно невооруженным человеческим глазом. Чтобы обнаружить ультрафиолетовое излучение, необходимо иметь специальный экран, который будет покрыт люминесцирующим веществом. Если на такой экран попадут ультрафиолетовые лучи, то в месте контакта он начнет светиться.

У ультрафиолетовых лучей очень высока химическая активность. Если спроецировать в затемненном помещении спектр на фотобумагу, то после проявления бумага за фиолетовым концом спектра почернеет сильнее, чем в видимой области спектра.

Как уже упоминалось выше, ультрафиолетовые лучи невидимы. Но при этом они обладают разрушительным действием на кожу и сетчатку глаз. Например, высоко в горах нельзя долго находиться без одежды и темных очков, так как ультрафиолетовые лучи, направленные от Солнца, недостаточно поглощаются в атмосфере нашей планеты. Даже обычные очки могут защитить глаза от вредного ультрафиолетового излучения — стекло очень сильно поглощает ультрафиолетовые лучи.

Однако, в малых дозах ультрафиолетовые лучи даже полезны. Они оказывают влияние на центральную нервную систему, стимулируют ряд важных жизненных функций. Под их воздействием на коже появляется защитный пигмент — загар. Помимо всего прочего эти лучи убивают различные болезнетворные бактерии. С этой целью чаще всего они используются в медицине.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Поляризация света: поперечность световых волн и электромагнитная теория света
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРентгеновское излучение: открытие Х-лучей и их свойства

Инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение

Инфракрасное излучение

Инфракрасные лучи были обнаружены за пределами красной границы, между длинноволновым и коротковолновым участками этой части спектра. 

Излучение занимают диапазон частот 3·1011— 3,85·1014 Гц. Им соответствует длина волны 780 нм –1 мм.

 

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем. Изучая повышение температуры термометра, нагреваемого видимым светом, Гершель обнаружил наибольшее нагревание термометра вне области видимого света (за красной областью). Расщепив солнечный свет призмой, Гершель поместил термометр сразу за красной полосой видимого спектра и показал, что температура повышается, а следовательно, на термометр воздействует световое излучение, не доступное человеческому взгляду. Невидимое излучение, учитывая его место в спектре, было названо инфракрасным.

Фридрих Вильгельм Гершель, 1738 — 1822гг. — английский астроном немецкого происхождения. Первое и наиболее важное открытие Гершеля — открытие планеты Уран —1781 г. Изготовил самый большой телескоп своего времени (свыше 12 метров).

Основная характеристика этих не видимых глазу лучей – сильная тепловая энергия: ее непрерывно излучают все нагретые тела.

Источником инфракрасного излучения является излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях. Мощный источник инфракрасного излучения – Солнце, около 50% его излучения лежит в инфракрасной области. На инфракрасное излучение приходится значительная доля (от 70 до 80 %) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью. Инфракрасное излучение испускает электрическая дуга и различные газоразрядные лампы. Излучения некоторых лазеров лежит в инфракрасной области спектра.

  

Индикаторами инфракрасного излучения являются фото и терморезисторы, специальные фотоэмульсии.

   

 

Инфракрасное излучение используют:

  • для сушки древесины, пищевых продуктов и различных лакокрасочных покрытий (инфракрасный нагрев),
  • для сигнализации при плохой видимости,
  • дает возможность применять оптические приборы, позволяющие видеть в темноте, а также при дистанционном управлении.
  • Инфракрасные лучи используются для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника.
  • Эти лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет, 
  • особенности строения молекул вещества (спектральный анализ).
  • Инфракрасная фотография применяется в биологии при изучении болезней растений,
  • в медицине при диагностике кожных и сосудистых заболеваний,
  • в криминалистике при обнаружении подделок. 

Положительное воздействие инфракрасного излучения проявляется в различных аспектах:

  • уничтожаются некоторые виды вирусов;
  • подавляется рост злокачественных образований;
  • у больных диабетом повышается выработка инсулина;
  • нейтрализуется результат воздействия вредных излучений, в частности, радиации и электромагнитных волн;
  • улучшается состояние при кожных и других болезнях.

Ультрафиолетовое излучение

Существование лучей за фиолетовой границей спектра было доказано в 1801 году немецким ученым Иоганном Риттером. Изучая почернение хлористого серебра под действием видимого света, Риттер обнаружил, что серебро чернеет еще более эффективно в области, находящейся за фиолетовым краем спектра, где видимое излучение отсутствует. . Диапазон ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, составляет от 400 до 20 нм (8·1014   3·1016 Гц), однако до земной поверхности доходят только незначительная часть коротковолнового спектра – до 290 нм. 

УФ-излучение активно поглощается нуклеиновыми кислотами, следствием чего являются изменения важнейших показателей жизнедеятельности клеток – способности к росту и делению. Именно повреждение ДНК является главным компонентом механизма воздействия на организмы ультрафиолетовых лучей.
Основной орган нашего тела, на который действует ультрафиолетовое излучение – это кожа. Известно, что благодаря УФ-лучам запускается процесс образования витамина Д, который необходим для нормального усвоения кальция, а также синтезируются серотонин и мелатонин – важные гормоны, оказывающие влияние на суточные ритмы и настроение человека.

Источник ультрафиолетового излучения — валентные электроны атомов и молекул, также ускорено движущиеся свободные заряды. Излучение накаленных до температур — 3000 К твердых тел содержит заметную долю ультрафиолетового излучения непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощный источник ультрафиолетового излучения — любая высокотемпературная плазма. Для различных применений ультрафиолетового излучения используются ртутные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы. Естественные источники ультрафиолетового излучения — Солнце, звезды, туманности и другие космические объекты. 

В малых дозах ультрафиолетовое излучение оказывает благотворное, оздоровительное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также вызывая загар. Большая доза ультрафиолетового излучения может вызвать ожог кожи и раковые новообразования (в 80 % излечимые). Кроме того, чрезмерное ультрафиолетовое излучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний. Ультрафиолетовое излучение оказывает также бактерицидное действие: под действие этого излучения гибнут болезнетворные бактерии.

 

Ультрафиолетовое излучение применяется в люминесцентных лампах, в криминалистике (по снимкам обнаруживают подделки документов), в искусствоведении (спомощью ультрафиолетовых лучей можно обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставрации). Практически не пропускает ультрафиолетовое излучение оконное стекло, т.к. его поглощает оксид железа, входящий в состав стекла. По этой причине даже в жаркий солнечный день нельзя загореть в комнате при закрытом окне. 

Рентгеновское излучение

В стеклянный сосуд впаивались два электрода, к ним подводилось высокое напряжение. То, что от таких трубок  распространяются какие-то лучи, подозревалось давно. В 1879 году опытным путем  Крукс доказал, что речь идет именно о лучах: крест, используемый в опытах, отбрасывал на стекло отчетливую тень.  В 1897 году Томсоном доказано, что лучи представляют собой поток электронов, определив отношение заряда к массе частицы.

Рентген: «Вечером 8 ноября 1895 года я, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, я собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Почему он светился? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и в добавок закрыта черным чехлом их картона. Я еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, я забыл ее выключить. Нащупав рубильник, я выключил трубку. Исчезло и свечение экрана. Включил трубку вновь  и вновь появилось свечение. Значит свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом?  Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней. Оправившись от минутного изумления, я начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные  мной Х – лучами. С экраном в руках я начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора – два метра для этих лучей не преграда. Они легко проникали через книгу, стекло, станиоль. Лучи, попавшие на фотопластинку, засветили ее. Они не расходились вокруг трубки сферически, а имели определенное направление».

В 1901 году Рентген стал первым Нобелевским лауреатом. Х-лучи были названы рентгеновскими. Обнаружение дифракции рентгеновских лучей позволило оценить длину волны: λ≈10-8 см. В современных условиях для получения рентгеновских лучей созданы специальные рентгеновские трубки, на которые подается высокое напряжение, порядка 50-200 кВ. Электроны, испускаемые накаленным катодом рентгеновской трубки, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между анодом и катодом и с большой скоростью ударяются об анод.

Спектры тормозного рентгеновского излучения

Причина возникновения излучения:  Вокруг летящих электронов существует магнитное поле, поскольку движение электронов представляет собой электрический ток. При резком торможении электрона в момент удара о препятствие магнитное поле электрона быстро изменяется и в пространство излучается электромагнитная волна.

Рентгеновское излучение относится к радиационному. Различные рентгеновские аппараты используются в медицинских учреждениях.  

При флюорографии грудной клетки, то действие излучения приведет к одномоментной дозе 370 мбэр. Еще больше даст рентгенография зуба – 3 бэр. Если задумали рентгеноскопию желудка, то вас ждет 30 бэр местного облучения. Дозы эти очень небольшие, организм человека успевает за короткий срок как бы залечить незначительные радиационные поражения и восстановить свое первоначальное состояние. Источником излучения являются экран компьютера, телевизора. Если смотреть передачи в течение года ежедневно по 3 часа, то это приведет к облучению дозой 0,1 мбэр.

Впервые дифракцию рентгеновских лучей наблюдали в 1913 г. Лауэр, Фридрих и Книппинг. Они рассматривали дифракцию рентгеновских лучей на кристаллах. В кристаллах выполняется условие, при котором период дифракционной решетки больше длины рентгеновского излучения.

Дифракция рентгеновских лучей от кристаллов используется для изучения состава спектра рентгеновского излучения (рентгеновская спектроскопия) и при исследовании кристаллических структур (рентгеноструктурный анализ).

Находя направления максимумов, которые получаются при дифракции рассматриваемого рентгеновского излучения от кристаллов, структура которых известна, находя длины волн. Проще всего для нахождения длин волн использовать кристаллы кубической системы. Межплоскостные расстояния при этом находят из плотности и относительной молекулярной массы кристалла.

                                     

Свет как опасность для кожи

Мы защищаем себя от ультрафиолетовых лучей на солнце, используя солнцезащитные кремы для предотвращения солнечных ожогов, преждевременного старения и повышенного риска развития рака кожи. Однако, наряду с ультрафиолетом, солнечный свет также содержит видимый и инфракрасный свет.

 

Важно учитывать, что видимый и инфракрасный свет может также способствовать повреждению, которое наша кожа получает от солнца. Клетки кожи чувствительны не только к одиночным длинам волн УФ, видимого и инфракрасного излучения, но и к их взаимодействию в солнечном свете. Это означает, что сами по себе они хороши, но в сочетании эффект усиливается.

Солнечный свет повреждает кожу человека, что приводит к появлению морщинок. Поскольку естественный солнечный свет является полихроматическим, его конечное воздействие на кожу человека является результатом не только воздействия каждой длины волны в отдельности, но и взаимодействия между многими длинами волн, включая ультрафиолетовое излучение, видимый свет и инфракрасное излучение

 

UV (ультрафиолет)

  • UVA-лучи способствуют старению кожи, проникают глубоко в дерму.
  • UVB-лучи способствуют ожогам, обычно воздействуют на верхний слой кожи. Интенсивность UVB-лучей зависит от времени года, места и времени суток (самая высокая активность – с 10 до 16 часов).
  • UVC-лучи – самые короткие и сильные по воздействию. Но благодаря озоновому слою, который их поглощает, эти лучи обычно не доходят до Земли.

HEV (синий свет)

HEV (High Energy Visible) – видимый спектр света, синий свет.

Влияет на барьерную функцию кожи, способствует разрушению ДНК, провоцирует воспаление, ускоряет процессы старения через разрушение дермальных структур.

Влияние идет как от солнца, так и от флюористцентных ламп.

IR (инфракрасное излучение)

Под прямыми солнечными лучами температура кожи человека поднимается примерно до 40 °C после преобразования поглощенного ИК-излучения в тепло. Пока наши знания о влиянии инфракрасного излучения или тепла на старение кожи ограничены. Но появляются новые данные о том, что инфракрасное и тепловое воздействие вызывают воспаление в коже, разрушают кожный внеклеточный матрикс, изменяют структуру дермы, способствуют преждевременному старению.

 

И если мы более-менее знаем, как вести себя правильно, чтобы защитить от негативного воздействия ультрафиолета, то, что делать в случае избыточного синего света и инфракрасного излучения, ученым еще предстоит выяснить.

 

Важно использовать:

  • Солнцезащитный крем широкого спектра, который обеспечивает защиту как от UVA, так и от UVB, с SPF 30 или выше.
  • Солнцезащитные кремы, содержащие активные ингредиенты оксид цинка или диоксид титана, как хороший источник защиты широкого спектра, подходящий для чувствительной кожи.
  • Составы, содержащие антиоксиданты более предпочтительны, так как будут защищать кожу от свободных радикалов, которые образуются от избыточного УФ излучения, инфракрасного света и видимого света.
  • Защитную одежду (шляпы и солнцезащитные очки).
  • Тем, кто будет проводить много времени на солнце, повторно наносить солнцезащитный крем каждые два часа, или после плавания.
  • Особенно важно быть бдительным возле песка, воды и снега, которые могут отражать солнечные лучи, защита от солнца необходима независимо от погоды и местоположения, так как 80% солнечных лучей могут проникать сквозь кожу даже в облачные дни

 

Процедуры у косметолога/дерматолога:

  • Раз в год проверять невусы.
  • Для защиты от неблагоприятного воздействия синего света и ультрафиолета поговорите с врачом на предмет необходимости инъекций нового протектора – биоревитализанта Novacutan (защищает от ультрафиолета, стирает последствия дефицита сна, избытка IR излучения и видимого света).
  • Инъекции обогащенной тромбоцитами плазмы уплотняют дермальной каркас, а инъекции гиалуроновой кислоты способствуют созданию гидрорезерва.

 

Мой топ средств для защиты от негативного воздействия окружающей среды и света

 

Питание

В своем исследовании 2017 года Такахаши и его команда обнаружили, что фермент, который восстанавливает поврежденную ультрафиолетом кожу, имеет ежедневный цикл, который может изменяться при употреблении пищи в неправильное время 1.

Поэтому, вероятно, если у вас нормальный режим питания, тогда вы будете лучше защищены от ультрафиолета в дневное время. Если у вас неправильный режим питания, это может привести к вредному сдвигу в ваших циркадных часах кожи.

Питание всегда индивидуально, если вы не придерживаетесь лечебных диетические стратегий, то в период подготовки к лету и в летний период разнообразьте свой рацион. Или рассмотрите с терапевтом-нутрициологом необходимость приема добавок.

  • Голубика богата мощными антиокисдантами, которые активно борются со свободными радикалами, повреждающими кожу вследствие избыточного видимого солнечного излучения. Также является хорошим источником витамина С, который помогает предотвратить морщины на пляже.
  • Продукты, содержащие ликопин – томаты, гуава, арбуз, розовый грейпфрут, папайя. Ликопин поглощает как UVA, так и UVB-излучение, а также способствует уменьшению интенсивность покраснения кожи после воздействия ультрафиолетовых лучей 2,3,4,5.
  • Омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты (орехи активированные, дикая рыба холодных морей, яйца) помогают поддерживать целостность кожи и уменьшают воспаление и раздражение на коже 6,7.
  • Морковь и листовая зелень. Наш организм превращает бета-каротин в витамин А, который жизненно важен для здоровья кожи и при условии регулярного употребления становится естественной забито от солнца 8,9.
  • Зеленый чай, а точнее флавоноид зеленого чая EGCG, способствует уменьшению повреждение кожи, в том числе коллагена, от ультрафиолетового излучения 10,11.
  • Цветная капуста содержит мощные антиоксиданты, которые помогают нашему организму справиться с окислительным стрессом. Цветная капуста содержит гистидин. Эта альфа-аминокислота стимулирует выработку урокановой кислоты, которая погашает ультрафиолетовое излучение 12.

 





     
 

Если у Вас остались или появились вопросы, не стесняйтесь и задавайте их под последним постом в Instagram,
а также подписывайтесь на Telegram-канал.


Всем красивой кожи
 
     

 

* Источник изображения

Урок «инфракрасное и ультрафиолетовое излучения»

Урок по теме «Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения».

Цель: сформировать у учащихся представления о природе, свойствах инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского излучениях.

Задачи урока:

Образовательная: изучение основных свойств инфракрасного и ультрафиолетового и излучений и их практическое применение.

Развивающая: способствование развитию теоретического мышления, умения анализировать, сравнивать, делать выводы.

Воспитательная: содействие развитию умения работать самостоятельно; формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающей среды.

Эпиграф: « Кругом нас, в нас самих, всюду и везде, вечно сменяясь, совпадая и сталкиваясь идут излучения разной длины волны… Лик Земли ими меняется, ими в значительной мере лепится.» В.И. Вернадский

Ход и содержание урока

Способность вызвать у человека зрительные ощущения характерна лишь для электромагнитных волн в диапазоне длин волн от 760нм (красные лучи) до 380нм (фиолетовые лучи). Что же находится за этими границами? Сегодня на уроке мы познакомимся с излучениями, которые находятся по соседству с видимым светом на Шкале электромагнитных волн. Знакомство с этой темой позволит нам узнать много интересного о тех излучениях которые окружают нас, но невидимы нашему глазу. О влиянии этих излучений на наше здоровье. О полезных и вредных свойствах этих излучений. Как известно, кроме семи видимых цветов спектра за его пределами имеются и невидимые глазу излучения. Помимо инфракрасных и ультрафиолетовых, к ним относятся рентгеновские лучи, гамма-лучи и микроволны.

Изучение нового материала.

Условно все виды электромагнитных волн делятся на 7 основных диапазонов — это низкочастотные излучения, радиоизлучения, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-излучение.

Презентация « Инфракрасное излучение и его применение» (объясняет учитель + первый ученик о применении данного вида излучения).

По ходу объяснения материала учителем, учащиеся заполняют подготовленные заранее схемы:

Виды излучения

Длина волны, м

Частота,

Гц

Источники излучения

Области

применения

Свойства

Негативное действие

ИК

УФ

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение , занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны (=м) и коротковолновым радиоизлучением(=м).

Открыто инфракрасное излучение было в 1800 г. английским ученым У. Гершелем. Спустя 123 года после открытия инфракрасного излучения советский физик А.А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с длиной волны равной приблизительно 80 мкм, т.е. располагающиеся в инфракрасном диапазоне длин волн. Это доказало, что свет, инфракрасные лучи и радиоволны имеют одинаковую природу, все это лишь разновидности обычных электромагнитных волн.

Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Например, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с λ = 1 мкм.

Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50 % излучения Солнца; инфракрасное излучение испускают некоторые лазеры. Для его регистрации пользуются тепловыми и фотоэлектрическими приёмниками, а также специальными фотоматериалами.

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Инфракрасное излучение испускают возбуждённые атомы или ионы.

Передача энергии Солнцем через огромное пространство космоса происходит практически без потерь на нагревание пространства. Поэтому происходит непосредственное нагревание земной поверхности, на которую и попадают лучи Солнца. А затем уже Земля и другие нагретые Солнцем предметы нагревают воздух. А вообще, любое тело, которое нагрето до определенной температуры, излучает тепловую энергию в инфракрасном диапазоне спектра электромагнитных волн и, следовательно, может передавать эту энергию посредством лучистого теплообмена другим телам.

Теперь же инфракрасные приборы окружают нас буквально повсюду в нашей повседневной жизни. Практически у каждого человека есть дома телевизор, и практически наверняка он оснащен пультом дистанционного управления, который работает в инфракрасном диапазоне. Инфракрасные диоды и фотодиоды повсеместно применяются в охранных системах и системах автоматики, так как они не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости. Инфракрасные излучатели применяют для сушки ягод и овощей. Его используют для получения инфракрасных фотографий, в приборах ночного видения, в мобильных телефонах и в системах самонаведения снарядов на цель.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ИК ИЗЛУЧЕНИЯ

  1. Проходит через некоторые непрозрачные тела, также сквозь дождь, дымку, снег.

  2. Производит химическое действие на фотопластинки.

  3. Поглощаясь веществом, нагревает его.

  4. Вызывает внутренний фотоэффект у германия.

  5. Невидимо.

  6. Способно к явлениям интерференции и дифракции.

  7. Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и

Презентация «Ультрафиолетовое излучение и его применение» (объясняет учитель + второй ученик о применении данного вида излучения

Ультрафиолетовое излучение. После обнаружения инфракрасного излучения, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер задался целью найти нечто похожее и на противоположном конце спектра, с длиной волны меньше чем у фиолетового света. И уже в 1801 году его попытки увенчались успехом. В то время было известно, что хлорид серебра чернеет под действием видимого света. Риттер решил проверить, будет ли чернеть пластинка, если ее поместить за фиолетовый край спектра. Проведя данный эксперимент, он обнаружил, что хлорид серебра действительно разлагается, причем даже намного активнее, чем под действием видимого света. Данный вид излучения был назван ультрафиолетовым.

Ультрафиолетовое излучение –электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и  рентгеновским излучением (3,8- 3м ; 7,9·1014 — 3·1016 Гц).

Основным источником ультрафиолетового излучения на Земле является Солнце. Также естественными источниками ультрафиолетового излучения являются звезды и другие космические объекты.

Искусственные источники: ртутно-кварцевые лампы, люминесцентные лампы дневного света, эксилампы, светодиоды и лазерные источники.

Применение УФ излучения :

  1. Медицина.

  2. Косметология.

  3. Пищевая промышленность.

  4. Полиграфия.

  5. Криминалистика.

  6. Сельское хозяйство и животноводство.

  7. Шоу-бизнес.

Свойства УФ излучения:

  1. Высокая химическая активность

  2. Невидимо

  3. Большая проникающая способность

  4. Убивает микроорганизмы

  5. В малых дозах благотворно влияет на организм человека

  6. В больших дозах приводит к изменению в развитии клетоки обмене веществ, действует на глаза

Вывод:

Инфракрасное излучение — это электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и микроволновым радиоизлучением.

Ультрафиолетовое излучение — это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями.

иант № 1.

Просмотр видеоролика» «Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения Шкала электромагнитных волн» online video cutter com(3 мин)

https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=zeS31lhoNoQ

Закрепление изученного материала

в том случае, когда оно не светится?

А) Ультрафиолетовое Б) Инфракрасное

Вариант № 1.

  1. Какое излучение испускает любое нагретое тело даже в том случае, когда оно не светится?

убивают болезнетворные бактерии и используются с этой

  1. Перечислить источники ультрафиолетового излучения

убивают болезнетворные бактерии и используются с этой

целью в медицине.

  1. Какое излучение применяют для сушки лакокрасочных изделий?

покрытий, овощей и фруктов?

А) Ультрафиолетовое Б) Инфракрасное

  1. Какие волны испускают батареи отопления?

  2. Почему солнечный свет, прошедший сквозь оконное стекло не вызывает загара?

стекло, не вызывает загара?

организма

А) Ультрафиолетовые Б) Инфракрасные

  1. Какие лучи не вызывают зрительных образов, они невидимы?

невидимы.

А) Ультрафиолетовые Б) Инфракрасные

  1. Почему колбы ртутных медицинских ламп делают из кварцевого стекла

кварцевого стекла.

А) Колбы медицинск

  1. Где применяются инфракрасные лучи?

  2. Какие лучи оказывают бактерицидное действие?

Обобщение материла . Сводная таблица выводится на экран

Виды излучения

Длина волны, м

Источники излучения

Области

применения

Свойства

Негативное действие

ИК

7,4-

Атомы и молекулы вещества.

Все тела при любой температуре.

Приборы ночного видения.

Волоконно — оптическая система связи.

Астрономия.

Тепловизоры.

 В медицине.

Невидимо. Производит химическое действие на фотопластинки. Поглощаясь веществом, нагревает его.

Сильное ИК излучение опасно для глаз.

УФ

3,8-

Кварцевые лампы. Твердые тела с температурой выше 10000С. Электросварочные дуги. Лампы дневного света. Светящиеся пары ртути.

Светодиодные источники. Бактерицидные лампы. Дезинфекция питьевой воды. Пищевая промышленность; Криминалистика; Сельское хозяйство и животноводство. Детектор валют.
Криминалистика. Шоу-бизнес.

Высокая химическая активность. Невидимо.

Убивает микроорганизмы.

Большая проникающая способность.

В больших дозах вызывает изменение в развитии клеток и обмене веществ, поражение сетчатки глаза.

Каждый диапазон длин волн имеет важное значение для жизни на Земле. Что вы заметили общего и какие различия ЭМВ? Чем же инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых с точки зрения физики?

Домашнее задание: § 84 учебника Ф-11 Г.Я Мякишев; Б.Б.Буховцев; В.М. Чаругин (2014 год)

Выучить материал, используя таблицу

Роль ультрафиолетовых и инфракрасных лучей в природе. Их применение в технике

Инфракрасные лучи испускают все тела в природе, так как их возникновение обусловлено хаотическим движением молекул и атомов в любом веществе. При повышении температуры энергия инфракрасного излучения тела быстро возрастает.

Когда какие-либо тела находятся недалеко друг от друга, то каждое из них создает свое излучение и одновременно поглощает излучение других тел. То тело, у которого самая высокая температура, получает меньше энергии, чем уносит его излучение, поэтому температура такого тела понижается. Наоборот, тело с наименьшей температурой, поглощая излучение, получает больше энергии, чем уносит его собственное излучение, поэтому оно нагревается. Таким образом, между всеми телами в природе происходит обмен энергией, способствующий выравниванию их температур.

С помощью излучения Земля получает энергию от Солнца. Опыт показал, что излучение Солнца содержит много инфракрасных и ультрафиолетовых лучей. За счет энергии солнечного излучения между различными точками земной поверхности создаются разности температур.

Инфракрасное излучение Земли уносит энергию в мировое пространство, что способствует охлаждению поверхности Земли. Именно поэтому в пустынях, где атмосфера прозрачна, ночью становится холодно, хотя днем бывает очень жарко. Если есть облака, инфракрасное излучение с поверхности Земли отражается от них и потери энергии в мировое пространство уменьшаются. Поэтому зимой при густой облачности на поверхности Земли становится теплее.

Ультрафиолетовые лучи, которые имеются в солнечном излучении, довольно сильно поглощаются атмосферой, и у поверхности Земли их сравнительно немного. Высоко в горах ультрафиолетовых лучей в солнечном излучении значительно больше. Ультрафиолетовые лучи убивают бактерии, т. е. являются хорошим дезинфектором. В небольших дозах они приносят пользу человеку, вызывают загар.

В технике инфракрасные лучи используют для сушки материалов, например, пищевых продуктов, для сигнализации при плохой видимости, для фотографирования в темноте и т. д. В военном деле эти лучи используют для наведения на цель снарядов и ракет, для обнаружения замаскированного противника и т. д. В науке инфракрасные лучи позволяют определить различие температур отдельных участков поверхности планет, например, Марса, особенности строения молекул вещества и пр.

Ультрафиолетовые лучи используются в фотографии, для обнаружения скрытых надписей или стертого текста, так как многие вещества при поглощении ультрафиолетовых лучей начинают испускать видимый свет. Это же явление используется в лампах дневного света и во многих других случаях. Ультрафиолетовые лучи используются для изучения строения наружных электронных оболочек атомов. В медицине их применяют при лечении некоторых заболеваний.

Урок «Инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения» для специальности «Сварщик»

Усть-Каменогорский колледж строительства

Разработка урока по физике.

Тема: «Инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения»

Преподаватель: О.Н.Чирцова

Усть-Каменогорск, 2014 г.

Урок по теме «Инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения».

Цели:1)знать, что такое инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское излучения; уметь решать логические задачи на применение данных понятий.

2)развитие логического мышления, наблюдательности, ПМД (анализ, синтез, сравнение), навыков работы над понятием (его лексическое значение), речи, ОУУН (самостоятельная работа с источником информации, построение таблицы).

3)формирование научного мировоззрения (практическая значимость изучаемого материала, связь с профессией), ответственности, самостоятельности, необходимости вести здоровый образ жизни, соблюдать нормы ТБ в профессиональной деятельности.

Тип урока: изучение нового материала

Вид урока: теоретическое исследование

Оснащение: ноутбуки, проектор, презентация, спецодежда сварщика

Литература: Кронгарт Б.А. «Физика-11», материалы INTERNET

Ход урока.

  1. Организация студентов к занятию.

  1. Подготовка к восприятию.

1)Из какого материала сшита спецодежда?(прорезиненная ткань, замша)Почему именно из этих материалов?(Подвожу студентов к ответу «защита от теплового (инфракрасного излучения)»

2)Для чего необходима маска?(защита от ультрафиолетового излучения).

3)Главный результат в работе сварщика?(качество шва)Как можно исследовать качество сварного шва?(один из методов- рентгеновская дефектоскопия).На слайде показываю фото рентгенустановки и кратко поясняю метод.

  • Объявляю тему урока (записывают в тетрадь).

  • Студенты формулируют цель урока.

  • Ставлю перед студентами задачи на урок:

1)Познакомиться с общей характеристикой излучений (по положению на шкале электромагнитных излучений).

2)Познакомиться с общей характеристикой каждого вида излучения.

3)Исследовать подробно каждый вид излучения.

  1. Изучение нового материала.

    1. Выполняем первую задачу урока –знакомимся с общей характеристикой излучений.

На слайде «Шкала электромагнитных излучений». Определяем положение каждого вида излучений на шкале, разбираем лексическое значение слов «инфракрасный», «ультрафиолетовый», «рентгеновский». Подкрепляю примерами.

    1. Итак, первую задачу урока мы выполнили, переходим ко второй задаче-знакомимся с общей характеристикой каждого вида излучения. (Демонстрирую видеоролики о каждом виде излучений. После просмотра строю краткую беседу по содержанию роликов).

    2. Итак, переходим к третьей задаче урока- исследованию каждого вида излучения.

Студенты самостоятельно выполняют исследовательскую работу (пользуясь цифровым источником информации, заполняют таблицу). Объявляю критерии оценки, регламент. Консультирую, поясняю возникшие в ходе работы вопросы.

По окончании работы заслушиваем ответы трех учащихся, рецензируем ответы.

  1. Закрепление.

Устно решаем логические задачи:

1. Почему высоко в горах необходимо надевать темные очки?

2. Какое излучение применяется для сушки фруктов, овощей?

  1. Для чего сварщик во время сварочных работ надевает маску? защитный костюм?

  2. Для чего перед обследованием рентгеновскими лучами больному дают бариевую кашу?

  3. Для чего врач-рентгенолог ( а также больной) одевают свинцовые фартуки?

  4. Почему флюорографию легких рекомендуется производить не чаще одного раза в год? А беременным женщинам категорически запрещается?

  5. Профессиональное заболевание сварщиков- катаракта (помутнение хрусталика глаза). Чем оно вызвано?(длительное тепловое ИК излучение) Как избежать?

  6. Электроофтальмия- заболевание глаз (сопровождается острой болью, резью в глазах, слезотечением, спазмами век). Причина этого заболевания? (действие УФ излучения). Как избежать?

  1. Рефлексия.

Студенты письменно отвечают на вопросы:

    1. Какова была цель урока?

    2. Где применяются изученные виды излучения?

    3. Какой вред они могут принести?

    4. Где пригодятся приобретенные на уроке знания в вашей профессии?

Устно обсуждаем ответы на данные вопросы, листочки сдают.

  1. Домашнее задание

Подготовить доклад о практическом применении ИК, УФ, рентгеновского излучений (на выбор).

  1. Итог урока.

Студенты сдают тетради.

Объявляю оценки за урок.

Раздаточный материал.

Инфракрасное излучение.

Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света и микроволновым излучением.

Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Например, слой воды в несколько сантиметров непрозрачен для инфракрасного излучения с λ = 1 мкм. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50 % излучения Солнца; инфракрасное излучение испускают некоторые лазеры. Для его регистрации пользуются тепловыми и фотоэлектрическими приёмниками, а также специальными фотоматериалами.

Весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;

средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;

длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм.

Длинноволновую окраину этого диапазона иногда выделяют в отдельный диапазон электромагнитных волн — терагерцевое излучение (субмиллиметровое излучение).

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких (до нескольких тысяч Кельвинов) температурах лежит в основном именно в этом диапазоне. Инфракрасное излучение испускают возбуждённые атомы или ионы.

Применение.

Прибор ночного видения.

Вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасном, ультрафиолетовом или рентгеновском спектре) в видимое либо для усиления яркости видимого изображения.

Термография.

Инфракрасная термография, тепловое изображение или тепловое видео — это научный способ получения термограммы — изображения в инфракрасных лучах, показывающего картину распределения температурных полей. Термографические камеры или тепловизоры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (примерно 900-14000 нанометров или 0,9-14 µм) и на основе этого излучения создают изображения, позволяющие определить перегретые или переохлаждённые места. Так как инфракрасное излучение испускается всеми объектами, имеющими температуру, согласно формуле Планка для излучения чёрного тела, термография позволяет «видеть» окружающую среду с или без видимого света. Величина излучения, испускаемого объектом, увеличивается с повышением его температуры, поэтому термография позволяет нам видеть различия в температуре. Когда смотрим через тепловизор, то тёплые объекты видны лучше, чем охлаждённые до температуры окружающей среды; люди и теплокровные животные легче заметны в окружающей среде, как днём, так и ночью. Как результат, продвижение использования термографии может быть приписано военным и службам безопасности.

Инфракрасное самонаведение.

Инфракрасная головка самонаведения — головка самонаведения, работающая на принципе улавливания волн инфракрасного диапазона, излучаемых захватываемой целью. Представляет собой оптико-электронный прибор, предназначенный для идентификации цели на окружающем фоне и выдачи в автоматическое прицельное устройство (АПУ) сигнала захвата, а также для измерения и выдачи в автопилот сигнала угловой скорости линии визирования.

Инфракрасный обогреватель.

Отопительный прибор, отдающий тепло в окружающую среду посредством инфракрасного излучения. В быту иногда неточно называется рефлектором. Лучистая энергия поглощается окружающими поверхностями, превращаясь в тепловую энергию, нагревает их, которые в свою очередь отдают тепло воздуху. Это дает существенный экономический эффект по сравнению с конвекционным обогревом, где тепло существенно расходуется на обогрев неиспользуемого подпотолочного пространства. Кроме того, при помощи ИК обогревателей появляется возможность местного обогрева только тех площадей в помещении, в которых это необходимо без обогрева всего объёма помещения; тепловой эффект от инфракрасных обогревателей ощущается сразу после включения, что позволяет избежать предварительного нагрева помещения. Эти факторы снижают затраты энергии.

Инфракрасная астрономия.

Раздел астрономии и астрофизики, исследующий космические объекты, видимые в инфракрасном излучении. При этом под инфракрасным излучением подразумевают электромагнитные волны с длиной волны от 0,74 до 2000 мкм. Инфракрасное излучение находится в диапазоне между видимым излучением, длина волны которого колеблется от 380 до 750 нанометров, и субмиллиметровым излучением.

Инфракрасная астрономия начала развиваться в 1830-е годы, спустя несколько десятилетий после открытия инфракрасного излучения Уильямом Гершелем. Первоначально прогресс был незначительным и до начала 20 века отсутствовали открытия астрономических объектов в инфракрасном диапазоне помимо Солнца и Луны, однако после ряда открытий, сделанных в радиоастрономии в 1950-х и 1960-х годах, астрономы осознали наличие большого объёма информации, находящегося вне видимого диапазона волн. С тех пор была сформирована современная инфракрасная астрономия.

Инфракрасная спектроскопия.

Инфракрасная спектроскопия — раздел спектроскопии, охватывающий длинноволновую область спектра (>730 нм за красной границей видимого света). Инфракрасные спектры возникают в результате колебательного (отчасти вращательного) движения молекул, а именно — в результате переходов между колебательными уровнями основного электронного состояния молекул. ИК излучение поглощают многие газы, за исключением таких как О2, N2, h3, Cl2 и одноатомных газов. Поглощение происходит на длине волны, характерной для каждого определенного газа, для СО, например, таковой является длина волны 4,7 мкм.

По инфракрасным спектрам поглощения можно установить строение молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно короткими молекулами: антибиотиков, ферментов, алкалоидов, полимеров, комплексных соединений и др. Колебательные спектры молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно длинными молекулами (белки, жиры, углеводы, ДНК, РНК и др.) находятся в терагерцевом диапазоне, поэтому строение этих молекул можно установить с помощью радиочастотных спектрометров терагерцевого диапазона. По числу и положению пиков в ИК спектрах поглощения можно судить о природе вещества (качественный анализ), а по интенсивности полос поглощения — о количестве вещества (количественный анализ). Основные приборы — различного типа инфракрасные спектрометры.

Инфракрасный канал.

Инфракрасный канал — канал передачи данных, не требующий для своего функционирования проводных соединений. В компьютерной технике обычно используется для связи компьютеров с периферийными устройствами (интерфейс IrDA) В отличие от радиоканала инфракрасный канал нечувствителен к электромагнитным помехам, и это позволяет использовать его в производственных условиях. К недостаткам инфракрасного канала относятся высокая стоимость приемников и передатчиков, где требуется преобразование электрического сигнала в инфракрасный и обратно, а также низкие скорости передачи (обычно не превышает 5-10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров возможны существенно более высокие скорости). Кроме этого, не обеспечивается секретность передаваемой информации. В условиях прямой видимости инфракрасный канал может обеспечить связь на расстояниях в несколько километров, но наиболее удобен он для связи компьютеров, находящихся в одной комнате, где отражения от стен комнаты дает устойчивую и надежную связь. Наиболее естественный тип топологии здесь — «шина» (то есть переданный сигнал одновременно получают все абоненты). Ясно, что имея такое количество недостатков, инфракрасный канал не смог получить широкого распространения.

Медицина

Инфракрасные лучи применяются в физиотерапии.

Дистанционное управление

Инфракрасные диоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления, системах автоматики, охранных системах, некоторых мобильных телефонах (инфракрасный порт) и т. п. Инфракрасные лучи не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости.

Интересно, что инфракрасное излучение бытового пульта дистанционного управления легко фиксируется с помощью цифрового фотоаппарата.

При покраске

Инфракрасные излучатели применяют в промышленности для сушки лакокрасочных поверхностей. Инфракрасный метод сушки имеет существенные преимущества перед традиционным, конвекционным методом. В первую очередь это, безусловно, экономический эффект. Скорость и затрачиваемая энергия при инфракрасной сушке меньше тех же показателей при традиционных методах.

Стерилизация пищевых продуктов

С помощью инфракрасного излучения стерилизируют пищевые продукты с целью дезинфекции.

Антикоррозийное средство

Инфракрасные лучи применяются с целью предотвращения коррозии поверхностей, покрываемых лаком.

Пищевая промышленность

Особенностью применения ИК-излучения в пищевой промышленности является возможность проникновения электромагнитной волны в такие капиллярно-пористые продукты, как зерно, крупа, мука и т. п. на глубину до 7 мм. Эта величина зависит от характера поверхности, структуры, свойств материала и частотной характеристики излучения. Электромагнитная волна определённого частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических превращений в биологических полимерах (крахмал, белок, липиды). Конвейерные сушильные транспортёры с успехом могут использоваться при закладке зерна в зернохранилища и в мукомольной промышленности.

Кроме того, инфракрасное излучение повсеместно применяют для обогрева помещений и уличных пространств. Инфракрасные обогреватели используются для организации дополнительного или основного отопления в помещениях (домах, квартирах, офисах и т. п.), а также для локального обогрева уличного пространства (уличные кафе, беседки, веранды).

Недостатком же является существенно большая неравномерность нагрева, что в ряде технологических процессов совершенно неприемлемо.

Проверка денег на подлинность

Инфракрасный излучатель применяется в приборах для проверки денег. Нанесённые на купюру как один из защитных элементов, специальные метамерные краски возможно увидеть исключительно в инфракрасном диапазоне. Инфракрасные детекторы валют являются самыми безошибочными приборами для проверки денег на подлинность. Нанесение на купюру инфракрасных меток, в отличие от ультрафиолетовых, фальшивомонетчикам обходится дорого и соответственно экономически невыгодно. Потому детекторы банкнот со встроенным ИК излучателем, на сегодняшний день, являются самой надёжной защитой от подделок.

Опасность для здоровья!!!

Очень сильное инфракрасное излучение в местах высокого нагрева может высушивать слизистую оболочку глаз. Наиболее опасно, когда излучение не сопровождается видимым светом. В таких ситуациях необходимо надевать специальные защитные очки для глаз.

Земля как инфракрасный излучатель

Поверхность Земли и облака поглощают видимое и невидимое излучение от солнца и переизлучают большую часть энергии в виде инфракрасного излучения обратно в атмосферу. Некоторые вещества в атмосфере, главным образом капли воды и водяной пар, а также диоксид углерода, метан, азот, гексафторид серы и хлорфторуглерод поглощают это инфракрасное излучение и вновь излучают его во всех направлениях, включая обратно на Землю. Таким образом, парниковый эффект удерживает атмосферу и поверхность в более нагретом состоянии, чем если бы инфракрасные поглотители отсутствовали в атмосфере.

Рентгеновское излучение

Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10−2 до 102 Å (от 10−12 до 10−8 м)

Лабораторные источники

Рентгеновские трубки

Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод (ранее называвшийся также антикатодом). В рентгеновских трубках электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не испускаются, так как ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий (характеристическое излучение, частоты определяются законом Мозли: где Z — атомный номер элемента анода, A и B — константы для определённого значения главного квантового числа n электронной оболочки). В настоящее время аноды изготавливаются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны, — из молибдена или меди.

Трубка Крукса

В процессе ускорения-торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99% энергии превращается в тепло.

Ускорители частиц

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Так называемое синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению. Синхротронное излучение имеет сплошной спектр с верхней границей. При соответствующим образом выбранных параметрах (величина магнитного поля и энергия частиц) в спектре синхротронного излучения можно получить и рентгеновские лучи.

Биологическое воздействие

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Регистрация

Эффект люминесценции. Рентгеновские лучи способны вызывать у некоторых веществ свечение (флюоресценцию). Этот эффект используется в медицинской диагностике при рентгеноскопии (наблюдение изображения на флюоресцирующем экране) и рентгеновской съёмке (рентгенографии). Медицинские фотоплёнки, как правило, применяются в комбинации с усиливающими экранами, в состав которых входят рентгенолюминофоры, которые светятся под действием рентгеновского излучения и засвечивают светочувствительную фотоэмульсию. Метод получения изображения в натуральную величину называется рентгенографией. При флюорографии изображение получается в уменьшенном масштабе. Люминесцирующее вещество (сцинтиллятор) можно оптически соединить с электронным детектором светового излучения (фотоэлектронный умножитель, фотодиод и т. п.), полученный прибор называется сцинтилляционным детектором. Он позволяет регистрировать отдельные фотоны и измерять их энергию, поскольку энергия сцинтилляционной вспышки пропорциональна энергии поглощённого фотона.

Фотографический эффект. Рентгеновские лучи, также как и обычный свет, способны напрямую засвечивать фотографическую эмульсию. Однако без флюоресцирующего слоя для этого требуется в 30—100 раз большая экспозиция (то есть доза). Преимуществом этого метода (известного под названием безэкранная рентгенография) является бо́льшая резкость изображения.

В полупроводниковых детекторах рентгеновские лучи производят пары электрон-дырка в p-n-переходе диода, включённого в запирающем направлении. При этом протекает небольшой ток, амплитуда которого пропорциональна энергии и интенсивности падающего рентгеновского излучения. В импульсном режиме возможна регистрация отдельных рентгеновских фотонов и измерение их энергии.

Отдельные фотоны рентгеновского излучения могут быть также зарегистрированы при помощи газонаполненных детекторов ионизирующего излучения (счётчик Гейгера, пропорциональная камера и др.).

Применение

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов (см. также рентгенография и рентгеноскопия). При этом используется тот факт, что у содержащегося преимущественно в костях элемента кальция (Z=20) атомный номер гораздо больше, чем атомные номера элементов, из которых состоят мягкие ткани, а именно водорода (Z=1), углерода (Z=6), азота (Z=7), кислорода (Z=8). Кроме обычных приборов, которые дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.

Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.

В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

При помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества. В электронно-лучевом микрозонде (либо же в электронном микроскопе) анализируемое вещество облучается электронами, при этом атомы ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение. Вместо электронов может использоваться рентгеновское излучение. Этот аналитический метод называется рентгенофлуоресцентным анализом.

В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

Рентгенотерапия — раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей, генерируемых при напряжении на рентгеновской трубке 20—60 кв и кожно-фокусном расстоянии 3—7 см (короткодистанционная рентгенотерапия) или при напряжении 180—400 кв и кожно-фокусном расстоянии 30—150 см (дистанционная рентгенотерапия). Рентгенотерапию проводят преимущественно при поверхностно расположенных опухолях и при некоторых других заболеваниях, в том числе заболеваниях кожи (ультрамягкие рентгеновские лучи Букки).

Естественное рентгеновское излучение

На Земле электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне образуется в результате ионизации атомов излучением, которое возникает при радиоактивном распаде, в результате Комптон-эффекта гамма-излучения, возникающего при ядерных реакциях, а также космическим излучением. Радиоактивный распад также приводит к непосредственному излучению рентгеновских квантов, если вызывает перестройку электронной оболочки распадающегося атома (например, при электронном захвате). Рентгеновское излучение, которое возникает на других небесных телах, не достигает поверхности Земли, так как полностью поглощается атмосферой. Оно исследуется спутниковыми рентгеновскими телескопами, такими как Чандра и XMM-Ньютон.

Одним из основных методов неразрушающего контроля является радиографический метод контроля (РК) — рентгеновская дефектоскопия. Данный вид контроля широко используется для проверки качества технологических трубопроводов, металлоконструкций, технологического оборудования, композитных материалов в различных отраслях промышленности и строительного комплекса. Рентген контроль сегодня активно используется для выявления различных дефектов в сварных швах и соединениях. Радиографический метод контроля сварных соединений (или рентгеновская дефектоскопия) осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 7512-86.

Метод основывается на различном поглощении материалами рентгеновских лучей, а степень поглощения напрямую зависит от атомного номера элементов и плотности среды конкретного материала. Наличие таких дефектов, как трещины, включения инородных материалов, шлаки и поры приводит к тому, что рентгеновские лучи ослабляются в той или иной степени. Регистрируя при помощи рентгенконтроля их интенсивность можно определить наличие, а также расположение различных неоднородностей материала.

Основные возможности рентгеновского контроля:

— Возможность обнаружить такие дефекты, которые невозможно выявить любым другим методом — например, непропаев, раковин и других;

— Возможность точной локализации обнаруженных дефектов, что дает возможность быстрого ремонта;

— Возможность оценки величины выпуклости и вогнутости валиков усиления сварного шва.

Ультрафтолетовое излучение

Ультрафиоле́товое излуче́ние (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм (7,5·1014—3·1016 Гц). Термин происходит от лат. ultra — сверх, за пределами и фиолетовый. В разговорной речи может использоваться также наименование «ультрафиолет».

Воздействие на здоровье человека.

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)

УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)

Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водяным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA и в небольшой доле — UVB.

Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине [4, 5]. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» [6]. Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Действие на кожу

Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу, превышающее естественную защитную способность кожи к загару, приводит к ожогам.

Ультрафиолетовое излучение может приводить к образованию мутаций (ультрафиолетовый мутагенез). Образование мутаций, в свою очередь, может вызывать рак кожи, меланому кожи и преждевременное старение.

Действие на глаза

Ультрафиолетовое излучение средневолнового диапазона (280—315 нм) практически неощутимо для глаз человека и в основном поглощается эпителием роговицы, что при интенсивном облучении вызывает радиационное поражение — ожог роговицы (электроофтальмия). Это проявляется усиленным слезотечением, светобоязнью, отёком эпителия роговицы, блефароспазмом. В результате выраженной реакции тканей глаза на ультрафиолет глубокие слои (строма роговицы) не поражаются т. к. человеческий организм рефлекторно устраняет воздействие ультрафиолета на органы зрения, поражённым оказывается только эпителий. После регенерации эпителия зрение, в большинстве случаев, восстанавливается полностью. Мягкий ультрафиолет длинноволнового диапазона (315—400 нм) воспринимается сетчаткой как слабый фиолетовый или серовато-синий свет, но почти полностью задерживается хрусталиком, особенно у людей среднего и пожилого возраста. Пациенты, которым имплантировали искусственный хрусталик ранних моделей, начинали видеть ультрафиолет; современные образцы искусственных хрусталиков ультрафиолет не пропускают. Ультрафиолет коротковолнового диапазона (100—280 нм) может проникать до сетчатки глаза. Так как ультрафиолетовое коротковолновое излучение обычно сопровождается ультрафиолетовым излучением других диапазонов, то при интенсивном воздействии на глаза гораздо ранее возникнет ожог роговицы (электроофтальмия), что исключит воздействие ультрафиолета на сетчатку по вышеуказанным причинам. В клинической офтальмологической практике основным видом поражения глаз ультрафиолетом является ожог роговицы (электроофтальмия).

Защита глаз

Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре. Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.

Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).

Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ < 320 нм[4]; в более коротковолновой области прозрачны лишь специальные сорта стекол (до 300—230 нм), кварц прозрачен до 214 нм, флюорит — до 120 нм. Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природные источники

Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:

от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (см. озоновые дыры)

от высоты Солнца над горизонтом

от высоты над уровнем моря

от атмосферного рассеивания

от состояния облачного покрова

от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

Две ультрафиолетовые люминесцентные лампы, обе лампы излучают «длинные волны» (УФ-А), длина которых находится в диапазоне от 350 до 370 нм

Лампа ДРЛ без колбы — мощный источник ультрафиолетового излучения. Во время работы представляет опасность для зрения и кожи.

Искусственные источники

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения, шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др. Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных, УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:

Эритемные лампы были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

В 70-80 годах эритемные ЛЛ, кроме медицинских учреждений, использовались в специальных «фотариях» (например, для шахтеров и горных рабочих), в отдельных ОУ общественных и производственных зданий северных регионов, а также для облучения молодняка сельскохозяйственных животных.

Спектр ЛЭ30 радикально отличается от солнечного; на область В приходится большая часть излучения в УФ области, излучение с длиной волны λ < 300нм, которое в естественных условиях вообще отсутствует, может достигать 20 % от общего УФ излучения. Обладая хорошим «антирахитным действием», излучение эритемных ламп с максимумом в диапазоне 305—315 нм оказывает одновременно сильное повреждающее воздействие на коньюктиву (слизистую оболочку глаза). Отметим, что в номенклатуре УФ ИИ фирмы Philips присутствуют ЛЛ типа TL12 с предельно близкими к ЛЭ30 спектральными характеристиками, которые наряду с более «жесткой» УФ ЛЛ типа TL01 используются в медицине для лечения фотодерматозов. Диапазон существующих УФ ИИ, которые используются в фототерапевтических установках, достаточно велик; наряду с указанными выше УФ ЛЛ, это лампы типа ДРТ или специальные МГЛ зарубежного производства, но с обязательной фильтрацией УФС излучения и ограничением доли УФВ либо путем легирования кварца, либо с помощью специальных светофильтров, входящих в комплект облучателя.

В странах Центральной и Северной Европы, а также в России достаточно широкое распространение получили УФ ОУ типа «Искусственный солярий», в которых используются УФ ЛЛ, вызывающие достаточно быстрое образование загара. В спектре «загарных» УФ ЛЛ преобладает «мягкое» излучение в зоне УФА Доля УФВ строго регламентируется, зависит от вида установок и типа кожи (в Европе различают 4 типа человеческой кожи от «кельтского» до «средиземноморского») и составляет 1-5 % от общего УФ излучения. ЛЛ для загара выпускаются в стандартном и компактном исполнении мощностью от 15 до 160 Вт и длиной от 30 до 180 см.

В 1980 г. американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют сокращенно SAD (Seasonal Affective Disorder — Сезонозависимое расстройство) Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением. По оценкам специалистов, синдрому SAD подвержено ~ 10-12 % населения земли и прежде всего жители стран Северного полушария. Известны данные по США: в Нью-Йорке — 17 %, на Аляске — 28 %, даже во Флориде — 4 %. По странам Северной Европы данные колеблются от 10 до 40 %.

В связи с тем, что SAD является, бесспорно, одним из проявлений «солнечной недостаточности», неизбежен возврат интереса к так называемым лампам «полного спектра», достаточно точно воспроизводящим спектр естественного света не только в видимой, но и в УФ области. Ряд зарубежных фирм включило ЛЛ полного спектра в свою номенклатуру, например, фирмы Osram и Radium выпускают подобные УФ ИИ мощностью 18, 36 и 58 Вт под названиями, соответственно, «Biolux» и «Biosun», спектральные характеристики которых практически совпадают. Эти лампы, естественно, не обладают «антирахитным эффектом», но помогают устранять у людей ряд неблагоприятных синдромов, связанных с ухудшением здоровья в осенне-зимний период и могут также использоваться в профилактических целях в ОУ школ, детских садов, предприятий и учреждений для компенсации «светового голодания». При этом необходимо напомнить, что ЛЛ «полного спектра» по сравнению c ЛЛ цветности ЛБ имеют световую отдачу примерно на 30 % меньше, что неизбежно приведет к увеличению энергетических и капитальных затрат в осветительно-облучательной установке. Проектирование и эксплуатация подобных установок должны осуществляться с учетом требований стандарта CTES 009/E:2002 «Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем».

Весьма рациональное применение найдено УФЛЛ, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), которые могут являться переносчиками заболеваний и инфекций, приводить к порче продуктов и изделий.

Эти УФ ЛЛ используются в качестве ламп-аттрактантов в специальных устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.

Ртутно-кварцевая лампа

Люминесцентные лампы «дневного света» (имеют небольшую УФ-составляющую из ртутного спектра)

Эксилампа

Светодиод

Электродуговой процесс ионизации(В частности процесс сварки металлов)

Лазерные источники

Существует ряд лазеров, работающих в ультрафиолетовой области. Лазер позволяет получать когерентное излучение высокой интенсивности. Однако область ультрафиолета сложна для лазерной генерации, поэтому здесь не существует столь же мощных источников, как в видимом и инфракрасном диапазонах. Ультрафиолетовые лазеры находят своё применение в масс-спектрометрии, лазерной микродиссекции, биотехнологиях и других научных исследованиях, в микрохирургии глаза (LASIK), для лазерной абляции.

В качестве активной среды в ультрафиолетовых лазерах могут использоваться либо газы (например, аргонный лазер, азотный лазер, эксимерный лазер и др.), конденсированные инертные газы, специальные кристаллы, органические сцинтилляторы, либо свободные электроны, распространяющиеся в ондуляторе.

Также существуют ультрафиолетовые лазеры, использующие эффекты нелинейной оптики для генерации второй или третьей гармоники в ультрафиолетовом диапазоне.

В 2010 году был впервые продемонстрирован лазер на свободных электронах, генерирующий когерентные фотоны с энергией 10 эВ (соответствующая длина волны — 124 нм), то есть в диапазоне вакуумного ультрафиолета.

Деградация полимеров и красителей

Многие полимеры, используемые в товарах народного потребления, деградируют под действием УФ света. Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света. Проблема проявляется в исчезновении цвета, потускнению поверхности, растрескиванию, а иногда и полному разрушению самого изделия. Скорость разрушения возрастает с ростом времени воздействия и интенсивности солнечного света.

Описанный эффект известен как УФ старение и является одной из разновидностей старения полимеров. К чувствительным полимерам относятся термопластики, такие как, полипропилен, полиэтилен, полиметилметакрилат (органическое стекло), а также специальные волокна, например, арамидное волокно. Поглощение УФ приводит к разрушению полимерной цепи и потере прочности в ряде точек структуры. Воздействие УФ на полимеры используется в нанотехнологиях, трансплантологии, рентгенолитографии и др. областях для модификации свойств (шероховатость, гидрофобность) поверхности полимеров. Например, известно сглаживающее действие вакуумного ультрафиолета (ВУФ) на поверхность полиметилметакрилата.

Сфера применения

Чёрный свет

На кредитных картах VISA при освещении УФ лучами появляется изображение парящего голубя

Лампа чёрного света — лампа, которая излучает преимущественно в длинноволновой ультрафиолетовой области спектра (диапазон UVA) и даёт крайне мало видимого света.

Для защиты документов от подделки их часто снабжают ультрафиолетовыми метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами чёрного света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в темном помещении существует некоторая опасность связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре. Это обусловлено тем, что в темноте зрачок расширяется и относительно большая часть излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Стерилизация ультрафиолетовым излучением

Обеззараживание воздуха и поверхностей

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовые лампы используются для стерилизации (обеззараживания) воды, воздуха и различных поверхностей во всех сферах жизнедеятельности человека. В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК). Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 253,7 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Бактерицидное УФ излучение на этих длинах волн вызывает димеризацию тимина в молекулах ДНК. Накопление таких изменений в ДНК микроорганизмов приводит к замедлению темпов их размножения и вымиранию. Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в основном используются в таких устройствах, как бактерицидные облучатели и бактерицидные рециркуляторы.

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Ультрафиолетовые лампы с бактерицидным эффектом в обиходе часто называют просто бактерицидными лампами. Кварцевые лампы также имеют бактерицидный эффект, но их название обусловлено не эффектом действия, как у бактерицидных лампах, а связано с материалом колбы лампы — кварцевым стеклом.

Дезинфекция питьевой воды

Дезинфекция воды осуществляется способом хлорирования в сочетании, как правило, с озонированием или обеззараживанием ультрафиолетовым (УФ) излучением. Обеззараживание ультрафиолетовым (УФ) излучением — безопасный, экономичный и эффективный способ дезинфекции. Ни озонирование, ни ультрафиолетовое излучение не обладают бактерицидным последействием, поэтому их не допускается использовать в качестве самостоятельных средств обеззараживания воды при подготовке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для бассейнов. Озониpование и ультрафиолетовое обеззараживаниe применяются как дополнительные методы дезинфекции, вместе с хлорированием, повышают эффективность хлорирования и снижают количество добавляемых хлорсодержащих реагентов.

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

Хотя по эффективности обеззараживания воды УФ обработка в несколько раз уступает озонированию, на сегодня использование УФ-излучения — один из самых эффективных и безопасных способов обеззараживания воды в случаях, когда объем обрабатываемой воды невелик.

В настоящее время в развивающихся странах, в регионах испытывающих недостаток чистой питьевой воды внедряется метод дезинфекции воды солнечным светом (SODIS), в котором основную роль в очистке воды от микроорганизмов играет ультрафиолетовая компонента солнечного излучения.

Химический анализ

УФ — спектрометрия

УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс — длина волны, образует спектр. Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.

Анализ минералов

Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) рассказывает об этом так: «Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным „неземным“ цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала — флюорит и циркон — не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон — лимонно-жёлтым.» (с. 11).

Качественный хроматографический анализ

Хроматограммы, полученные методом ТСХ, нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.

Ловля насекомых

Ультрафиолетовое излучение нередко применяется при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет. Возможно поэтому при сварки в аргоне(с открытой дугой)поджариваются мухи(они летят на свет а там температура 7000 градусов)!

Почему я не вижу инфракрасный или ультрафиолетовый свет?

С обзором и вкладом офтальмолога Эрнеста Бхенда, доктора медицины (Форт-Милл)

Люди могут видеть самые разные цвета в видимом спектре света. Но спектр света выходит за рамки красного и фиолетового, и эти лучи невидимы для человеческого глаза. Сегодня мы поговорим об инфракрасных и ультрафиолетовых лучах и о том, почему мы их не видим.

Что такое видимый спектр?

Прежде чем говорить о невидимом свете, давайте поговорим о том, что мы можем.Спектр видимого света — это часть электромагнитного спектра, которую может обнаружить человеческий глаз. Колбочки в наших глазах действуют как приемники излучения с длинами волн от 380 до 700 нанометров. Это включает красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый и все цвета между ними.

Что такое инфракрасный свет?

Инфракрасные волны — это часть светового спектра, которая следует за красным. Они имеют более длинные волны, чем видимый свет, от 700 нанометров до одного миллиметра.Это делает их невидимыми для человека практически в любых условиях. Однако есть ограниченные ситуации, когда люди могут видеть инфракрасный свет. Если в глаз попадают концентрированные всплески, они могут быть восприняты как вспышка зеленого света.

Инфракрасные лампы обычно используются в пультах дистанционного управления. Они также используются в тепловизионных камерах или очках ночного видения, потому что инфракрасное излучение можно определить как тепло. Если вы когда-либо видели разноцветные изображения с тепловизионной камеры, вы видите, что эти устройства интерпретируют инфракрасные волны так, как их могут видеть люди.

Инфракрасный свет часто используется в астрономии, поскольку он может воспринимать объекты, которые были бы слишком слабыми для обнаружения в видимом свете.

Хотя людям трудно видеть инфракрасный свет, некоторые животные, например змеи и клопы, могут его обнаружить.

Что такое ультрафиолет?

Ультрафиолетовый свет — это тип электромагнитного излучения, предшествующий фиолетовому цвету в световом спектре. Солнце — самый известный источник ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовый свет имеет более короткие длины волн, чем видимый свет, от 10 до 400 нанометров.Несмотря на то, что мы невидимы для людей, как и в случае с инфракрасным светом, мы можем видеть эффекты. Например, если вы когда-либо наблюдали, как черный свет меняет цвета плаката или видели, как кассир банка использовал его для обнаружения фальшивых денег, вы наблюдаете эффекты ультрафиолетового света. И хотя сами лучи не видно, именно ультрафиолетовые лучи заставляют кожу людей загорать на солнце.

Как и инфракрасный свет, некоторые животные могут видеть ультрафиолетовые лучи. Пчелы, например, могут видеть эту часть спектра.

Могут ли эти лучи навредить мне?

Даже если вы не видите их, инфракрасные и ультрафиолетовые лучи могут стать причиной травм.

«Как инфракрасный, так и ультрафиолетовый свет могут повредить рецепторы света в глазу», — сказал доктор медицинских наук, офтальмолог CEENTA Эрнест Бхенд. «Обязательно наденьте соответствующие средства защиты глаз, чтобы защитить глаза от этого повреждения, особенно хорошие солнцезащитные очки, блокирующие УФ-лучи, если вы находитесь на ярком солнечном свете».

Хотя инфракрасный и ультрафиолетовый свет невидимы для человеческого глаза, люди все же могут увидеть множество вещей.Не стесняйтесь посетить офтальмолога CEENTA, чтобы убедиться, что вы видите их все как можно лучше.

Этот блог предназначен только для информационных целей. По конкретным медицинским вопросам обращайтесь к врачу. Вам нужен глазной экзамен? Звоните 704-295-3000. Вы также можете записаться на прием онлайн или через myCEENTAchart.

Опасности ультрафиолетового, видимого и инфракрасного излучения

Сварочная дуга испускает излучение в трех основных диапазонах: —

Таблица 1

Тип Длина волны
(нанометров)
Инфракрасное (тепло) > 700
Видимый свет 400-700
Ультрафиолетовое излучение <400

Эти виды излучения не вызывают ионизацию тканей тела, но все же могут вызывать повреждение систем и мембран организма.

Ультрафиолетовое излучение (УФ)

UV генерируется всеми дуговыми процессами. Избыточное воздействие ультрафиолета вызывает воспаление кожи и, возможно, даже рак кожи или необратимое повреждение глаз. Однако основной риск у сварщиков — воспаление роговицы и конъюнктивы, известное как «дуговая глазка» или «вспышка».

Дуговый глаз

Дуговой глаз возникает из-за УФ-излучения. Это повреждает самый внешний защитный слой клеток роговицы. Постепенно поврежденные клетки погибают и выпадают из роговицы, обнажая высокочувствительные нервы в подлежащей роговице и сравнительно шероховатой внутренней части века.Это вызывает сильную боль, обычно описываемую как «песок в глазу». Боль становится еще более острой, если глаз подвергается воздействию яркого света.

Дуговой глаз появляется через несколько часов после экспонирования, что, возможно, даже не было замечено. Симптом «песок в глазу» и боль обычно длятся от 12 до 24 часов, но в более серьезных случаях они могут длиться дольше.

К счастью, глазная дуга — это почти всегда временное заболевание. В маловероятном случае продолжительного и часто повторяющегося воздействия может произойти необратимое повреждение.Человек должен быть упрямым и / или глупым, чтобы позволить себе неоднократно подвергаться таким рискам для глазной дуги без принятия некоторых мер предосторожности.

Лечение дугового глаза простое, отдых в темном помещении. Различные успокаивающие обезболивающие глазные капли могут вводить квалифицированный специалист или отделения неотложной помощи. Они могут обеспечить почти мгновенное облегчение.

Ультрафиолетовое воздействие на кожу

Ультрафиолетовое излучение от дуговых процессов не вызывает эффекта потемнения солнечного ожога; но вызывает покраснение и раздражение, вызванные изменениями мельчайших поверхностных кровеносных сосудов.В крайних случаях кожа может сильно обгореть и образоваться волдыри. Покрасневшая кожа может умереть и отслоиться примерно через день. При интенсивном, продолжительном или частом воздействии может развиться рак кожи, но у сварщиков мало свидетельств этого.

Видимый свет

Интенсивный видимый свет, особенно приближающийся к длинам волн УФ или «синего света», проходит через роговицу и хрусталик и может ослеплять и, в крайних случаях, повреждать сеть оптически чувствительных нервов на сетчатке.Длины волн видимого света, приближающиеся к инфракрасному, имеют немного разные эффекты, но могут вызывать схожие симптомы. Эффекты зависят от продолжительности и интенсивности и до некоторой степени от естественного рефлекторного действия человека, направленного на закрытие глаза и исключение падающего света. Обычно это ослепление не дает длительного эффекта, но считается, что у сварщиков постепенно снижается их способность адаптироваться к экстремальным условиям освещения.

Инфракрасное излучение

Инфракрасное излучение имеет большую длину волны, чем частоты видимого света, и воспринимается как тепло.Основная опасность для глаз заключается в том, что длительное воздействие (в течение нескольких лет) вызывает постепенное, но необратимое помутнение хрусталика. К счастью, инфракрасное излучение, излучаемое обычной сварочной дугой, вызывает повреждение только на сравнительно небольшом расстоянии от дуги. При воздействии дугового тепла на коже вокруг глаз возникает немедленное жжение. Естественная реакция человека — двигаться или прикрываться, чтобы предотвратить нагревание кожи, что также снижает воздействие на глаза.

Существует очень мало свидетельств того, что сварщики могут подвергаться воздействию излучения необходимой интенсивности, достаточного для образования катаракты хрусталика под действием инфракрасного излучения.Газокислородная резка также может излучать высокие уровни инфракрасного излучения, поэтому всем, кто постоянно занят в процессах нагрева или термической резки, рекомендуется надевать противовоспламеняющую или ударопрочную защиту для глаз.

Как избежать опасностей

Несмотря на то, что УФ-, видимое и инфракрасное излучение оказывает разное воздействие, существует один общий механизм защиты, который является полностью эффективным; это должно обеспечить барьер для предотвращения попадания излучения на чувствительные поверхности.Поэтому сварщик должен быть оснащен защитным оборудованием, указанным ниже. Не следует забывать, что излучение может отражаться от блестящих поверхностей, и было зарегистрировано несколько случаев возникновения дуги, вызванной нежелательными отражениями. Стены и т. Д. Рабочей зоны должны иметь матовую отделку.

Защита глаз

Сварщик защищает глаза с помощью стеклянного фильтра, который поглощает излучение с опасными длинами волн и ограничивает видимый свет, чтобы он мог видеть процесс сварки.Существует два основных типа: постоянные фильтры и светочувствительные фильтры, которые быстро реагируют на падающий свет от дуги и затемняют.

BS EN169 определяет диапазон постоянных оттенков фильтров с постепенно увеличивающейся оптической плотностью, которые ограничивают воздействие излучения, испускаемого различными процессами при разных токах. Следует подчеркнуть, что номера оттенков, указанные в стандарте, и соответствующие диапазоны тока являются ориентировочными.

При выборе номера оттенка для конкретной задачи следует учитывать собственные предпочтения оператора и приложения.Стандартные фильтровальные стекла теперь отмечены знаком CE, свидетельствующим о том, что они прошли независимые испытания на соответствие всем требованиям стандарта.

BS EN 379 определяет требования к доступным сейчас светочувствительным линзам переменной плотности. Их можно использовать с полной уверенностью, поскольку в стандарте есть требования к отказоустойчивости: даже если линза не потемнеет при зажигании дуги, может возникнуть ослепление, но не приведет к необратимому повреждению глаз. Основным преимуществом таких реактивных линз является способность сварщика правильно видеть и располагать электрод перед зажиганием дуги.Это может значительно снизить количество дефектов возникновения дуги.

Хотя возникновение дуги и другие радиационные эффекты представляют собой наиболее значительную опасность для сварщиков, более половины всех травм глаз вызваны летящими частицами шлака, шлифованием, сколами и т. Д. Поэтому настоятельно рекомендуется, чтобы все, кто работал рядом с дуговой сваркой. во время занятий следует использовать средства защиты глаз, даже если искрение прекратилось.

Защита головы и лица

Очки с фильтром относительно малы и устанавливаются в темный непрозрачный экран, их можно держать в руке или поворачивать на повязке на голову, чтобы ее можно было поднимать или опускать движением головы.Экран должен быть спроектирован так, чтобы полностью защищать все лицо, уши и части шеи от прямого излучения дуги. BS EN 175 устанавливает требования для основных типов.

Перчатки / рукавицы

Руки обычно являются самой близкой частью тела к дуге и обрабатываемой детали. Поэтому важно, чтобы перчатки сварщика обеспечивали теплоизоляцию, а также блокировали ультрафиолетовое излучение и видимый свет. Перчатки должны закрывать руку и запястье и перекрывать рукава.

При использовании ручной дуги металла и процессов MIG / MAG разбрызгивание также может быть проблемой, и поэтому перчатки должны быть в состоянии противостоять проникновению капель расплавленного металла. Комбинированное воздействие ультрафиолета и озона может быстро разрушить многие материалы перчаток. Долговечность материала должна быть принята во внимание в соответствии с требованиями управления технологическим процессом. Например, плотно сплетенные хлопчатобумажные или мягкие кожаные перчатки могут быть идеальными для слаботочной сварки TIG, когда требуется аккуратное управление горелкой, но при этом мало тепла и не образуются брызги.Для большинства других процессов дуговой сварки, которые выделяют высокие уровни излучения и брызг, требуются более тяжелые или более прочные перчатки.

Одежда

Практически любая прочная непрозрачная ткань темного цвета блокирует ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Однако, как и в случае с перчатками, повреждение брызгами и комбинированное воздействие УФ / озона могут быть значительными в зависимости от области применения. Одежда сварщика должна закрывать все части тела, рук, шеи и груди, которые в противном случае могут быть подвержены прямому воздействию дугового излучения.

Сверхпрочный хлопчатобумажный комбинезон обычно является минимумом, необходимым для защиты. Искусственные волокна и пластмассы не подходят, так как они могут расплавиться от брызг или даже от инфракрасного излучения. Британский стандарт BS EN 470-1 определяет конструктивные особенности и устойчивость к брызгам одежды, подходящей для сварщиков.

Важно, чтобы сварщик не перегрелся. Он будет находиться близко к источнику сильного тепла, и полный костюм тяжелой защитной одежды может значительно усилить его дискомфорт.Эффективна местная защита в виде фартуков, капюшонов, накидок, гетр, полупальцов или наколенников из хромированной кожи. Таким образом, там, где это необходимо, может быть обеспечена необходимая степень защиты, а остальная часть тела сварщика может быть защищена адекватно и сравнительно недорого, например, с помощью спецодежды.

Обувь, обычно не подвергающаяся радиационному воздействию, также важна. Он должен быть в состоянии противостоять расплавленным брызгам, падающим на него сверху или наступающим на подошву, которая плавится.Ботинки с подноском, предотвращающим раздавливание, рекомендуются для всех процессов, кроме сварки TIG, где может подойти обувь (с защитными носками).

Защита помощников сварщика

Каждый, кто регулярно работает в пределах 2 м от сварочной дуги, должен быть защищен от воздействия на кожу и глаза так же, как и сварщик. У него должен быть по крайней мере комбинезон, перчатки и щиток для рук или головы, если требуется, чтобы смотреть на дугу. Кроме того, у него должны быть очки с защитой от вспышек с боковыми частями, чтобы защитить глаза от случайной дуги.Та же рекомендация применима к одному сварщику, работающему относительно близко от другого. Сварщики часто страдают от воздействия дуги из-за непреднамеренного воздействия не собственной дуги, а дуги другого сварщика, работающего на расстоянии одного или двух метров от них.

Тонированные очки с защитой от бликов могут быть выбраны из BS EN 169, например, номер шкалы 1,2–4. Если помощник должен работать на таком же расстоянии от дуги, что и сварщик, то для помощника следует выбрать тот же номер фильтра, что и для сварщика.

BS EN 175 содержит подробную информацию о характеристиках прочности и ударопрочности для различных типов средств защиты глаз / лица.

Контактные линзы

Сообщения о том, что излучение от дуговых процессов может сплавлять контактные линзы с глазом, полностью безосновательны. Медицинская консультативная служба Великобритании по трудоустройству и другие исследовали этот вопрос и опубликовали заявления, в которых говорится, что нет риска прилипания контактных линз к роговице из-за падающего излучения от сварки.

Однако у тех, кто носит контактные линзы, может возникнуть дуга глаза, и они должны снимать линзу немедленно, если они почувствуют дискомфорт, который может возникнуть через несколько часов после фактического воздействия. Сварка также подвергает глаза воздействию тепла и пыли, поэтому, возможно, придется снимать и мыть линзы чаще, чем обычно.

Защита глаз для других людей

Там, где это практически возможно, должны быть предусмотрены экраны, стены или перегородки для предотвращения попадания излучения дуги в глаза других людей, работающих или проходящих через эту зону.Перегородки или стены должны быть окрашены в матовые цвета, чтобы свести к минимуму блики и блики.

Экраны или шторы могут быть либо стационарно закреплены, либо на переносных рамах, где сварка может производиться в различных местах магазина. У сварочных дистрибьюторов можно приобрести гибкий полупрозрачный пластиковый материал, который положительно отфильтрует УФ-блики и другое вредное бело-голубое излучение.

Очевидно, непрозрачные текстильные или пластиковые материалы также задерживают излучение и обеспечивают полную защиту, но они также ограничивают видимость.

Самые жесткие окна из поликарбоната или даже обычные стеклянные окна также будут отражать или поглощать достаточно вредного излучения, чтобы не повредить глаза человеку, наблюдающему дугу через материал. Однако очевидно, что блики будут передаваться и могут вызвать ослепление, если наблюдатели и окна находятся слишком близко (то есть ближе 3 м от дуги). Если такие материалы будут использоваться для длительного наблюдения за дугой, следует попросить поставщика подтвердить, что материал подходит.

Если никакие экраны или окна невозможны, то необходимо обеспечить безопасность, не позволяя незащищенным наблюдателям приближаться ближе, чем на 10 м к дуге.На таком расстоянии даже умышленный наблюдатель, который настаивает на том, чтобы смотреть на дугу в течение, скажем, 10 минут, будет только ослеплен.

Список литературы

  1. Средства индивидуальной защиты глаз. Фильтры для сварки и родственных технологий. Требования к светопропусканию и рекомендуемое использование
  2. Средства индивидуальной защиты глаз — Сварочные присадки
  3. BS EN 470-1 Защитная одежда для использования при сварке и родственных процессах
  4. BS EN 175 Средства индивидуальной защиты — Оборудование для защиты глаз и лица во время сварки и родственных процессов
  5. BS EN 166 Средства индивидуальной защиты глаз — спецификации
  6. IIS / IIW-1161-92 Повреждение глаз излучением при дуговой сварке
  7. IIS / IIW-1082-90 Повреждения глаза сварщика

Инфракрасный или ультрафиолетовый свет повреждает линзу?

Глаз (Лондон).2016 фев; 30 (2): 241–246.

PG Söderberg

1 Отделение неврологии, офтальмология, лаборатория Гуллстранда, Университетская больница Упсалы, Уппсала, Швеция

N Talebizadeh

1 Отделение неврологии, офтальмология, больница, Уппсала, Швеция

Z Yu

1 Отделение неврологии, офтальмологии, лаборатория Гуллстранда, Университетская больница Упсалы, Упсала, Швеция

K Galichanin

1 Отделение неврологии, офтальмология, больница Университета Гуллстранда, Швеция

1 Отделение неврологии, офтальмологии, лаборатория Гуллстранда, Университетская больница Упсалы, Упсала, Швеция

* Отделение неврологии, офтальмологии, лаборатория Гуллстранда, Университетская больница Упсалы, SE-751 85, Упсала, Швеция, тел .: +46, Швеция 18 611 9990 или +46 708 41 84 47; Электронная почта: [email protected]

Поступило 8 сентября 2015 г .; Принято 18 ноября 2015 г.

Copyright © 2016 Королевский колледж офтальмологов Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

При дневном свете человеческий глаз подвергается воздействию длинноволнового ультрафиолетового излучения (УФР), видимого излучения и коротковолнового инфракрасного излучения (ИКР). Почти весь УФИ и часть диапазона волн ИКР, соответственно, оставшиеся после ослабления в роговице, поглощаются линзой.Временная задержка между воздействием и началом биологической реакции в хрусталике варьируется от немедленной до короткой и поздней. После воздействия солнечного света или искусственных источников, генерирующих излучения того же порядка или немного выше, биологическое повреждение может произойти фотохимически или термически. Эпидемиологические исследования предполагают дозозависимую связь между коротковолновым УФИ и корковой катарактой. Экспериментальные данные указывают на то, что повторяющиеся воздействий in vivo коротких волн в течение дня вызывают фотохимически индуцированное повреждение хрусталика, и что катаракта, возникающая с короткой задержкой после воздействия УФИ, индуцируется фотохимически.Эпидемиология предполагает, что ежедневное высокоинтенсивное коротковолновое IRR облучение рабочих связано с более высокой распространенностью возрастной катаракты. Нельзя исключить, что этот эффект является следствием более высокой скорости денатурации, вызванной термическим воздействием. Последние экспериментальные данные исключают фотохимический эффект 1090 нм в линзе, но следует исследовать другие длины волн в ближнем IRR.

Введение

В настоящем обзоре рассматриваются эффекты умеренной интенсивности ультрафиолетового и инфракрасного излучения в хрусталике, которые могут возникнуть после воздействия солнца или искусственных источников, вызывающих сопоставимое излучение для глаза.Если линза подвергается воздействию источников высокой интенсивности, необходимо учитывать дополнительные механизмы воздействия, не описанные здесь.

Спектральное излучение Солнца на Земле

Из-за высокой температуры Солнца излучается электромагнитное излучение в широком диапазоне волн. При солнечной температуре наблюдается пиковое излучение видимого излучения (VIR), которое сужается в сторону более коротких, чем видимые длины волн UVR, и в сторону более длинных, чем видимые инфракрасные длины волн, как описано излучением Планка.Излучение, излучаемое солнцем, спектрально ослабляется в атмосфере до того, как достигает поверхности земли, так что длины волн ниже 290 нм и выше 2500 нм по существу блокируются (). Спектральная экспозиция глаза дополнительно зависит от высоты солнца и отражения фона 1 , а также геометрии экспонирования глаза. 2

Прямое спектральное излучение на поверхности земли (ASTM G173-03) в диапазоне волн ультрафиолетового излучения (UVR), диапазона волн видимого излучения (VIR) и диапазона волн инфракрасного излучения (IRR).

Спектральная чувствительность зрительной системы зависит от освещенности сетчатки, но обычно ВИР определяется как длина волны между 400–760 нм. Электромагнитное излучение с длинами волн короче VIR, но длиннее рентгеновских лучей называется ультрафиолетовым излучением (UVR), а диапазон волн с длинами волн больше VIR, но короче микроволн обозначается как инфракрасное излучение (IRR). УФИ от солнца, достигающего поверхности земли, обычно делится на спектральный диапазон с короткими длинами волн, УФР-В или промежуточный УФИ, и спектральный диапазон с длинными волнами, УФР-А или близкий к УФИ.

Ослабление солнечного излучения в передней части глаза

Роговица человека блокирует солнечное излучение с длинами волн короче 290 нм (). 3 Линза поглощает практически все УФИ и, в зависимости от возраста, более короткие волны ВИК, которые передаются роговицей, а затем поглощает с характерным спектром в ближней ИКР. С помощью измерений in vivo с использованием собственной лактатдегидрогеназы в качестве датчика было продемонстрировано, что УФИ в диапазоне длин волн 300 нм имеет глубину проникновения около 0.5 мм. 4

Пропускание переднего отрезка глаза. 3 Верхняя, средняя и нижняя кривая соответственно — это пропускание на заднюю поверхность роговицы, на переднюю поверхность линзы и на заднюю поверхность линзы.

Временная задержка между воздействием электромагнитного излучения и реакцией в линзе

Временная задержка между воздействием электромагнитного излучения и реакцией в линзе предоставляет информацию о биологических последствиях поглощения электромагнитной энергии ().

Модель для временной задержки между воздействием электромагнитного излучения и реакцией в линзе. Обычно повреждение, вызванное общим повышением температуры, выражается сразу после воздействия, тогда как локальное нагревание в микрометровом диапазоне и фотохимическое повреждение выражается с отсроченным началом в зависимости от биологической реакции. Фотохимические повреждения могут накапливаться до поздних повреждений.

Катаракта сразу же возникает после воздействия, если событие молекулярной абсорбции оказывает сильное влияние на хрусталик.Если катаракта развивается с небольшой задержкой, обычно в интервале (дней; <1 недели), для развития катаракты требуется биологическая экспрессия первичного события молекулярной абсорбции. Если катаракта развивается поздно,> недели, повреждение выражается только тогда, когда накоплено достаточно событий молекулярной абсорбции, связанных с биологической репарацией. Как правило, экспериментальные данные о потенциальной опасности ультрафиолетового излучения или ближнего инфракрасного излучения в линзе получают в результате наблюдения за немедленным и кратковременным началом повреждения.Экспериментальных данных с поздним началом мало. Эпидемиологическая стратегия фокусируется на связи потенциальных факторов риска с поздним началом катаракты.

Механизм повреждения

Линза, как и любая материя, способна накапливать энергию падающих фотонов за счет резонансного поглощения. Если энергия фотона соответствует определенной полосе поглощения в молекуле, поглощение происходит как бинарное событие с вероятностью, определяемой соответствием между энергией падающего фотона и энергетической щелью, доступной для резонанса молекулы.Энергия фотонов UVR и коротковолнового VIR соответствует электронным конфигурациям в веществе с узкой полосой поглощения. Энергия фотонов IRR соответствует колебаниям молекул в веществе с широкими неспецифическими полосами поглощения. Таким образом, поглощение фотонов УФИ или коротковолнового инфракрасного излучения обычно изменяет удельную химическую реактивность, фотохимическое повреждение, тогда как поглощение фотонов ИКР увеличивает вибрацию, которая наблюдается как повышение температуры. Большие важные биомолекулы, такие как белок, имеют тенденцию терять свою пространственную структуру при вибрации, денатурации.Скорость денатурации белка определяется константой скорости, которая зависит от температуры, как описано уравнением Аррениуса. Повреждение биологической ткани из-за высокой скорости вибрационного повреждения называется термическим повреждением.

Доказательства повреждения линзы ультрафиолетовым излучением

Эпидемиология

Еще с XIX века появились сообщения о возможности того, что длительное воздействие УФИ от солнца вызывает катаракту. 5 Несколько ранних эпидемиологических исследований показали связь между воздействием УФИ от солнца и катарактой.Однако все эти исследования страдали неполной характеристикой воздействия на глаза. В 1988 г. Тейлор и др. 6 опубликовали оценки индивидуальных доз, объединив метеорологические данные с интервью индивидуального воздействия солнца, и обнаружили зависимость доза-реакция между распространенностью корковой катаракты и относительной индивидуальной дозой УФР-В. Тщательный обзор исследований катаракты, вызванной ультрафиолетовым излучением, пришел к выводу, что существуют существенные доказательства связи между ультрафиолетовым излучением-B и кортикальной катарактой. 7 В 2000 году эпидемиологическое исследование, основанное на личных оценках доз УФИ, показало, что УФР-В является наиболее важным фактором риска кортикальной катаракты, который можно предотвратить. 8 В 2003 году исследование Reykavik Eye показало, что соотношение распространенности корковой катаракты в нижнем носовом квадранте по отношению к верхнему височному квадранту было связано с дозой УФИ (). 9

Коэффициент распространенности корковой катаракты в нижнем квадранте носа по отношению к верхнему височному квадранту (Prev.LN / Пред. UT) как функция дозы УФИ. По оси абсцисс показана расчетная годовая доза УФИ-B в Рейкавике, остров (64 ° северной широты), Мельбурне, Австралия (38 ° южной широты), Сингапуре, Малайзия (1 ° северной широты). Числа в координатах на графике представляют собой среднюю распространенность кортикальной катаракты в верхней височной (вверху слева), верхней носовой (вверху справа), нижней височной (внизу слева) и нижней носовой (внизу правой) части линзы по данным визуализации с ретро-освещением. . 9

Экспериментальные доказательства

Экспериментальные in vivo Воздействие на линзы крыс дозой чуть выше пороговой UVR в диапазоне длин волн 300 нм (UVR-300 нм) вызывает катаракту с короткой отсрочкой начала с асимптотически увеличивающимся прямым светорассеянием вверх до недели после воздействия. 10, 11 Используя наблюдения за индуцированным светорассеянием после воздействия in vivo UVR-300 нм, было показано, что катаракта, индуцированная UVR, имеет непрерывную функцию зависимости реакции от дозы (). 12

Функция доза-ответ для in vivo катаракта, индуцированная UVR-300 нм. Интервалы представляют собой 95% доверительные интервалы для среднего ( n = 20). 12

Для оценки пороговой дозы, несмотря на то, что абсолютного порога для in vivo UVR-индуцированной катаракты не существует, было предложено использовать максимально переносимую дозу (MTD 2.3:16 ), как значимую оценку токсической дозы. 13

Было продемонстрировано, что взаимность в основном сохраняется для экспозиций in vivo UVR-300 нм в интервале времени экспозиции 7,5–120 мин, но есть немного более высокая чувствительность при времени экспозиции около 15 мин (). 14 Немного более высокая чувствительность при воздействии около 15 минут была приписана истощению ранее существовавшей антиоксидантной защиты.

Чувствительность как функция времени экспозиции при постоянной дозе излучения (~ 2 × MTD 2.3:16 ). 14 Квадрат означает 20 животных.

Экспериментально показано, что in vivo UVR-экспонирование имеет характерный спектр действия, типичный для фотохимического повреждения, как при качественной 15, 16 , так и при количественной оценке 17 катаракты ().

Спектр действия in vivo UVR-индуцированная катаракта. Ромбы — данные для отдельных пигментированных кроликов. 15 Квадрат — это данные для одной обезьяны. 16 Круг — среднее значение для 20 крыс-альбиносов. 17

Недавние экспериментальные ежедневные экспозиции in vivo UVR-300 нм, накопленные для увеличивающегося количества дней, продемонстрировали, что пороговая доза немного увеличивается с продолжительностью количества дней, в течение которых доза была накоплена (). 18 Это первые данные, которые демонстрируют, что кумулятивные воздействий in vivo от спектрально четко определенного источника УФР-300 нм при калиброванной освещенности являются дополнительными с небольшим влиянием биологической репарации, что четко указывает на фотохимическое повреждение в повседневной жизни. экспозиции.

Пороговая доза как функция периода кумуляции ежедневных воздействий in vivo УФР-300 нм при изменении освещенности для разных периодов кумуляции. Пороговая доза оценивается как максимально переносимая доза (MTD 2.3: 16 ). 13 Столбцы представляют собой 95% доверительный интервал для MTD 2,3: 16 ( n = 20), CI k (0,95) = 4,5 ± 3 кДж / м −2 (d.f = 2). 18

IRR катаракта, фотохимическая или термическая?

Несколько исследований в конце 19-го и начале 20-го века показали, что если IRR попадает в глаз при высокой освещенности, повреждение произойдет немедленно или, возможно, с небольшой задержкой. 19 Фогт предположил, что катаракта после воздействия IRR возникает из-за прямого поглощения линзой 20 , но Goldman 21 придерживался мнения, что катаракта развивается из-за увеличения тепла, вторичного по отношению к поглощению IRR радужной оболочкой.

Ближний IRR поглощается линзой (), и термическое повреждение линзы после воздействия IRR с высокой интенсивностью излучения тщательно учитывается в действующих правилах безопасности. 22 Однако в 1977 году Wolbarsht и др. 23 утверждали, что нельзя исключить фотохимический эффект, близкий к IRR ниже порогового значения для теплового повреждения, и исследовали воздействие непрерывного лазера Nd: Yag с длиной волны 1064 нм на кролики (). 24 В то же время Питтс и Каллен 25 экспонировали глаза кролика, используя фильтрованный широкополосный источник. Как Wolbarsht 24 , так и Pitts and Cullen 25 заявили, что продемонстрировали возможную взаимность облучения и времени экспозиции для пороговой дозы для катаракты, близкой к IRR, что указывает на фотохимический эффект. Однако в обоих исследованиях тенденция к взаимности наблюдалась только в нескольких точках данных от отдельных животных, и эти данные также можно было интерпретировать как поддержку термического повреждения.

Пороговая доза как функция времени экспозиции для ближнего IRR. Квадраты — экспозиции NdYag 1064 нм. 26 Алмазы представляют собой широкополосные фильтры с фильтром до ~ 715–1400 нм. 27 Все точки данных относятся к отдельным животным.

Эпидемиология и ВСД катаракты

Наблюдения за Вольбарштом 24 и Питтсом и Калленом 25 побудили Еву Лидал 26 исследовать возможную связь между катарактой и воздействием ВСД на стекольных и сталелитейных заводах в двух исследованиях случай-контроль. с более чем 200 случаями и контролями, соответственно, в каждом исследовании.На основе измерений энергетической освещенности и истории облучения пациента были рассчитаны индивидуальные дозы. Корреляции между дозой и эффектом обнаружено не было, но сообщалось, что воздействие IRR в этих случаях способствовало развитию возрастной катаракты.

В 1980-х было очень мало источников, присутствующих в ближнем IRR, и в руководствах обычно делался вывод, что объемное тепловое воздействие на человеческое тело в некоторых экстремальных промышленных приложениях, которые излучают вблизи IRR, исключало бы токсическое воздействие. Кроме того, существует вероятность того, что небольшое повышение температуры из-за поглощения, близкого к IRR, термически увеличивает скорость денатурации, тем самым способствуя развитию возрастной катаракты с поздним началом, но тогда это тепловой эффект.

В настоящее время частое использование ближнего IRR для дистанционного управления и зондирования требует проверки того, что ближний IRR не вызывает фотохимически катаракту. 27 Если IRR вызывает фотохимическое повреждение, повторные воздействия ниже порогового значения могут со временем накапливаться, вызывая катаракту.

Недавнее экспериментальное исследование катаракты ближнего IRR

Недавнее экспериментальное in vivo облучений на длине волны 1090 нм с непрерывным стекловолоконным лазером, когда луч проецировался в пятно 2 мм внутри расширенного зрачка, определяя минимальное время воздействия при высоком облучение, необходимое для термической индукции катаракты и продемонстрировавшее короткую отсрочку начала катаракты (). 28

Эволюция рассеяния света во времени после воздействия in vivo при 200 Вт / см 2 1090 нм в течение 8 с в пятне 2 мм внутри зрачка (1,6 кДж / см 2 ). 29 Столбцы представляют собой 95% доверительный интервал (d.f = 19) для среднего.

В последующем эксперименте с теми же условиями воздействия измерения температуры в лимбе и вблизи зрительного нерва вне склеры во время воздействия показали, что повышение температуры в лимбе составляло около 10 ° C, поддерживая термически индуцированное короткое замыкание. отложить начало повреждения. 29

В последующем эксперименте облучение пучком 1090 нм при 96 Вт / см 2 в пятне 2 мм внутри расширенного зрачка живого глаза крысы проводилось различным группам животных с увеличивающимся временем воздействия в интервал 10–60 мин, максимальное облучение, соответствующее дозе облучения 340 кДж / см 2 . Один глаз был открыт, а контралатеральный глаз не подвергался воздействию в качестве контроля. 30 Во всех этих воздействиях температура в лимбе экспоненциально увеличивалась в течение доли минуты до асимптоты ниже 8 ° C на экспонированной стороне, тогда как на противоположной стороне повышения температуры не было.Измерения светорассеяния через 1 неделю после экспонирования не выявили какого-либо значительного увеличения прямого светорассеяния в экспонированной линзе или какой-либо разницы в прямом рассеянии света между линзой от экспонируемой и контралатеральной необлученной линзой при количественном измерении. Таким образом, несмотря на дозу облучения, более чем на два порядка превышающую дозу, заявленную Wolbarsht 24 и Pitts and Cullen 25 как пороговую для фотохимического повреждения, не было никаких признаков катаракты.Был сделан вывод, что нет экспериментальных доказательств фотохимического эффекта на длине волны 1090 нм и что катаракта, наблюдаемая Wolbarsht 24 и Pitts and Cullen 25 , вероятно, возникла из-за нагрева радужной оболочки. Однако, прежде чем можно будет безопасно игнорировать фотохимический эффект, следует исследовать другие длины волн.

Благодарности

Мы благодарим Энпинга Чена, Вэнь Цяня, Стефана Лёфгрена, Ральфа Майкла, Джона Мерриама, Линду Мейер, Марсело Айяла, Сюкуина Донга, Цзин Ванга, Мартина Кроншлегера и Карла Шульмейстера, которые участвовали в нескольких исследованиях.Этот обзор стал возможен благодаря грантам от Carmen och Bertil Regnérs fond för forskning, Föreningen Synskadades Vänner i Uppsala Län, Gun och Bertil Stohnes Stiftelse, Konung Gustav V: s och Drottning Victorias Frimurarstiftelse, Synskadeon Uppsalse, Королевский университет Маргарет / Исследовательские гранты ALF от Уппсалы Лэнс Ландстинг и Миннесфонд Эрика Функса.

Примечания

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Footnotes

Эта работа была представлена ​​на Кембриджском офтальмологическом симпозиуме 2–5 сентября 2015 г.

Каталожные номера

  • 1Sliney DH. Физические факторы катарактогенеза: окружающее ультрафиолетовое излучение и температура. Инвестируйте офтальмол Vis Sci
    1986; 27: 781–790. [PubMed] [Google Scholar]
  • 2Sliney D. Геометрия экспонирования и спектральная среда определяют фотобиологические эффекты на человеческий глаз. Photochem Photobiol
    2005; 81: 483–489. [PubMed] [Google Scholar]
  • 3Boettner EA, Wolter JR. Передача глазных сред. Инвестировать офтальмол
    1962; 1: 776–783.[Google Scholar]
  • 4Löfgren S, Söderberg PG. Инактивация лактатдегидрогеназы линзы после облучения УФ-В: in vivo мера проникновения УФР-В. Инвестируйте офтальмол Vis Sci
    2001; 42 (8): 1833–1836. [PubMed] [Google Scholar]
  • 5Hirschberg J. Ueber den Star der Glasbläser. Zentralbl F Prakt Augenheilk
    1898; 22: 113–117. [Google Scholar]
  • 6Taylor HR, West SK, Rosenthal FS, Muñoz B, Newland HS, Abbey H et al. Влияние ультрафиолета на образование катаракты.N Engl J Med
    1988; 319: 1429–1433. [PubMed] [Google Scholar]
  • 7West S. Воздействие ультрафиолетового излучения B в глазу и помутнение хрусталика: обзор. J Epidemiol
    1999; 9 (6 доп.): S97 – S101. [PubMed] [Google Scholar]
  • 8McCarty CA, Nanjan MB, Taylor HR. Оценка относимого риска катаракты для определения приоритетных медицинских действий и мер общественного здравоохранения. Инвестируйте офтальмол Vis Sci
    2000; 41: 3720–3725. [PubMed] [Google Scholar]
  • 9Sasaki H, Kawakami Y, Ono M, Jonasson F, Shui YB, Cheng HM et al. Локализация корковой катаракты у людей разных рас и географических широт.Инвестируйте офтальмол Vis Sci
    2003; 44 (10): 4210–4214. [PubMed] [Google Scholar]
  • 10Майкл Р., Содерберг П.Г., Чен Э. Долгосрочное помутнение хрусталика после воздействия ультрафиолетового излучения на длине волны 300 нм. Офтальмологический Res
    1996; 28: 209–218. [PubMed] [Google Scholar]
  • 11Галичанин К., Лёфгрен С., Бергмансон Дж., Седерберг П.Г. Развитие повреждения хрусталика после in vivo , близкого к пороговому облучению УФ-В излучением: цитоморфологическое исследование апоптоза. Exp Eye Res
    2010; 91: 369–377.[PubMed] [Google Scholar]
  • 12Söderberg PG, Michael R, Merriam JC. Максимально допустимая доза ультрафиолетового излучения: предел безопасности при катаракте. Акта офтальмол Сканд
    2003; 81 (2): 165–169. [PubMed] [Google Scholar]
  • 13Söderberg PG, Löfgren S, Ayala M, Dong X, Kakar M, Mody V. Токсичность воздействия ультрафиолетового излучения на хрусталик, выраженная в максимально переносимой дозе (МПД). Дев офтальмол
    2002; 35: 70–75. [PubMed] [Google Scholar]
  • 14Аяла М.Н., Майкл Р., Содерберг П.Г.Влияние времени воздействия на катаракту, вызванную УФ-излучением. Инвестируйте офтальмол Vis Sci
    2000; 41 (11): 3539–3543. [PubMed] [Google Scholar]
  • 15Pitts DG, Cullen AP, Hacker PD. Глазные эффекты ультрафиолетового излучения от 295 до 365 нм. Инвестируйте офтальмол Vis Sci
    1977; 16: 932–939. [PubMed] [Google Scholar]
  • 16Ebbers RW, Sears D. Глазные эффекты ультрафиолетового лазера с длиной волны 325 нм. Am J Optom Physiol Opt
    1975; 52: 216–223. [PubMed] [Google Scholar]
  • 17Merriam JC, Löfgren S, Michael R, Söderberg P, Dillon J, Zheng L et al.Спектр действия УФ-В излучения в хрусталике крысы. Инвестируйте офтальмол Vis Sci
    2000; 41: 2642–2647. [PubMed] [Google Scholar]
  • 18Галичанин К., Лёфгрен С., Содерберг П. Катаракта после многократного ежедневного воздействия in vivo ультрафиолетового излучения. Здоровье Физ
    2014; 107 (6): 523–529. [PubMed] [Google Scholar]
  • 19Verhoeff FH, Bell L, Walker CB. Патологическое воздействие лучистой энергии на глаза. Proc Am Acad Art Sci
    1915; 51: 629–818. [Google Scholar]
  • 20Vogt A.Фундаментальные исследования биологии инфракрасного излучения. Klin Monatsbl Augenheilkd
    1932; 89: 256–258. [Google Scholar]
  • 21Goldmann H. Генезис тепловой катаракты. Арка Офтальмол
    1933; 9: 314. [Google Scholar]
  • 22 Stuck B., Schulmeister K, Sliney DH, Lund B, Thomas R, Söderberg PG et al. Рекомендации ICNIRP по пределам воздействия некогерентного видимого и инфракрасного излучения. Здоровье Физ
    2013; 105: 74–91. [Google Scholar]
  • 23Wolbarsht ML, Orr MA, Yamanashi BS, Zigler JS, Matheson IBC.Возникновение катаракты хрусталика от инфракрасного лазерного излучения. В: Ann Report Contract DAMD 17-74-C-4133, Командование исследований и разработок армии США. Вашингтон, округ Колумбия, том 1977.
  • 24Wolbarsht ML. Глазные эффекты неионизирующего излучения. SPIE Proc
    1980; 229: 121–142. [Google Scholar]
  • 25Pitts DG, Cullen AP. Определение окулярных пороговых уровней катарактогенеза инфракрасного излучения. NIOSH: Цинциннати, Огайо, США, 1980. [Google Scholar]
  • 26Lydahl E. Инфракрасное излучение и катаракта.Acta Ophthalmol Suppl
    1984; 166: 1–63. [PubMed] [Google Scholar]
  • 27Sliney DH. Необходимость экспериментального исследования инфракрасной катаракты. В: CIE Division 6: Photobiology and Photochemistry Report, Vol. CIE: Geneva, 2006. [Google Scholar]
  • 28Yu Z, Schulmeister K, Talebizadeh N, Kronschläger M, Söderberg PG. Инфракрасное излучение 1090 нм при дозе, близкой к пороговой, вызывает катаракту с задержкой по времени. Акта офтальмол
    2015; 93 (2): e118 – e122. [PubMed] [Google Scholar]
  • 29Yu Z, Schulmeister K, Talebizadeh N, Kronschläger M, Söderberg PG.Повышение температуры глаза, вызванное воздействием инфракрасного излучения с длиной волны 1090 нм in vivo с порогом и связанной с ним диффузией тепла. J Biomed Opt
    2014; 19 (10): 105008–105008. [PubMed] [Google Scholar]
  • 30Yu Z, Schulmeister K, Talebizadeh N, Kronschläger M, Söderberg P. Температурный контроль in vivo облучение глаза излучением 1090 нм предполагает, что катаракта с излучением в ближнем инфракрасном диапазоне вызвана термическим воздействием. J Biomed Opt
    2015; 20 (1): 015003. [PubMed] [Google Scholar]

2.Как свет, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение взаимодействуют с кожей и глазами?

Взаимодействие с кожей и глазами зависит от длины волны
радиация
Источник: GreenFacts

3.3. Физические и биофизические предпосылки светочувствительности

3.3.1. Физический фон

Мощность (энергия, излучаемая в секунду) источника излучения равна
выражается в ваттах (Вт), а свет выражается в люменах (лм) до
учитывать различную чувствительность глаза к разным
длины волн света.Соответствующие производные единицы — это
яркость источника в Вт / м 2
(лм / м 2 ) в определенном направлении на стерадиан (единица измерения
телесный угол; вокруг 4 π стерадиан), а освещенность
(освещенность) поверхности, Вт / м 2 (лм / м 2
или люкс).

Человеческий глаз не регистрирует точный спектральный состав
света, но воспринимает цвет на основе трех видов
рецепторы с разной спектральной чувствительностью. Из-за
важность солнца как источника света широкого спектра, все
технические источники можно охарактеризовать как их «коррелированные
Цветовая температура », которая соответствует температуре поверхности
«радиатора черного тела» (солнце или звезда), который генерирует аналогичный
восприятие цвета человеком-наблюдателем.Типичная лампа накаливания
освещение 2700К, желтовато-белое. Галогенное освещение есть
3000K, а дневной свет составляет около 5000K.

Коррелированная цветовая температура — важная
характеристика воздействия света на человека-наблюдателя и
по пути человек-наблюдатель на пленку или цифровую камеру снимает
изображения предметов и декораций.Очевидно, через зрение это
также влияет на распознавание и восприятие внешних раздражителей
что приводит к множеству эффектов у людей.

Электромагнитное излучение, такое как свет, может через ряд
процессов, взаимодействуют с веществом, где упругие процессы (т.е.
без потери энергии при движении) имеют очень ограниченный эффект
на атомах и молекулах,
тогда как неупругие процессы будут передавать энергию фотона («фотон
абсорбция »), что может
возбуждать электроны к более высоким
уровни энергии в атомах и, таким образом, приводят к вторичным процессам, таким как
в качестве:

  • Теплообразование («рассеяние»)
  • Флуоресценция / фосфоресценция / образование радикалов /
    Световая химическая реакция
  • Ионизация (электронная эмиссия из атома или
    молекула)

Поглощение
электромагнитное излучение обычно связано с нагреванием
обнаженная ткань, которая
в основном косвенные последствия.Однако излучение более коротких
длины волн из-за более высокой характеристической энергии фотонов могут
возбуждать электроны так, чтобы
инициируются химические процессы, которые могут иметь вредную сторону
эффекты. Хорошо известный механизм — пагубное влияние УФ-излучения.
радиация на живых
клетки.

Ионизирующее излучение состоит из фотонов высокой энергии, которые могут
отщеплять (ионизировать) хотя бы один электрон от атома или
молекула. Ионизирующая способность
зависит от энергии отдельных фотонов, а не от их
количество. Способность фотонов ионизировать атом или молекулу
варьируется в зависимости от
электромагнитный спектр.Рентгеновские лучи и гамма-лучи могут
ионизировать практически любую молекулу или атом; дальний ультрафиолетовый свет может
ионизировать многие атомы и
молекулы; около УФ,
видимый свет, ИК,
микроволны и радиоволны — неионизирующее излучение.

Ионизация начинается с длин волн короче 200
нм и требует не менее 6 эВ,
но более вероятно, до 33 эВ (Холл и Джачча, 2006).An
исключение составляет ионизация (импульсными) лазерами с высокой
интенсивности (> 1011 Вт / см 2 ; Робинсон 1986).
Существуют значительные биологические эффекты ионизации, когда
наиболее важной целью является
ДНК (разрывы цепей и
хромосомные аберрации).Такое повреждение ДНК может привести к
мутации и, следовательно,
индукция рака.
Важно, однако, что ионизация обычно не вызывается излучением в видимом / ИК / УФ-диапазоне с длинами волн более 200 нм.

3.3.2. Взаимодействие света и ткани

Подобно солнечному свету на воде, УФ-, видимое и ИК-излучение может быть
частично отражается от внешней поверхности кожи и глаз,
и когда он проникает в
ткань может рассыпаться
в разных направлениях (в том числе назад) от микроскопических
частицы и структуры, такие как волокна (например,г., присутствует в
дерма кожи). В ткани также может быть излучение.
поглощены различными
молекулы. По сравнению с
УФ и длинноволновое ИК излучение,
видимое излучение
обычно не сильно всасывается основной тканью, но
сильно усваивается некоторыми компонентами, такими как пигменты и кровь.Чистый результат обратного рассеяния и поглощения видимого излучения
определяет цвет кожи, белизну наших глаз и
разноцветные радужки, которые мы видим (снова появляется слишком мало света
от ученика, за исключением фотографий, сделанных с сильной вспышкой
свет направлен прямо в глаза). Длинноволновый ИК
излучение не рассеивается, а сильно поглощается водой —
основная составляющая мягких
ткани — и это
способствует возникновению ощущения тепла при воздействии на кожу
Солнечный свет.Ультрафиолетовая радиация,
особенно с короткими длинами волн, сильно поглощается объемным
тканью, то есть органическими молекулами, такими как
белки, липиды и
ДНК. Большая часть УФ-В
поэтому излучение поглощается самыми внешними поверхностными
слой (эпидермис
кожа).Поглощенная энергия УФ-излучения не только
превращается в «тепло» (т.е. тепловую энергию от повышенного
движение молекул), как и в случае с ИК-излучением, но
также может запускать фотохимические реакции. В глазу видно
излучение поглощается специальными фотопигментами, которые вызывают
электрохимические раздражители зрительных нервов, позволяющие нам видеть,
но потенциально также может быть посредником в побочных эффектах.

За некоторыми исключениями (прежде всего с образованием
пре-витамин D3), большинство фотохимических реакций, вызванных УФ
Радиация в коже и глазах губительна:
белки и
ДНК повреждается и
дисфункциональный, либо из-за прямого поглощения УФ-излучения, либо из-за
повреждение на промежуточном этапе, например, реактивном
формы кислорода, образующиеся из другого УФ-поглощающего
молекула.Следовательно, UV
радиацию можно считать вредной. Сильно поврежден
клетки умрут и
разобрать хорошо организованным способом (процесс, названный
апоптоз). Большое количество клеток в апоптозе может вызвать
заметные дефекты, которые буквально всплывают через несколько дней в
процесс, известный как «пилинг».К счастью, наша кожа в порядке
адаптированы к повреждениям, вызванным ультрафиолетом, которые также возникают при воздействии
солнце. Клетки реагируют, вырабатываются сигналы тревоги (т. Е. Стресс
ответы опосредованы каскадами
молекулярные реакции), и
поврежденные молекулы и
клетки ремонтируются или заменяются.Ультрафиолетовое повреждение и тревога
сигналы могут вызвать
воспалительная реакция
(привлечение иммунных клеток из крови к месту токсичного
оскорбление) как часть нормальной реакции кожи на солнечный ожог, или
снежная слепота (или
вспышка сварщика) в глаза (покраснение вызвано расширением
поверхностных кровеносных сосудов, и некоторый отек возникает из-за
большей проницаемости стенок сосуда, способствующей
торговля лейкоцитами).В некоторых случаях такие солнечные ожоги
реакции могут возникнуть уже после очень слабого УФ-облучения,
обнаруживая повышенную УФ-токсичность. Альтернативно ненормальный
кожные реакции, похожие на аллергические
может возникнуть, что указывает на патологический иммунный ответ на УФ-излучение.
экспозиции.

Июнь 2020 г. Ультрафиолетовая и инфракрасная фотография

Свинец

Автор: Артур Х.Borchers

ПОЧТИ ВСЕ
АСПЕКТЫ
из
Судебно-медицинское расследование требует точной документации. Актуальная сцена любого
инцидент не может быть заморожен во времени и когда-нибудь доведен до сведения проверяющего факты
в будущем. Лучший способ сохранить сцену — детально
фотография.

Суды требуют
допустимые фотографии должны быть правдивыми и точными представлениями оригинала
сцена. Многие фотографы понимают, что их камеры записывают только
видимый свет, который могут видеть их глаза, не понимая сложности того, как
свет и их камеры взаимодействуют.

Сэр Исаак Ньютон
показал, что мы принимаем за белый свет при прохождении через призму, выходит как
радуга: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. Теперь известно, что свет изгибается при переходе от воздуха к стеклу (или другой среде) и
выходит в его составных цветах. Видимый свет и присущие ему цвета являются частью
электромагнитного спектра и выражается в длинах волн ( Рисунок 1 )
от 380-400 до 700 нанометров (нм) — или, что немного более понятно
условия, 0.0004 до 0,0007 миллиметров.

UVIR_Figure1

На обоих концах
диапазон видимого света — инфракрасный (ИК) или «ниже красного» и ультрафиолетовый.
(УФ), или «за пределами фиолетового». Префиксы Infra / below и ultra /yond происходят от
значение частоты света, а не длина волны. УФ-ИК области спектра
обычно не воспринимаются человеческим глазом. Некоторые змеи могут чувствовать ИК или
источники тепла даже в полной темноте. Птицы и насекомые видят в УФ-диапазоне
чтобы лучше визуализировать цветы и источники пищи.И ИК, и УФ имеют судебно-медицинскую экспертизу.
приложений, но для захвата изображений с их освещением требуется
специальный уход и оборудование.

Свет, поражающий
объект может передаваться, отражаться, поглощаться или преобразовываться (Робинсон, 2010). Люди
воспринимать цвет объекта, потому что объект либо поглощает, либо отражает
видимый свет: яблоко поглощает весь свет, кроме красного, который отражается обратно
на наш взгляд; трава отражает зеленый свет; а черные объекты не отражают свет.
Стекло пропускает свет.Тонированное стекло пропускает только волны определенной длины и
устраняет все остальные. Будут обсуждаться фильтры, использующие свойство передачи.
немного позже.

Forensic UV имеет
использовались в течение многих лет, потому что УФ-свет вызывает органические и другие химические
соединения для флуоресценции. Флуоресценция — это реакция на УФ-свет, когда
вещество поглощает ультрафиолетовые фотоны, атомы в веществе возбуждаются, а затем они
испускать фотон с большей длиной волны — обычно в видимом спектре.
С коммерческой точки зрения это можно увидеть по использованию «отбеливателей» в стиральном порошке.
флуоресцентные маркеры и маркеры, которые кажутся «светящимися».”Цвет
флуоресценция связана с химической структурой вещества,
освещенный.

UVIR_Figure2

УФ свет тоже нарушен
на три основных диапазона: УФ-А, УФ-В и УФ-С. УФ-А, также называемый длинноволновым или
вблизи УФ, имеет длину волны примерно от 320 до 380-400 нм. УФ-В (средневолновое УФ)
падает от 280 до 320 нм. УФ-С (коротковолновое УФ) находится в диапазоне от 200 до 280 нм. Самый
УФ-света, который достигает Земли от Солнца, составляет УФ-А от 315 до 380 нм, потому что
весь свет с более низкой длиной волны блокируется нашей атмосферой.УФ-С не является естественным
происходят на Земле и опасны для человека. УФ-С используется как коммерческий
дезинфицирующее средство в самолетах, больницах, некоторых офисных помещениях и очистке воды
удобства. УФ-свет разрушает ДНК-материал бактерий, вирусов,
и простейшие. В судебно-медицинских целях использование УФ-ламп должно происходить только на
место преступления после любого исследования ДНК и восстановления.

Ниже 300 нм,
обычное оптическое стекло и его покрытия поглощают ультрафиолетовый свет. Итак, при использовании этого
свет для визуализации, специальные материалы линз, такие как кварц или кальций
требуется флюорит.Линзы из этих материалов довольно дорогие, зачастую обходятся дорого.
несколько тысяч долларов. Линзы современных фотоаппаратов отражают УФ-лучи.
от датчика. УФ-фотоны с меньшей длиной волны имеют более высокую энергию, чем
как видимый, так и инфракрасный свет, что делает его использование опасным для глаз и подвергается воздействию
кожа. Требуются солнцезащитные очки и солнцезащитный крем с высоким SPF.

УФ-свет для судебной экспертизы
источники обычно работают в диапазоне УФ-А, и некоторый видимый свет также может быть
испускается. Желтый фильтр часто используется на фотоаппарате для усиления флуоресцентного
изображение, устраняя голубоватый свет.

ИК-подсветка
разделены на три общих диапазона: IR-A, IR-B и IR-C. IR-A, также называемый Near
ИК-диапазон имеет диапазон длин волн от 700 до 1400 нм. IR-B расширяется с 1400 до
3000 нм. IR-C составляет от 3000 нм до 1 мм. Для фотографических целей IR-A
единственный используемый диапазон. ИК-лазер в большинстве лазерных сканеров работает в режиме IR-B.
дальность 1550 нм.

В эпоху кино
УФ- и ИК-изображения можно было получить только с помощью специально разработанных сред. УФ
запечатлен только на черно-белую пленку.ИК-пленка была чрезвычайно чувствительной и
пришлось загружать в камеру в полной темноте. Используемый фильтр, Kodak
Wratten 18A больше не производится. Сменные фильтры У-360 и
UG-11 имеют дефекты утечки света в ближнем ИК-диапазоне. Для черно-белого фильма это было
не проблема, так как пленка не очень чувствительна к красному цвету. Используя те
фильтры на цифровом датчике не дали ожидаемых результатов, в первую очередь из-за
к непониманию того, как работают цифровые датчики.

Говоря простым языком,
цифровой датчик обнаруживает сфокусированный свет, падающий на его поверхность.Датчик имеет
миллионы фотодиодов — или фотосайтов — объединены
по его поверхности. Цветной фильтр с рисунком покрывает датчик и делает каждый фотосайт чувствительным
только с одной длиной волны света: красным, зеленым или синим (RGB). Наиболее часто используемые
шаблон называется фильтром Байера (, рис. 3, ).

UVIR_Figure3

Если свет, падающий на фотосайт с красным фильтром, имеет красную составляющую, свет преобразуется в электрический заряд. Информация из красного, синего и двух зеленых фотосайтов разрешается для формирования информации о цвете для отдельного фотоэлемента или пикселя в конечном изображении.Датчики обычно чувствительны к длинам волн света от 350 до 1050 нм. Над датчиком изображения установлен специальный фильтр, называемый горячим зеркалом. Горячее зеркало предотвращает захват изображения в ультрафиолетовых и инфракрасных лучах, благодаря чему камера может захватывать световые диапазоны, типичные для пленочных фотоаппаратов. На рисунке 4 изображен поглощающий фильтр с горячим зеркалом. Существуют отражающие версии горячих зеркал, которые кажутся более зеркальными.

UVIR_Figure4

Современные объективы для зеркальных фотокамер
часто не работают в УФ-ИК-приложениях, так как их линзы
спроектирован либо с покрытиями, либо с стеклом, которое фильтрует или отражает ультрафиолетовый свет
от датчика.Когда они действительно работают, нужно использовать длинную выдержку и более высокое ISO.
настройки, требующие использования штатива. Из-за разной длины волны УФ
и ИК-свет, они фокусируются в другой точке, чем видимый свет. На пленке
Для объективов фотоаппаратов ИК-точка часто размещалась на оправе объектива (, рис. 5, ).
Процедура фокусировки ИК-фотографии заключалась в ручной фокусировке композиции,
установите все необходимые фильтры, отметьте расстояние на оправе объектива, затем поверните
кольцо фокусировки так, чтобы расстояние совпадало с ИК-точкой, а затем отпустите
затвор ( Рисунок 6 ).Старым объективам пленочных фотоаппаратов часто не хватает дополнительных
защитные покрытия, что делает их особенно полезными в УФ-ИК-областях.
Фокус для УФ-изображений достигается поворотом кольца фокусировки влево на
сумма такая же, как и в IR ( Рисунок 7 ).

UVIR_Figure5UVIR_Figure6UVIR_Figure7

Чтобы избежать УФ
Проблемы с покрытием объектива, полезной альтернативой является поиск объектива пленочной камеры. В
в лабораторных условиях альтернативой является использование старых линз увеличителя. Увеличительные линзы
предназначены для проецирования сфокусированного изображения от центра к углу на лист
фотобумага, называемая дизайном с плоским полем.Использование увеличительного объектива на фотоаппарате
обеспечит лучшее окончательное покрытие в документе или многослойных изображений с фокусировкой.
У увеличительных линз отсутствует способность фокусироваться, поэтому удлинительная трубка спиралевидного типа или установка на рейке
сильфон не требуется. (См. рисунки 8 и 9 ). Использование расширения
трубка или сильфон также дает дополнительное преимущество использования в макрофотографии
Приложения.

UVIR_Figure8UVIR_Figure9

На конце UV
спектр, меланин в теле остался в результате укуса или глубокого
синяк будет поглощать ультрафиолетовое излучение, в то время как окружающие ткани отражают его в течение
значительное количество времени — возможно, несколько недель — после первоначального синяка
исчезает.Отпечатки пальцев и биологические жидкости поглощают УФ-С и выделяются на
светоотражающий фон. Новая краска по сравнению со старой краской на машине или стене может быть легко
идентифицированы. Все чернила обладают разными реактивными качествами для сомнительного документа.
обследование как в УФ, так и в ИК. Написание на сожженных документах часто может быть
различается в инфракрасном свете. Татуировки на разложившихся или обгоревших телах могут быть
улучшено, чтобы помочь в идентификации. Чтобы избежать путаницы с проблемами цвета,
Изображения UV-IR лучше всего просматривать в оттенках серого.

Коммерческий
Системы судебно-медицинской визуализации в отраженном УФ-диапазоне, называемые RUVIS, включают обе кварцевые линзы.
и усилитель изображения, который делает такие устройства непомерно дорогими для большинства
агентства.

UVIR_Figure10UVIR_Figure11

Как уже упоминалось,
Часто требуется дополнительное освещение, длинная выдержка и штатив. Нормальный
цветное изображение слева в Рисунок 11 — черная рубашка с выстрелом
остатки четырех снимков, сделанных при 1/30, f / 8, при ISO 800. Изображение
справа было снято с помощью ИК-фильтра 780 нм, 30 секунд, f / 11, ISO 3200.
Пулевые отверстия и разное количество остатков огнестрельного оружия из-за разной дистанции
каждого кадра можно увидеть.

Цифровые фотоаппараты
можно изменить, сняв горячее зеркало с передней части датчика.При переоборудовании коммерческих камер горячее зеркало удаляется и устанавливается либо
вместо него чистый или ИК-фильтр. Замена горячего зеркала на прозрачное
фильтр называется преобразованием полного спектра, оставляя камеру с более широким спектром
чем исходное УФ-ИК-покрытие и иногда позволяет работать с рук. Лучше
Практика заключается в том, чтобы всегда использовать штатив для получения стабильного изображения. Пока это
возможно снять горячее зеркало самостоятельно, если квалифицированный поставщик выполнит
модификация даст гарантию того, что операция сделана грамотно, а
камера правильно сфокусируется.

Камера с полным спектром
преобразователь может быть оснащен широким спектром фильтров широкого или узкого диапазона,
в зависимости от вашего приложения или желаемого эффекта. Выбор фильтра включает
горячее зеркало (, рис. 3, ), так что изображения, близкие к нормальному внешнему виду, могут быть
захвачен.

В эпоху зеркальных фотокамер
фильтры используются не часто. Некоторые пленочные фильтры (FLD) использовались для коррекции
флуоресцентные лампы при использовании пленки со сбалансированным дневным светом. При использовании черно-белого
пленки, цветные фильтры использовались для усиления или приглушения тонов в художественных целях.В судебной медицине фильтры использовались редко. Теперь зеркальные фотоаппараты можно
внутренняя регулировка для пользовательского баланса белого, повышенной насыщенности цвета и
другие художественные настройки. Для увеличения экспозиции можно использовать фильтры нейтральной плотности.
время для творческих целей, чтобы включить выделение лазерного пути или объекта
движение. В УФ-ИК-фотографии фильтры используются для индивидуальной настройки конкретных
длина волны света, падающего на датчик камеры. Есть десятки фильтров, чтобы
Выбери из.

Фильтры только для УФ-излучения
приложения часто имеют небольшое ИК-излучение, около 700 нм.Это может быть очень вредно
к УФ-фотографиям, поскольку ИК-излучение преобладает над менее распространенным УФ-светом. Фильтры для УФ
приложения значительно дороже и часто стоят несколько сотен
долларов. Фильтр Venus U, показанный ниже (, рис. 12, ), представляет собой фильтр UG-11.
с диэлектрическим покрытием на передней и задней поверхностях только для УФ-излучения
коробка передач.

Фильтры часто имеют
графики передачи доступны. Диабатическая логарифмическая шкала, показанная на рисунке .
13
демонстрирует подавление оптической плотности и длины волны.В этом
Например, фильтр U-340 показан с и без сопряжения с S-8612.
фильтр. Критическая линия на этом графике — 1E-03, которая показывает, что U-340
одна только имеет утечку инфракрасного излучения над линией 1E-03 на 650–800 нм. U-340, используемый с
Фильтр S-8612 не простирается выше линии 1E-03 и, следовательно, будет
приемлемое сочетание только для УФ-излучения. ИК-фильтры по более разумной цене и
цифры в их названии часто обозначают нижний предел светового отсечки ИК-излучения.
передача, например, 715, 780, 830, 850 и 1000 нм ( Рисунок 14 ).

UVIR_Figure12UVIR_Figure13UVIR_Figure14

Освещение для UV-IR
приложения — важное соображение. IR часто рассматривается в
контекст жары. На открытом воздухе снимкам помогает солнце. Однако любой, у кого
Судебно-медицинская экспертиза знает, что самые серьезные события происходят ночью. LED и
люминесцентные лампы не работают с ИК. Фотографические прожекторы или кварцевые
галогенные рабочие фары обеспечивают широкий спектр света, подходящий для УФ-ИК-диапазонов.
целей. Некоторые светодиодные лампы доступны в диапазоне 365 нм, но большинство
коммерческие «черные фонари».Лампы UV-B / C — это «бактерицидные» лампы с пиковым
выход в диапазоне 254 нм.

Стандартное фото
вспышку можно модифицировать для фотосъемки в УФ-ИК-диапазоне, удалив пластиковые фильтры в
перед ксеноновой лампой-вспышкой. После удаления исходных фильтров, зависит от приложения.
фильтры могут быть установлены поверх оголенной импульсной трубки для ограничения выходной мощности до требуемых длин волн,
а также обеспечить некоторую защиту открытых частей и от них. Крайняя осторожность
следует принимать во внимание при открытии вспышки, так как внутренний конденсатор может удерживать травмирующий
электрический заряд.Если вас не устраивает такая модификация,
Поставщики модификаций камеры часто могут делать эту работу.

UV-IR не является
обычное, повседневное фото-задание. Понимание сложной природы УФ-ИК
спектр требователен. Умеренно дорогое снаряжение требует обоснования
что администратор может не понять без демонстрации его
ценить. Тот факт, что УФ-С может повредить потенциальное восстановление ДНК, может вызвать дальнейшее
нерешительность. Однако потенциальные преимущества значительны.Навык требует
специализированная практика и документация, чтобы иметь ценность и быть принятыми в суде
параметр. Ваша приверженность как судебно-медицинский фотограф имеет ключевое значение. Просто имея
оборудование — это только первый шаг. Частая практика подготовит вас, когда
приходит важная работа.

Правило деления

Об авторе
Артур Борчерс — адъюнкт-инструктор
Учебный институт внутренней безопасности при пригородных правоохранительных органах
Академия / Колледж DuPage и судебно-медицинский консультант Larsen Forensics
& Associates, оба в Глен Эллин, Иллинойс.Борчерс имеет повышение квалификации
и опыт в фотографии, фотограмметрии, огнестрельном оружии, стрельбе, на месте преступления,
и реконструкция дорожно-транспортного происшествия после увольнения из полиции Оук-Парк (Иллинойс)
Отделение. Он также является соавтором предстоящего доклада Сэнфорда Вайса
книга, Судебная фотография для сохранения доказательств из CRC
Нажмите.

Правило деления-1591978304

Ссылка

Робинсон, Э. М. Преступление
Сюжетная фотография, 2 nd Ed.
(2010) Кембридж: Academic Press.

Источники для
дополнительная информация

Kolarivision.com
Lifepixel.com
Maxmax.com
Company7.com
Midopt.com
Baader-Planetarium.com/en
etsy.com/shop/UVIROPTICS
Photographyoftheinvisibleworld.blogspot.com
InfraEdd.blog
InfraEdd.blog .com
Spencerscamera.com
Contrastly.com

Крышка
Гид пользователя
О ETM
Набор инструментов: Управление доказательствами
Судебно-медицинское расследование по делам о пожарах и поджогах
Найдите источник
ALPR для всех
Повышение эффективности доказательств и расследования случаев сексуального насилия в сельских районах
Плюс карантина: повышенное внимание к безопасности во время пандемии
Собачий нос и запах
Ультрафиолетовая и инфракрасная фотография
NIST тестирует методы судебной экспертизы для сбора данных с мобильных телефонов
Индекс рекламодателя ETM
Архивы

ИК и УФ излучения, в чем разница?

ИК и УФ излучение, в чем разница?

Инфракрасное и УФ-излучение составляют небольшую часть электромагнитного спектра.Видимый свет имеет длину волны от 380 нм до 760 нм. Область с большей длиной волны — это ИК-спектр. Большая часть инфракрасного излучения на Земле исходит от Солнца. Область рядом с видимым светом с более короткой длиной волны — это УФ-спектр.
Каждая длина волны переносит определенное количество энергии. Чем выше частота этих волн, тем короче длина волны и тем больше энергии может передать излучение. Таким образом, чем короче длина волны, чем выше частота излучения, тем больше энергии передается в него.
Это означает, что коротковолновое излучение может глубже проникать в материал. Поскольку инфракрасное излучение имеет большую длину волны, чем видимый свет, оно в принципе не вредно для человеческого организма. Конечно, при применении, нагревании материала, вы всегда должны учитывать, что продукт и прилегающие части также могут нагреваться.

ИК-излучение подразделяется на:
• коротковолновое ИК-излучение (NIR), от 780 нм до 1500 нм
• средневолновое ИК-излучение (MIR), от 1.От 5 до 4000 нм
• длинноволновый ИК (FIR), от 4000 до 1 мм

Инфракрасное излучение используется для обогрева и сушки продуктов, для обогрева помещений и в санитарных кабинах.
Выбор длины волны, которая будет использоваться для нагрева и / или сушки продуктов, зависит от:
• материала, из которого изготовлен продукт
• цели, нагрев или сушка
• обстоятельств
• производственных процессов

УФ-излучение делится на три группы в зависимости от длины волны:
• УФ-А, от 315 до 380 нм
• УФ-В, от 280 до 315 нм
• УФ-С, от 200 до 280 нм

УФ-излучение используется для сушки покрытий и лаков на многих различных материалах.
УФ-излучение, добавляя инициаторы к краске и покрытию, инициирует процесс отверждения, который проходит очень быстро. Благодаря этому краска или покрытие мгновенно высыхают и становятся устойчивыми к царапинам. Этим можно также облучать термочувствительные материалы.
Современное поколение светодиодных УФ-ламп позволяет испускать очень специфическое УФ-излучение определенной длины волны, поэтому для процесса сушки требуется гораздо меньше энергии, чем при использовании традиционных УФ-ламп.
Кроме того, срок службы УФ-светодиодов во много раз выше (прибл.25000 часов горения) по сравнению с УФ-лампами (около 1000 часов горения).

Мы готовы помочь вам, если вы хотите узнать больше о выборе применения излучения для процесса сушки. Свяжитесь с нами, заполнив контактную форму или по телефону.

Опасности чрезмерного воздействия ультрафиолетового, инфракрасного и видимого света высокой энергии | 2013-01-03

В этой статье обсуждаются опасности воздействия на глаза / лицо, связанные со специфическим неионизирующим электромагнитным излучением (ЭМИ), не рассматриваемым OSHA: ультрафиолетом (УФ), инфракрасным (ИК) и высокоэнергетическим видимым светом (HEV).


Ультрафиолетовый свет

УФ обнаруживается в солнечном свете и представляет собой форму ЭМИ с высокочастотными волнами. Биологические эффекты УФ-излучения зависят от длины волн. Неионизирующий УФ-спектр имеет длину волны короче, чем у видимого света, но длиннее, чем рентгеновский (от 100 до 400 нм), и классифицируется в зависимости от интенсивности: УФ-А (от 315 до 400 нм), УФ-В (От 280 до 315 нм) и УФ-С (от 100 до 280 нм).

УФ-С обычно рассеивается в атмосфере и, по-видимому, оказывает незначительное повреждающее действие.Однако УФ-А и УФ-В оказывают повреждающее действие на открытые мягкие ткани, такие как кожа и глаза. Воздействие УФ-излучения является причиной 90% симптомов преждевременного старения кожи. Точно так же радиационное повреждение роговицы может быть вызвано чем-то столь же простым, как отражение солнечного света от воды или снега, или чем-то профессиональным, например, прожекторной лампой фотографа, сварочной горелкой или УФ-лампой. Катаракта, дегенерация желтого пятна и фотокератит (ощущение песка в глазах) могут быть связаны с чрезмерным воздействием ультрафиолетового света.

Хотя OSHA не имеет конкретного стандарта в отношении воздействия УФ-излучения, несколько других источников предоставляют рекомендации по предельным значениям воздействия. К ним относятся: Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) и Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH), которые разработали предельно допустимые значения (TLV), которые OSHA считает национальным консенсусом.

Защита от ультрафиолета может быть достигнута за счет сочетания инженерных, административных мер контроля и средств индивидуальной защиты (СИЗ).Всегда делайте упор на инженерный и административный контроль (например, использование ограждений, экранов или фильтров для защиты от УФ-излучения; обучение; и ограничение доступа сотрудников и их воздействия), тем самым сводя к минимуму потребность в СИЗ. После выполнения этих действий определите, нужна ли дополнительная защита лица, глаз или кожи, и если да, то какой тип СИЗ необходим. ANSI / ISEA Z87.1-2010 («Стандарт») устанавливает требования к пропусканию для УФ-фильтров для персональных устройств для защиты глаз и лица.Распространенное заблуждение состоит в том, что все линзы из поликарбоната блокируют УФ-излучение. Это не тот случай. Если производитель заявляет об УФ-фильтрации, на продукт должна быть нанесена соответствующая маркировка УФ-фильтрации.

Инфракрасный

Инфракрасное излучение используется во многих промышленных предприятиях, включая сталелитейные заводы, производство текстиля, бумаги и стекла, а также там, где используются лазеры, дуговые лампы или электрические лучистые обогреватели. ИК-волны расположены между микроволнами и видимым светом в спектре ЭМИ.Инфракрасный свет имеет диапазон длин волн, при этом ближний инфракрасный свет является наиболее близким по длине волны к видимому свету, а «дальний инфракрасный свет» — ближе к микроволновому диапазону. Волны в ближнем инфракрасном диапазоне короткие и не горячие — на самом деле вы их даже не чувствуете — что делает их особенно опасными для восприимчивых тканей, таких как кожа и глаза.

Кожа, подвергающаяся воздействию инфракрасного излучения, обеспечивает предупреждающий механизм против теплового воздействия в виде боли. Глаза же не могут. Поскольку глаз не может обнаруживать ИК-излучение, моргание или закрытие глаз для предотвращения или уменьшения повреждений может не произойти.ИК, особенно ИК-А или ближний ИК [700–1400 нм], повышает внутреннюю температуру глаза, по существу «запекая» его. Медицинские исследования показывают, что длительное воздействие ИК-излучения может привести к повреждению хрусталика, роговицы и сетчатки, включая катаракту, язвы роговицы и ожоги сетчатки соответственно. Чтобы защитить себя от длительного воздействия ИК-излучения, рабочие могут носить изделия с ИК-фильтрами или отражающими покрытиями.

Стандарт устанавливает требования к сварочным и инфракрасным фильтрам, включая точную маркировку продуктов, необходимую для конкретных требований к фильтрации.Это упрощает выбор подходящих СИЗ для тех, кто обучен использованию ПДК, например для промышленных гигиенистов.

Однако стандарт не устанавливает требований к отражению инфракрасного излучения. Хотя рынок Северной Америки предлагает изделия с отражающим покрытием, предназначенные для использования при повышенных температурах (ЕТ), во многих случаях их по ошибке используют только для предотвращения теплового стресса у рабочих. К сожалению, условия ET также поддаются вероятному долгосрочному воздействию инфракрасного излучения. Поскольку в Стандарте нет требований к отражению ИК-излучения, в Стандарте нет возможности подтвердить утверждения о том, что такие козырьки отражают ИК-излучение.Однако европейский стандарт (EN166, 7.3.3) предлагает знак «R» для подтверждения заявлений о «повышенной отражательной способности в инфракрасном диапазоне». Знак «R» на козырьке означает, что средний спектральный коэффициент отражения ИК-излучения в диапазоне от 780 до 2000 нм (то есть количество, отраженное от защитного устройства) составляет> 60%. Таким образом, было бы разумно проверить продукты на наличие маркировки EN, а также запросить данные сертификации / испытаний для таких заявлений для тех продуктов, которые не имеют маркировки EN166 «R».

Высокоэнергетический видимый свет (HEV)

Высокоэнергетический видимый свет (HEV) или «синий свет», как его еще называют, представляет собой видимый свет с длинами волн от ~ 381 до 500 нм (рядом с УФ в спектре ЭМИ).HEV длиннее УФ, и было показано, что высокие уровни освещения вызывают необратимое повреждение клеток у некоторых людей. Длительное воздействие HEV может увеличить риск заболевания дегенерацией желтого пятна, когда пострадавший теряет центральное зрение. К сожалению, это состояние медленно ухудшается, и его повреждение обычно необратимо.

Люди подвергаются воздействию синего света через компьютеры, телевизоры и мобильные телефоны. Промышленное использование включает лазеры и медицинское диагностическое оборудование.Человек, которому нужна защита от синего света, должен использовать линзу, известную как «блокатор синего». Блокаторы синих обычно имеют базовый оттенок желтого, но они бывают и более темных оранжевых оттенков. Как правило, они не уменьшают свет, а скорее изменяют вид синих и зеленых цветов. Поскольку синий свет настолько близок по спектру к УФ-излучению, рекомендуется использовать блокаторы синего цвета, которые также обеспечивают защиту от УФ-излучения.

Хотя OSHA не предлагает руководящих указаний по защите от УФ-, ИК- и HEV-излучения, важно проконсультироваться с другими источниками относительно пределов воздействия и принять превентивные меры прямо сейчас, например, обучить рабочих и предоставить соответствующие СИЗ.

Для получения дополнительной информации о выборе подходящей защиты лица посетите сайт www.MSAsafety.com.

Сноски

Хизер Браннон, доктор медицины, «Воздействие солнца на кожу: клеточные изменения кожи, вызванные УФ-излучением», About.com Dermatology, 23 марта 2007 г.

2 Гэри Хейтинг, OD, «Ультрафиолетовое (УФ) излучение и ваши глаза», Все о зрении, июль 2012 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *