Дальний инфракрасный

Свет с длиной волны 15–1000 мкм

Схема части электромагнитного спектра

Дальний инфракрасный ( FIR ) или длинный волновой диапазон относится к определенному диапазону в инфракрасном спектре электромагнитного излучения . Он охватывает излучение с длинами волн от 15 мкм ( микрометров ) до 1 мм, что соответствует диапазону частот приблизительно от 20 ТГц до 300 ГГц. Это помещает дальнее инфракрасное излучение в диапазоны CIE IR-B и IR-C. ^[1] Более длинные волны спектра FIR перекрываются с диапазоном, известным как терагерцовое излучение . ^[2] Различные источники могут использовать разные границы для определения дальнего инфракрасного диапазона. Например, астрономы часто определяют его как длины волн от 25 мкм до 350 мкм. ^[3] Инфракрасные фотоны обладают значительно более низкой энергией, чем фотоны в видимом спектре света , с энергией в десятки или сотни раз меньшей. ^[4]

Приложения

Астрономия

Объекты в диапазоне температур приблизительно от 5 К до 340 К испускают излучение в дальнем инфракрасном диапазоне в результате излучения черного тела в соответствии с законом смещения Вина . Эта характеристика используется при наблюдении за межзвездными газами, которые часто связаны с образованием новых звезд.

Яркость, наблюдаемая на дальних инфракрасных снимках центра галактики Млечный Путь, возникает из-за высокой плотности звезд в этой области, которая нагревает окружающую пыль и вызывает излучение в дальнем инфракрасном спектре. За исключением центра галактики Млечный Путь, галактика M82 является наиболее заметным дальним инфракрасным объектом на небе, причем ее центральная область излучает количество дальнего инфракрасного света, эквивалентное совокупному излучению всех звезд в Млечном Пути. По состоянию на 29 мая 2012 года ^[update]источник, ответственный за нагревание пыли в центре M82, остается неизвестным. ^[3]

Обнаружение человеческого тела

Некоторые датчики приближения человека используют пассивное инфракрасное зондирование в дальнем инфракрасном диапазоне длин волн для обнаружения присутствия неподвижных ^[5] и/или движущихся человеческих тел. ^[6]

Обогрев

Инфракрасное отопление (ИК) — это метод обогрева помещения, который дает более эффективные результаты, чем газовое или электрическое конвекционное отопление. Исследования показывают, что ИК-отопление нагревает быстрее, равномернее и эффективнее, чем традиционная обычная система. ^{[7] [8]} Все чаще ИК-отопление используется в качестве части схемных проектов для достижения точечного, зонального и интеллектуального отопления в рабочих зонах внутри здания. ^[7] Хотя существует множество применений длинноволнового или ИК-отопления, общее представление включает в себя излучающие панельные обогреватели. Излучающие панельные обогреватели обычно содержат сетку из резистивной проволоки или лент, которые зажаты между тонкой пластиной электроизоляции на излучающей матрице и тепловой изоляцией на задней стороне. ^[9] Благодаря своим размерам и гибкости ^[10] инфракрасные панельные обогреватели можно устанавливать на стенах и потолках для дополнительной экономии пространства. Показано, что электрические ИК-панельные обогреватели имеют эффективность до 98,5% от подачи до производства тепла с удовлетворительным тепловым комфортом, термостатическим контролем и низкими начальными инвестициями. ^[11]

Терапевтическая модальность

Исследователи заметили, что среди всех форм лучистого тепла только дальнее инфракрасное излучение переносит энергию исключительно в форме тепла, которое может ощущаться человеческим телом. ^[12] Они обнаружили, что этот тип лучистого тепла может проникать в кожу на глубину примерно 1,5 дюйма (3,8 см). В области биомедицины проводились эксперименты с использованием тканей, сотканных с керамикой, излучающей FIR, встроенной в их волокна. Эти исследования указали на потенциальную задержку наступления усталости, вызванной мышечными сокращениями у участников. ^[13] Исследователи предположили, что испускание дальнего инфракрасного излучения этой керамикой (называемой cFIR) может способствовать клеточному восстановлению .

Некоторые грелки были проданы для обеспечения "дальней инфракрасной" терапии, которая, как утверждается, обеспечивает более глубокое проникновение. ^{[ необходима цитата ]} Однако инфракрасное излучение, испускаемое объектом, определяется его температурой. Таким образом, все грелки испускают один и тот же тип инфракрасного излучения, если они имеют одинаковую температуру. Более высокие температуры приведут к большему инфракрасному излучению, но следует соблюдать осторожность, чтобы избежать ожогов.

Ссылки

1. Бирнс, Джеймс (2009). Обнаружение и ликвидация последствий неразорвавшихся боеприпасов . Springer. С. 21–22. ISBN 978-1-4020-9252-7.
2. Глаголева-Аркадьева, А. (1924). "Короткие электромагнитные волны длиной до 82 микрон". Nature . 2844 (113): 640. Bibcode :1924Natur.113..640G. doi : 10.1038/113640a0 .
3. "Ближний, средний и дальний инфракрасный диапазон". Caltech Infrared Processing and Analysis Center. Калифорнийский технологический институт . Архивировано из оригинала 29-05-2012 . Получено 28-01-2013 .
4. Грегори Халлок Смит (2006), Объективы для камер: от коробочных камер до цифровых, SPIE Press, стр. 4, ISBN 978-0-8194-6093-6
5. "Mems Thermal Sensors". Omron Electronic Components Web . Omron . Получено 7 августа 2015 г.
6. "Пироэлектрические детекторы и датчики для дальнего инфракрасного диапазона, FIR (5,0 мкм – 15 мкм)". Excelitas . Получено 7 августа 2015 г.
7. Скотт, К.; Фердаус, А.Х.; Кенан, Т.; Албарбар, А. (октябрь 2022 г.). «Экономически эффективная система инфракрасного зонального отопления в зависимости от занятости для действующих университетских зданий». Энергия и здания . 272 : 112362. Bibcode : 2022EneBu.27212362S. doi : 10.1016/j.enbuild.2022.112362. ISSN  0378-7788.
8. Танака, Ф.; Вербовен, П.; Шерлинк, Н.; Морита, К.; Ивасаки, К.; Николаи, Б. (март 2007 г.). «Исследование нагревания в дальнем инфракрасном диапазоне как альтернативного метода поверхностной дезинфекции клубники». Журнал пищевой инженерии . 79 (2): 445–452. doi :10.1016/j.jfoodeng.2006.02.010. ISSN  0260-8774.
9. Пан, Чжунли; Атунгулу, Гриффитс Грегори (2010-07-26). Инфракрасное отопление для пищевой и сельскохозяйственной переработки. CRC Press. ISBN 978-1-4200-9099-4.
10. "Преимущества инфракрасных тепловых панелей". www.tansun.com . Получено 2024-05-08 .
11. Мартинопулос, Георгиос; Папакостас, Константинос Т.; Пападопулос, Агис М. (июль 2018 г.). «Сравнительный обзор систем отопления в странах ЕС на основе эффективности и стоимости топлива». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 90 : 687–699. doi :10.1016/j.rser.2018.03.060. ISSN  1364-0321.
12. Vatansever, Fatma; Hamblin, Michael R. (2012). «Дальнее инфракрасное излучение (FIR): его биологические эффекты и медицинское применение». Фотоника и лазеры в медицине . 1 (4): 255–266. doi : 10.1515/plm-2012-0034 . PMC 3699878. PMID  23833705 . 
13. Leung, Ting-Kai (2011). «Пилотное исследование керамического порошкового дальнего инфракрасного излучения (CFIR) в физиологии: наблюдение за культурами клеток и скелетными мышцами амфибий». Китайский журнал физиологии . 54 (4): 247–254. doi :10.4077/CJP.2011.AMM044. PMID  22129823.

Внешние ссылки

• Vatansever, F.; Hamblin, MR (1 ноября 2012 г.) [16 октября 2012 г.]. «Дальнее инфракрасное излучение (ДИК): его биологические эффекты и медицинское применение». Фотоника и лазеры в медицине . 1 (4): 255–266. doi :10.1515/plm-2012-0034. PMC  3699878. PMID  23833705 .
• Никлаус, С.; Альбертини, С.; Шнитцер, ТК; Денк, Н. (март 2020 г.). «Бросая вызов мифу и заблуждению: зрение на красный свет у крыс». Животные . 10 (3). Базель, Швейцария: 422. doi : 10.3390/ani10030422 . PMC  7143485. PMID  32138167 .