Ік прилад. Особливості інфрачервоного лікування: показання до застосування та можливі ускладнення. Як проводиться процедура

З часу появи на ринку прилади інфрачервоного обігріву повільно, але чітко завойовують все більшу популярність. Сфера застосування досить широка – від звичайних житлових приміщень до виробничих будівель великої висоти. Природно, що пристрій та принцип роботи інфрачервоного обігрівача викликає чималий інтерес. До вашої уваги пропонується дана стаття, де всі питання щодо роботи вказаних приладів будуть детально розглянуті.

Інфрачервоний обігрівач: як це працює?

Щоб отримати уявлення, як функціонують апарати інфрачервоного обігріву, спочатку розберемося, якими способами може передаватися теплова енергія в просторі приміщення. Їх лише два:

• конвекція: будь-який предмет, температура якого вище, ніж навколишнього повітря, обмінюється з ним теплом безпосередньо. Повітря, нагріваючись від цього предмета, втрачає в щільності і масі, за рахунок чого спрямовується вгору, що витісняється більш важким холодним потоком. Таким чином, у просторі кімнати починається циркуляція повітряних мас різної температури.
• променисте тепло: поверхня, що має температуру понад 60 ºС, починає інтенсивно випускати електромагнітні хвилів діапазоні 0.75-100 мкм, що несуть теплову енергію. На цьому і заснована робота інфрачервоних обігрівачів, нагрівальні елементи яких виділяють такі хвилі.

Найкомфортніший для людини діапазон ІЧ-випромінювання – від 5.6 до 100 мкм, у його рамках функціонує більшість інфрачервоних обігрівачів. Виняток – прилади дальньої дії, які встановлюються на стелях виробничих будівель. Вони випромінюють у середньому (2.5-5.6 мкм) та короткому (0.75-2.5 мкм) діапазонах і розташовуються на відстані від мети 3-6 м та 6-12 м відповідно. Використовувати такі випромінювачі у житлових будинках неприпустимо.

Потрапляючи на поверхні, що знаходяться в межах видимості, ІЧ-промені підвищують їхню температуру. Після цього набуває чинності принцип конвекції, тепло починає передаватися від поверхонь повітря кімнати. Такий прогрів є більш рівномірним, ніж під час роботи традиційних конвективних систем, що й відбито малюнку:

Пристрій обігрівача

Перш ніж розглянути пристрій інфрачервоного обігрівача, відзначимо, що ці прилади виробляються 2 видами:

електричні: у них використовуються нагрівальні елементи різних видів: карбонові спіралі, трубчасті ТЕНи, галогенні лампи та плівкові мікатермічні панелі.

газові: тут ІЧ-промені виділяє нагрітий керамічний елемент.

Пристрій апарату ми розглянемо на прикладі стельового довгохвильового обігрівача, що живиться від електромережі. У ньому роль нагрівального елемента грає алюмінієва пластина із вбудованим ТЕНом особливої ​​конструкції. На поверхню пластини нанесено анодоване покриття, що покращує тепловіддачу поверхні. На звороті встановлено відбивач і шар теплоізоляційного матеріалу. Нижче на схемі показано пристрій стельових обігрівачів:

1 – металевий корпус; 2 – кронштейни кріплення до стелі; 3 – ТЕН; 4 – випромінююча пластина з алюмінію; 5 – шар теплової ізоляції з відбивачем.

Інші електричні приладиінфрачервоного обігріву з іншими видами нагрівальних елементів конструктивно мало чим відрізняються від випромінювачів підвісного типу. Істотна різниця між ними лише у способі управління. Настінні та підлогові ІЧ-обігрівачі мають вбудований блок керування з терморегулятором та датчиком перекидання. У стельових апаратів цей блок - виносний, що встановлюється на стіну, він може керувати кількома приладами одночасно.

Слід сказати, що принцип роботи газового інфрачервоного обігрівача аналогічний електричному, лише отримання теплової енергії відбувається різними шляхами.

У газовому приладі нагрівальним елементом служить керамічна пластина, температура якої може досягати 900 ºС в залежності від налаштувань. Пластина прогрівається газовим пальником, що знаходиться в торцевій частині корпусу, як це зображено на схемі:

У чому секрет популярності?

Виробники декларують такі переваги інфрачервоних обігрівачів:

• висока ефективність та економічність;
• відсутність деталей, що обертаються, і шуму;
• виділяється м'яке тепло, що не викликає погіршення самопочуття у людини;
• простий монтаж та підключення.

Як правило, це загальні фрази, щось подібне можна зустріти в описах радіаторів масляних або настінних конвекторів. Вони не відповідають на запитання – чим прилади такі привабливі для користувачів у реального життя? Виявляється, все просто, робота стельового інфрачервоного обігрівача, як і настінного, можлива у неутеплених будинках, на протягах і навіть на вулиці. Головне, перебувати у зоні дії ІЧ-випромінювання.

Прилад, що виділяє інфрачервоні хвилі, буде створювати зону комфортного тепла перед собою, залишаючи поза увагою решту місця приміщення. Воно прогріється після, за кілька годин від розігрітих предметів. Але факт залишається фактом: у кімнаті, де для опалення потрібен 1 кВт тепла, люди ставлять інфрачервоний нагрівач на 500 Вт таким чином, щоб променисте тепло поширювалося якнайширше. Це створює ілюзію гарного опаленняХоча насправді температура в приміщенні залишається собачою, закони фізики обдурити не вдасться.

Якщо для опалення приміщення потрібно 1 кВт теплоти, то інфрачервоні випромінювачіповинні бути саме такої потужності, тоді ніяких ілюзій не буде, у всій кімнаті досить швидко встановиться комфортна температура.

Є у приладів інші недоліки. Наприклад, схема інфрачервоного обігрівача в підвісному виконанні передбачає непотрібну витрату близько 10% тепла, що накопичується під стелею. Це конвективна передача енергії від нагрітого корпусу апарату навколишньому повітрі, яке там, під стелею, залишається. Роботі настінних обігрівачів заважають різні предмети, карбонові та галогенні прилади дратують своїм яскравим світлом, а мікатермічні – високою ціною.

Висновок

В цілому інфрачервоні електричні та газові обігрівачі– вироби досконалі та можуть добре опалювати приватні будинки. Головне, при покупці не йти на поводу у продавців і вибирати собі апарат необхідної потужності, а потім розташувати його вдома оптимальним чином.

ІЧ піддіапазони:

• Близький ІЧ (англ. near IR, скорочено NIR): 0.78 – 1 мкм;
• Короткохвильовий ІЧ (англ. short wavelength IR, скорочено SWIR): 1 - 3 мкм;
• Середньохвильовий ІЧ (англ. medium wavelength IR, скорочено MWIR): 3 - 6 мкм;
• Довгохвильовий ІЧ (англ. long wavelength IR, скорочено LWIR): 6 - 15 мкм;
• Наддовгохвильовий ІЧ (англ. very long wavelength IR, скорочено VLWIR): 15 - 1000 мкм.

Інфрачервоний спектральний діапазон 0,78 - 3 мкм застосовується у ВОЛЗ (скор. від волоконно-оптична лінія зв'язку), приладах зовнішнього спостереження за об'єктами та апаратури для проведення хімічного аналізу. У свою чергу, всі довжини хвиль починаючи з 2 мкм і закінчуючи 5 мкм використовуються в пірометрах, і газових аналізаторах, що контролюють рівень забруднення в конкретному середовищі. Інтервал 3 - 5 мкм більше підходить для систем, що реєструють зображення об'єктів, з високою власною температурою або ж у застосування де вимога до контрасту пред'являються вище ніж до чутливості. Дуже популярний для спецзастосувань спектральний діапазон 8 - 15 мкм переважно використовується там, де необхідно побачити і розпізнати будь-які об'єкти, що знаходяться в тумані.

Усі ІЧ-прилади розробляються відповідно до графіка пропускання ІЧ випромінювання, який наведений нижче.

Існує два типи ІЧ детекторів:

• Фотонні. Чутливі елементи складаються з напівпровідників різних типів, а також можуть включати у свою структуру різні метали, принцип їх роботи заснований на поглинанні фотонів носіями заряду, внаслідок чого змінюються електричні параметричутливої ​​області, а саме: зміна опору, виникнення різниці потенціалів, фотоструму та ін. Ці зміни можуть бути зареєстровані вимірювальними схемами, сформованими на підкладці, де розташований сам сенсор. Сенсори мають високу чутливість і високу швидкість відгуку.

• Теплові. ІЧ випромінювання поглинається чутливою областю сенсора, нагріваючи її до деякої температури, що призводить до зміни фізичних параметрів. Дані відхилення, які можуть бути зареєстровані вимірювальними схемами, виконаними безпосередньо на одній підкладці з фоточутливою областю. Описані типи датчиків мають високу інерційність, значний час відгуку і відносно низьку чутливість, порівняно з фотонними детекторами.

За типом використовуваного напівпровідника датчики поділяються на:

• Власний(Нелегований напівпровідник з рівною концентрацією дірок та елеткронів).
• Домішний(легований напівпровідник n або p-типу).

Основним матеріалом всіх фоточутливих сенсорів є кремній або германій, які можуть бути леговані різними домішками бору, миш'яку, галію та ін. низький енергетичний бар'єр, унаслідок чого даний детектор може працювати з більш короткими довжинами хвиль, ніж власний.

Типи конструкцій детекторів:

Під впливом інфрачервоного випромінювання в електронно-дірочному переході виникає фотовольтаїчний ефект: фотони з енергією, що перевищує ширину забороненої зони, поглинаються електронами, в результаті чого вони займають місця в зоні провідності, сприяючи тим самим виникненню фотоструму. Детектор може бути виконаний на основі як домішкового, так і власного напівпровідника.

Фоторезистивний. Чутливим елементом сенсора є напівпровідник, принцип роботи даного датчика заснований на ефект зміни опору провідного матеріалу під впливом ІЧ випромінювання. Вільні носії заряду, що генеруються фотонами у чутливій ділянці, призводять до зменшення її опору. Сенсор може бути виконаний на основі як домішкового, так і власного напівпровідника.

Фотоемісійний, він же «детектор на вільних носіях» чи бар'єрі Шоттки.; Щоб позбутися необхідності глибокого охолодження домішкових напівпровідників, і в деяких випадках досягти чутливості в більш довгохвильовому діапазоні існує третій тип детекторів, званих фотоемісійними. У датчиках цього типу металева або метало-кремнієва структура покриває домішковий кремній. Вільний електрон, який утворюється внаслідок взаємодії з фотоном, потрапляє із провідника до кремнію. Перевагою такого детектора є відсутність залежності від характеристик напівпровідника.

Фотодетектор на квантовій ямі. Принцип дії схожий на домішкові детектори, в яких домішки використовуються для зміни структури забороненої зони. Але в даному типі детектора домішки сконцентровані в мікроскопічних областях, де ширина забороненої зони значно звужена. Утворена таким чином "яма" називається квантовою. Реєстрація фотонів відбувається за рахунок поглинання та утворення зарядів у квантовій ямі, які потім витягуються полем в іншу область. Такий детектор набагато чутливіший у порівнянні з іншими типами, тому що ціла квантова яма - це не окремий атом домішки, а від десяти до ста атомів на одиниці площі. Завдяки цьому можна говорити про досить високу ефективну площу поглинання.

Термопари. Основним елементом даного пристрою є контактна пара двох металів з різною роботою виходу, внаслідок чого на кордоні з'являється різниця потенціалів. Ця напруга пропорційна температурі контакту.

Піроелектричні детекторивиготовлені з використанням піроелектричних матеріалів та принцип роботи яких ґрунтується на виникненні заряду в піроелектриці при проходженні через нього теплового потоку.

Мікробалочні детектори. Складається з мікробалки та провідної основи, які виконують роль обкладок конденсатора, мікробалка сформована з двох щільно з'єднаних металевих частин, що мають різні коефіцієнти теплового розширення. При нагріванні балка згинається та змінює ємність структури.

Болометри (Терморезистори)складаються з терморезистивного матеріалу, в основі принципу роботи даного сенсора поглинання ІЧ випромінювання матеріалом чутливого елемента, що призводить до збільшення його температури, що викликає зміну електричного опору. Є два шляхи зняття інформації: вимірювання струму, що протікає в чутливій ділянці, при постійній напрузі та вимірювання напруги при постійному струмі.

Основні параметри

Чутливість- відношення зміни електричної величини на виході приймача випромінювання, викликаного випромінюванням, що падає на нього, до кількісної характеристики цього випромінювання. В/лк-с.

Інтегральна чутливість- чутливість до немонохроматичного випромінювання заданого спектрального складу. Вимірюється А/лм.

Спектральна чутливість- Залежність чутливості від довжини хвилі випромінювання.

Виявна здатність- величина зворотна величина мінімального потоку випромінювання, який викликає на виході сигнал, рівний власному шуму. Вона обернено пропорційна квадратному кореню з площі приймача випромінювання. Вимірюється 1/Вт.

Питома виявна здатність- Виявна здатність помножена на корінь квадратний з твору смуги частот 1 Гц і площа 1 см 2 . Вимірюється см*Гц 1/2 /Вт.

Час відгуку- час, необхідний встановлення сигналу на виході, відповідного вхідному впливу. Вимірюється у мілісекундах.

Робоча температура- максимальна температура сенсора та довкілля, коли сенсор має можливість правильно виконувати свої функції. Вимірюється у °C.

Застосування:

• Космічні системи спостереження;
• Система виявлення стартів МБР;
• У безконтактних термометрах;
• У датчиках руху;
• В ІЧ спектрометрах;
• у приладах нічного бачення;
• У головках самонаведення.

Інфрачервоні хвилі не видно людському оку. Однак, по суті, вони є такими ж електромагнітними хвилями, як і видиме світло, і поширюються в просторі за тими ж законами. Тому таке випромінювання можна випускати спеціальним освітлювачем, а потім уловлювати оптичним пристроєм, в якому перетворювач перетворить невидимі інфрачервоні хвилі у видиме світло.

Для перетворення інфрачервоного випромінювання у видиме світло застосовують оптико-електронний перетворювач. Він перетворює інфрачервоне світло на потік електронів, а електрони, бомбардуючи спеціальний екран, викликають його свічення у видимому діапазоні. Світло, що виходить з ОЕПу, прямує безпосередньо в око спостерігача, фіксується фотоапаратом або відеокамерою.

На що звернути увагу при виборі техніки для спостереження в ІЧ діапазоні?

Якість зображення (яскравість, контрастність, різкість, дальність виявлення мети і натомість пейзажу) залежить як від якості освітлювача, і від ПНО (покоління ЕОПа, якість оптики). Окрім чіткості зображення важливими факторами при виборі приладу для спостереження в ІЧ-діапазоні є:

• Вага та габарити пристрою;
• Надійність у роботі, довговічність;
• Енергоспоживання пристрою, тип джерела живлення;
• Захищеність приладу від попадання всередину вологи або бруду, стійкість до ударів та віддачі;
• Ціна.

Здійснювати вибір варто з огляду на конкретні завдання та бюджет покупки. Звичайно, для спостереження на полюванні варто шукати компактніший і легкий прилад, розрахований на навантаження при віддачі зброї. А для забезпечення охорони території можна вибрати більш великогабаритні конструкції, що мають можливість безперервної роботи протягом тривалого часу.

, представленої на російському ринку

• . Прилад спостереження, що візуалізує випромінювання інфрачервоної частини спектра. Пристрій розрахований на роботу з використанням як випромінювач інфрачервоного лазера (твердотільний або світлодіодний) з довжиною хвилі близько 350...2000 нанометрів. Використаний у конструкції фотокатод S-1+ дозволяє бачити чітке зображення під час спостереження мети на будь-якій дистанції в межах можливостей приладу.

Прилад зручний у роботі. Компактні розміри та мала маса дозволяють вести спостереження без утоми протягом тривалого часу. Прилад має зручну ручку. Також його можна закріпити на шолом-маску, звільнивши руки до роботи. Прилад витримує температури від -10 до +40ºC. Живлення – «мізинчикова» 1,5-вольтова батарейка.

• . Прилад здатний переводити у видиме світло випромінювання інфрачервоної частини діапазону з довжиною хвилі від 320 до 1700 нанометрів. Оскільки його вага всього 250 г, його можна використовувати для тривалого спостереження, руки практично не втомлюються. Комфорту спостереження сприяє ергономічна ручка. Для зручнішого спостереження прилад можна закріпити на шолом-масці та звільнити руки.

Для цієї моделі розроблено і більш серйозну модифікацію. Вона має більший діапазон чутливості до інфрачервоного випромінювання. Верхня межа діапазону – 2000 нанометрів.

• . Камера здатна реєструвати інфрачервоне випромінювання, що має довжину хвилі від 400 до 1700 нм. Її можна використовувати як безпосередньо для спостереження, так і приєднувати до мікроскопа та інфрачервоної мікроскопії, спектрографії, в криміналістичних дослідженнях та інших дослідницьких роботах.

Кремнієвий датчик ПЗЗ камери має високу чутливість. Також у ньому реалізовано принцип електронного посилення випромінювання. Живлення камери - 4 акумуляторні батареї АА. При цьому є вбудований зарядний пристрій. Мережевий адаптер дозволяє брати 12В від побутової електромережі, тому з камерою можна працювати довго та у зручній обстановці. До виробу додається тринога та сумка для перенесення.

• переводить у видиме випромінювання інфрачервоні хвилі з довжиною хвилі 350 - 1700 нм. У цій конструкції ЕОП з подовженою чутливістю поєднаний із SSD-камерою. Завдяки 4x дюймовому LCD-дисплею можна оперативно вести спостереження, а відеовихід дозволить записати інформацію на зовнішній носій. Камера буде незамінною в інфрачервоній мікроскопії, криміналістичних дослідженнях. Живлення здійснюється від 4-х акумуляторів формату АА. Час безперервної роботи камери на одному комплекті акумуляторів – близько 1,5 години.
• Шолом-маска FM-1. Цей зручний аксесуар допомагає звільнити руки під час роботи з приладами спостереження в інфрачервоному діапазоні SM-3R та Abris-M. Механізм маски має два фіксовані положення. При цьому передбачена можливість прикріпити прилад з правої чи лівої сторони залежно від переваг спостерігача. Положення закріпленого приладу також регулюється за трьома напрямками.

Як бачите, сьогодні на прилавках магазинів представлено чимало пристроїв, які дозволяють вести спостереження та фіксувати інформацію у ближньому інфрачервоному діапазоні. У цьому різноманітті будь-який, навіть найвибагливіший покупець знайде варіант, який влаштує його за можливостями та вартістю.

Світло одна із головних умов реалізації життєдіяльності земних організмів. Багато біологічних процесів може протікати тільки під дією інфрачервоного випромінювання.

Світло як фактор лікування використовувалося ще давніми лікарями Греції та Єгипту. У XX столітті світлотерапія почала розвиватися як частина офіційної медицини. Однак слід врахувати, що інфрачервоне випромінювання – не панацея.

Що таке інфрачервоне випромінювання

Розділ фізіотерапії, що вивчає вплив світлових хвиль на організм, було названо фототерапією. Доведено, що хвилі різного діапазону впливають на організм у різних шарах і рівнях, причому інфрачервоне випромінювання має найбільшу глибину проникнення, а найбільш поверхневою дією має ультрафіолетове світло.
Інфрачервоне випромінювання має довжину хвилі від 780 до 10 000 нм (1 мм). У фізіотерапії, як правило, використовуються хвилі в межах від 780 до 1400 нм, тобто короткі, що проникають у тканини на глибину близько 3 сантиметрів.

Лікувальні ефекти

Під дією інфрачервоного випромінювання відбувається утворення тепла в тканинах, прискорення фізико-хімічних реакцій, стимулюються процеси репарації та регенерації тканин, розширюється судинна мережа, прискорюється кровотік, посилюється ріст клітин, виробляються біологічно активні речовини, лейкоцити прямують до осередку поразки тощо.
Поліпшення кровопостачання та розширення просвіту судин призводить до зниження артеріального тиску, психоемоційної та фізичної напруги, м'язової релаксації, підняття настрою, поліпшення сну та стану комфорту.
Крім перерахованого, інфрачервоне випромінювання має протизапальну дію, стимулює імунітет і допомагає організму боротися з інфекційними агентами.
Таким чином, інфрачервона терапія має наступні властивості:

• протизапальним;
• спазмолітичним;
• трофічним;
• стимулюючим кровотік;
• що пробуджує резервні функції організму;
• дезінтоксикаційним;
• вираженою біостимулюючою дією.

Говорячи про світлолікування, не можна не згадати основоположника цього розділу фізіотерапії, датського лікаря та вченого Нільса Рюберга Фінзена, який отримав Нобелівську премію за успішне застосування концентрованого світлового випромінювання у лікуванні різних захворювань. За допомогою його праць з'явилася можливість розширити можливості світлотерапії.

Методики

Інфрачервона терапія буває двох видів: місцева та загальна.
При місцевому впливі випромінювання піддається конкретна частина тіла пацієнта, а за загальної весь його організм.
Процедури проводяться 1 чи 2 десь у день, тривалість одного сеансу від 15 до 30 хвилин. Курсове лікування складається із 5-20 процедур.
Необхідно знати, що під час дії на область обличчя очі повинні бути захищені спеціальними окулярами, картонними накладками, ватою та іншими способами.
Після сеансу на шкірному покриві залишається еритема (почервоніння) з нечіткими контурами, які зникають безслідно через годину після закінчення процедури.

Показання

Основними показаннями до терапії ІЧ променями є:

• дегенеративно-дистрофічні захворювання опорно-рухового апарату;
• наслідки травм, патології суглобів, контрактури, інфільтрати;
• хронічні та підгострі запальні процеси, в'ялозаживаючі рани;
• неврити, невралгії, міалгії;
• дерматити, дерматози, нейродерміти, наслідки обморожень та опіків, рубці, трофічні виразки;
• деякі захворювання ЛОР-органів;
• патології очей.

Протипоказання

За наявності наступних захворювань та станів від лікування інфрачервоним випромінюванням слід відмовитись:

• гнійні процеси без відтоку вмісту;
• загострення хронічних захворювань;
• наявність новоутворень;
• активна форма туберкульозу;
• схильність до кровотеч;
• захворювання крові;
• вагітність;
• індивідуальна нестерпність методу.

Прилади

На сьогоднішній день існує можливість приймати процедури світлолікування як у лікувально-профілактичних закладах, так і в домашніх умовах. Для цієї мети існує великий вибірстаціонарних та портативних апаратів.
Для лікування в домашніх умовах використовуються портативні апарати, що не потребують особливих умов використання.

Незважаючи на це, перед початком самолікування необхідно проконсультуватися з фізіотерапевтом з приводу визначення можливих ризиків для призначення методу лікування, що розглядається, а також вибору певної методики для кожного конкретного випадку.
Лікар розпише лікувальну методику, де буде прописано, на яку область необхідно впливати, якого зазору між апаратом і шкірним покривом потрібно дотримуватися, інтенсивності впливу, часу проведення сеансу лікування та кількості процедур на курс фізіотерапії.

Поєднання лікувальних факторів

Інфрачервону терапію в один день можна доповнювати такими видами фізіотерапії:

• електротерапія (чотирикамерна гальванічна ванна, ампліпульстерепія, діадинамотерапія, електросон, франклінізація, дарсонвалізація та ультратонотерапія);
• магнітотерапія;
• ультразвукова терапія;
• лазерна терапія;

Поєднання фізичних факторів посилює лікувальну дію та відповідь організму на процедуру, зменшує терміни терапії та прискорює одужання пацієнта.
Не слід поєднуватив один день:

• інфрачервону терапію та ультрафіолетове опромінення;
• гальванізацію та електрофорез.

В один день з інфрачервоною терапією не проводяться:

• індуктотерапія;
• УВЧ-терапія;
• дециметрова та сантиметрова терапія;
• лікувальні душі;
• парафінолікування;
• грязелікування;
• лікувальні ванни, у тому числі підводний масаж та витягування хребта.

Дані методики мають виражену подразнюючу дію на організм і можуть завдати шкоди здоров'ю пацієнта.

Велике коло захворювань лікується за допомогою інфрачервоного випромінювання. Методика проведення процедур часто настільки проста, що терапевтичні заходи здійсненні в домашніх умовах. Консультація лікаря з приводу протипоказань та поєднання лікувальних факторів допоможе досягти добрих результатів.

Відеоролик на тему «Інфрачервона терапія»