ИК излучение и тело человека

ИК излучение – один из частных видов электромагнитных волн.

• В 1791 году Пьер Прево (французский физик) предположил о существование невидимых глазом тепловых лучей.

• В 1800 году Герель открыл "тепловые лучи" и дал им название "инфракрасные лучи".

• В 1832 году Фарадей предположил существование элек­тромагнитных волн.
• В 1865 году Максвелл теоретически доказал, что элек­тромагнитные волны распространяются в вакууме со скоростью света, из чего ученый сделал вывод, что и свет представляет собой, по существу, электромагнитные волны.
• В 1888 году Герц в опытах подтвердил правиль­ность теории Максвелла. Эти открытия позволили доказать, что радиоволны, видимый спектр света, рентгеновские лучи и гамма лучи – это проявление электромагнитных колебаний с различной длиной волны, причем на этой шкале электромагнитных волн между двумя соседними диапа­зонами нет резкой границы.

ИК излучение занимает на шкале электромагнитных волн спектральную область между концом красного цвета видимой части спектра (с длиной волны равной 0,74 мм) и коротковолновым радиоизлучением (длина волны равная 1-2 мм). Для удобства инфракрасную область спектра условно раз­деляют на отдельные участки:

• ближнее ИК излучение (0,76-1,5 мкм);
• корот­коволновое (1,5-5,5 мкм);
• длинноволновое (5,6-25 мкм);
• дальнее  (25-1000 мкм).

Человеческое тело имеет температуру в интервале от 31 до 42°С и является источником преимущественно ИК излу­чения в диапазоне волн длиной от 4 до 50 мкм. При этом максимальная плотность излучения кожи человека в диапазоне около 16мкм - длинноволновой области ИК излучения:

• с длиной волны до 5 мкм приходится до 1%
• с длиной волны от 5 до 9 мкм – 20%
• с длиной волны от 9 до 16 мкм – 30%
• с длиой волны выше 16мкм – более 41%.

Интенсивность теплового излучения тела человека в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне на несколько порядков меньше, чем в ИК части спектра. В частности, на длине волны 17 см она  меньше в 10 раз, поэтому для регистрации тепловых сигналов в этом диапазоне требуется аппаратура с более высокой чувствительностью. Преимуществом данного диапазона измерений является то, что глубина проникновения излучения гораздо больше, и можно получать данные о температурных параметрах от внутренних органов и структур тела человека, однако значительно уменьшается пространственная разрешающая способность, вследствие чего нельзя получить тепловой портрет исследуемой области.

Медицинское тепловидение – это метод дистантной визуализации ИК излучения тканей, осуществляемый с помощью специальных оптико-электронных приборов – тепловизоров.

Соответветственно человеческое тело реагирует на обогрев активнее в длиноволновых частотах ИК излучения.

Исследования Харди (Hardy) (1934,1938) показали, что в длинно­волновой ИК области (8-14 мкм) кожа человека излучает как абсолютно чер­ное тело независимо от возраста, степени пигментации и других особенностей. Поэтому коэффициент излучения кожи человека можно считать равным единице.

На практике доказано, что раз­личие между характеристиками излучения кожи человека и абсолютно черно­го тела  все же существует, но оно невелико и зависит, в основном, от влияния окружающего фона. В.В.Зарецкий и соавт. (1976) указывают, что при проведении измерений в помещении с тем­пературой 22°С температура кожи человека будет отличаться от истинной на 0,3°С. Это правило нельзя отнести к излучению с длиной волны короче 5 мкм, но доля этого излучения небольшая по сравнению с общим ИК излучением (не более 1%).

Подробнее о температуре тела человека и ее измерении.