古之丧礼
红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在760纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。 俗称红外光。红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在760纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。 俗称红外光。医疗上的应用 在红外线区域中,对人体最有益的波段就是4到14这个波段范围,这个在医术界里面统称为“生育光线”,因为这个红外线波段对生命的生长有这促进的作用,这个红外线对活化细胞组织,血液循环有很好的作用,能够提高人的免疫力,加强人体的新陈代谢。遥控设备的应用 跟我们生活有相关的红外线产品就要数遥控器了,随着社会的进步,越来越多的家用电器都配备了遥控器了,而遥控器上必定会配备一个红外线发射管,当与电器的红外线接收端形成对射的状态时,就会达到遥控的作用。开关上的应用 几乎涉及到感应力的开关,都会应用到红外线,这个统称为红外线开关。它分为主动式开关与被动式开关。主动式红外线开关是由红外发射管和红外线接收管组成的,当红外线接收管接收到发射管发出的信号时,电器就会关闭;当物体阻挡到两者之间的连接,电器就会启动。被动式红外线开关是将人体作为红外线源(人体温度通常高于周围环境温度),红外线辐射被检测到时,电器就会启动。还有常见的红外感应龙头也是应用了这种原理。红外线接口的应用 现在很多电子设备都配备了一个红外端口了,这个是用作无线传输的,从而减少用线路传输所带来的空间上的占用。这个从无线上网或者手机通过红外线来上网可以体现出来。安防上的应用 红外线报警器是红外线在安防上经常使用到的一种安防器材。由红外线发射机以及红外线接收机所组成的一个完整的安防设备。发射跟接收端组成了一道人眼看不到的防盗墙,当人穿过这个墙时就会阻断发射跟接收之间的联系,这样就会启动报警主机,从而达到防盗的功能。侦探中的应用 在侦探上的应用大部分都是来自于军事上的应用,例如通过红外线在晚上监视,红外线夜视仪就是一个红外线在侦探上经常用到的仪器。或者侦查卫星,这能够通过红外线探测到地面的信息,或者通过红外线来探测温度变化,从而达到侦探导弹的发动机的尾焰温度,达到防空的功能。射线 - 射线的种类及特性γ射线(伽马射线)波长短于0.2埃的电磁波。由放射性同位素如60Co或137Cs产生。是一种高能电磁波,波长很短(0.001-0.0001nm),穿透力强,射程远,一次可照射很多材料,而且剂量比较均匀,危险性大,必须屏蔽(几个cm的铅板或几米厚的混凝土墙)。 γ射线是原子衰变裂解时放出的射线之一。此种电磁波波长很短,穿透力很强,又携带高能量,容易造成生物体细胞内的DNA断裂进而引起细胞突变、造血功能缺失、癌症等疾病。 但是它可以杀死细胞,因此也可以作杀死癌细胞,以作医疗之用。 1900年由法国科学家P.V.维拉德(Paul Ulrich Villard)发现,将含镭的氯化钡通过阴极射线,从照片记录上看到辐射穿过0.2毫米的铅箔,拉塞福称这一贯穿力非常强的辐射为γ射线,是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。X射线波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称伦琴射线。是由x光机产生的高能电磁波。波长比γ射线长,射程略近,穿透力不及γ射线。有危险,应屏蔽(几毫米铅板)。 α射线也称“甲种射线”。是放射性物质所放出的α粒子流。它可由多种放射性物质(如镭)发射出来。α粒子的动能可达几兆电子伏特。从α粒子在电场和磁场中偏转的方向,可知它们带有正电荷。由于α粒子的质量比电子大得多,通过物质时极易使其中的原子电离而损失能量,所以它能穿透物质的本领比β射线弱得多,容易被薄层物质所阻挡,但是它有很强的电离作用。从α粒子的质量和电荷的测定,确定α粒子就是氦的原子核 β射线由放射性同位素(如32P、35S等)衰变时放出来带负电荷的粒子。在空气中射程短,穿透力弱。在生物体内的电离作用较γ射线、x射线强。β射线是高速运动的电子流0/-1e,贯穿能力很强,电离作用弱,本来物理世界里没有左右之分的,但β射线却有左右之分。在β衰变过程当中,放射性原子核通过发射电子和中微子转变为另一种核,产物中的电子就被称为β粒子。在正β衰变中,原子核内一个质子转变为一个中子,同时释放一个正电子,在“负β衰变”中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时释放一个电子,即β粒子。 中子不带电的粒子流。辐射源为核反应堆、加速器或中子发生器,在原子核受到外来粒子的轰击时产生核反应,从原子核里释放出来。中子按能量大小分为:快中子、慢中子和热中子。中子电离密度大,常常引起大的突变。 目前辐射育种中,应用较多的是热中子和快中子。紫外光或者紫外线,是一种穿透力很弱的非电离辐射。核酸吸收一定波长的紫外光能量后,呈激发态,使有机化合物加强活动能力,从而引起变异。可用来处理微生物和植物的花粉粒。 激光二十世纪六十年代发展起来的一种新光源。 激光也是一种电磁波。波长较长,能量较低。由于它方向性好,仅0.1°左右偏差,单位面积上亮度高,单色性好,能使生物细胞发生共振吸收,导致原子、分子能态激发或原子、分子离子化,从而引起生物体内部的变异。射线 - 最常用的射线各种射线,由于电离密度不同,生物效应是不同的,所引起的变异率也有差别。为了获得较高的有利突变,必须选择适当的射线,但由于射线来源、设备条件和安全等因素,目前最常用的是γ射线和x射线。 可见光,红外线,紫外线等,是由源自外层电子引起。伦琴射线由内层电子引起。γ射线是由原子核引起。激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是“通过受激发射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。激光应用很广泛,主要有激光打标、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等。特点(一)定向发光普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播,需要给光源装上一定的聚光装置,如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜,使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光,天生就是朝一个方向射出,光束的发散度极小,大约只有0.001弧度,接近平行。(二)亮度极高在激光发明前,人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高,与太阳的亮度不相上下,而红宝石激光器的激光亮度,能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高,所以能够照亮远距离的物体。激光的亮度与阳光之间的比值是百万级的,而且它是人类创造的。(三)颜色极纯光的颜色由光的波长(或频率)决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳辐射出的可见光段的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间,对应的颜色从红色到紫色共7种颜色,所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源,它发射的光波波长单一。激光器输出的光,波长分布范围非常窄,因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例,其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米,是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见,激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。(四)能量密度极大光子的能量是用E=hv来计算的,其中h为普朗克常量,v为频率。由此可知,频率越高,能量越高。激光频率范围3.846×10^(14)Hz到7.895×10^(14)Hz。电磁波谱可大致分为:(1)无线电波——波长从几千米到0.3米左右,一般的电视和无线电广播的波段就是用这种波;(2)微波——波长从0.3米到10^-3米,这些波多用在雷达或其它通讯系统;(3)红外线——波长从10^-3米到7.8×10^-7米;(4)可见光——这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从780—380nm。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分;(5)紫外线——波长从3 ×10^-7米到6×10^-10米。这些波产生的原因和光波类似,常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当,因此紫外光的化学效应最强;(6)伦琴射线—— 这部分电磁波谱,波长从2×10^-9米到6×10^-12米。伦琴射线(X射线)是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的;(7)伽马射线——是波长从10^-10~10^-14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的,放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。γ射线的穿透力很强,对生物的破坏力很大。由此看来,激光能量并不算很大,但是它的能量密度很大(因为它的作用范围很小,一般只有一个点),短时间里聚集起大量的能量,用做武器也就可以理解了。6其他特性激光有很多特性:首先,激光是单色的,或者说是单频的。有一些激光器可以同时产生不同频率的激光,但是这些激光是互相隔离的,使用时也是分开的。其次,激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的,整束光就好像一个“波列”。再次,激光是高度集中的,也就是说它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象。激光的应用概览激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源,识别物体等的一门技术,传统应用最大的领域为激光加工技术。1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。2.激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺。激光焊接:汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目激光切割:汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。激光治疗:可以用于手术开刀,减轻痛苦,减少感染。激光打标:在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用,目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。激光打孔:激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主,也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。激光热处理:在汽车工业中应用广泛,如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理,同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。激光快速成型:将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主。激光涂敷:在航空航天、模具及机电行业应用广泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。激光成像:利用激光束扫描物体,将反射光束反射回来,得到的排布顺序不同而成像。用图像落差来反映所成的像。激光成像具有超视距的探测能力,可用于卫星激光扫描成像,未来用于遥感测绘等科技领域。在医学中的应用激光在医学上的应用主要分三类:激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗,其中激光治疗又分为:激光手术治疗、弱激光生物刺激作用的非手术治疗和激光的光动力治疗。应用于牙科的激光系统依据激光在牙科应用的不同作用,分为几种不同的激光系统。区别激光的重要特征之一是:光的波长,不同波长的激光对组织的作用不同,在可见光及近红外光谱范围的光线,吸光性低,穿透性强,可以穿透到牙体组织较深的部位,例如氩离子激光、二极管激光或Nd:YAG激光(如图1)。而Er:YAG激光和CO,激光的光线穿透性差,仅能穿透牙体组织约0.01毫米。区别激光的重要特征之二是:激光的强度(即功率),如在诊断学中应用的二极管激光,其强度仅为几个毫瓦特,它有时也可用在激光显示器上。激光的应用用于治疗的激光,通常是几个瓦特中等强度的激光。激光对组织的作用,还取决于激光脉冲的发射方式,以典型的连续脉冲发射方式的激光有:氩离子激光、二极管激光、CO2,激光;以短脉冲方式发射的激光有:Er:YAG激光或许多Nd:YAG激光,短脉冲式的激光的强度(即功率)可以达到1,000瓦特或更高,这些强度高、吸光性也高的激光,只适用于清除硬组织。激光美容(1)激光在美容界的用途越来越广泛。激光是通过产生高能量,聚焦精确,具有一定穿透力的单色光,作用于人体组织而在局部产生高热量从而达到去除或破坏目标组织的目的,各种不同波长的脉冲激光可治疗各种血管性皮肤病及色素沉着,如太田痣、鲜红斑痣、雀斑、老年斑、毛细血管扩张等,以及去纹身、洗眼线、洗眉、治疗瘢痕等;而近年来一些新型的激光仪,高能超脉冲CO2激光,铒激光进行除皱、磨皮换肤、治疗打鼾,美白牙齿等等,取得了良好的疗效,为激光外科开辟越来越广阔的领域。(2)激光手术有传统手术无法比拟的优越性。首先激光手术不需要住院治疗,手术切口小,术中不出血,创伤轻,无瘢痕。例如:眼袋的治疗传统手术法存在着由于剥离范围广、术中出血多,术后愈合慢,易形成瘢痕等缺点,而应用高能超脉冲CO2激光仪治疗眼袋,则以它术中不出血,不需缝合,不影响正常工作,手术部位水肿轻,恢复快,无瘢痕等优点,令传统手术无法比拟。而一些由于出血多而无法进行的内窥镜手术,则可由激光切割代替完成。(注:有一定的适应范围)(3)激光在血管性皮肤病以及色素沉着的治疗中成效卓越。使用脉冲染料激光治疗鲜红斑痣,疗效显著,对周围组织损伤小,几乎不落疤。此外,由于可变脉冲激光等相继问世,使得不满意纹身的去除,以及各类色素性皮肤病如太田痣,老年斑等的治疗得到了重大突破。这类激光根据选择性光热效应理论,(即不同波长的激光可选择性地作用于不同颜色的皮肤损害),利用其强大的瞬间功率,高度集中的辐射能量及色素选择性,极短的脉宽,使激光能量集中作用于色素颗粒、将其直接汽化、击碎,通过淋巴组织排出体外,而不影响周围正常组织,并且以其疗效确切,安全可靠,无瘢痕,痛苦小而深入人心。(4)激光外科开创了医学美容的新纪元。高能超脉冲CO2激光磨皮换肤术开拓了美容外科的新技术。它利用高能量,极短脉冲的激光,使老化、损伤的皮肤组织瞬间被汽化,不伤及周围组织,治疗过程中几乎不出血,并可精确的控制作用深度。其效果得到国际医学整形美容界充分肯定,被誉为“开创了医学美容新纪元”;激光去除面部黑痣激光去黑痣的原理就在于将激光在瞬间爆发出的巨大能量置于色素组织中,把色素打碎并分解,使其可以被巨噬细胞吞并掉,而后会随着淋巴循环系统排出体外,由此达到将色素去去掉的目的。激光除皱激光除皱是通过电脑控制的、低能量的二氧化碳激光,能准确地控制汽化皮肤表层的深度,完成分层汽化、无碳化的面部除皱护肤技术。激光用于消除皱纹的技术,是激光技术应用于临床以后,并几经改进、完善与不断更新后的结果。原理:皱纹产生的主要原因是皮肤胶原减少,真皮层变薄。运用最新激光-射频联合技术照射皮肤,可使真皮层增厚、减少皱纹,其原理是:刺激受损的胶原层,产生新的胶原质,从而填平因胶原减少而出现褶皱的皮肤;加热真皮组织层,利用人体自身修复机能刺激组织再生重建,使真皮层增厚。合理设计的激光可以通过皮肤中的黑色素、血红蛋白,尤其是水吸收激光释放的能量,并产生光热效应使之转化为热量,从而激活真皮中成纤维细胞等各种基质细胞产生新生的胶原蛋白、弹性蛋白以及各种细胞间基质,并发生组织重构,就象是给慵懒的皮肤做运动一样,使其通过锻炼而重新焕发年轻活力。数次治疗之后的皮肤含水量及弹性增加,质地改善,细小皱纹减少。适应症:1、原发性症状:[3]口周皱纹、眶周皱纹、萎缩性(凹陷性)疤痕、良性皮肤赘生物(肿瘤);2、皮肤粗糙、毛孔粗大、细小皱纹等皮肤老化表现以及炎性痤疮或痤疮后瘢痕等。在军事中的应用激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。根据作战用途的不同,激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成,目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点,但也存在易受天气和环境影响等弱点。激光武器特点高度集束的激光,能量也非常集中。激光作为武器,有很多独特的优点。首先,它可以用光速飞行,每秒30万公里,任何武器都没有这样高的速度。另外,它可以在极小的面积上、在极短的时间里集中超过核武器100万倍的能量,还能很灵活地改变方向,没有任何发射性污染。激光武器分为三类:一是致盲型。前面我们讲过的机载致盲武器,就属于这一类。二是近距离战术型,可用来击落导弹和飞机。三是远距离战略型。这类的研制困难最大,但一旦成功,作用也最大,它可以反卫星、反洲际弹道导弹,成为最先进的防御武器。激光怎样击毁目标呢?科学家们认为有两个方面:一是穿孔,二是层裂。所谓穿孔,就是高功率密度的激光束使靶材表面急剧熔化,进而汽化蒸发,汽化物质向外喷射,反冲力形成冲击波,在靶材上穿一个孔。所谓层裂,就是靶材表面吸收激光能量后,原子被电离,形成等离体“云”。“云”向外膨胀喷射形成应力波向深处传播。应力波的反射造成靶材被拉断,形成“层裂”破坏。激光武器的分类:不同功率密度,不同输出波形,不同波长的激光,在与不同目标材料相互作用时,会产生不同的杀伤破坏效应。用激光作为“死光”武器,不能像在激光加工中那样借助于透镜聚焦,而必须大大提高激光器的输出功率,作战时可根据不同的需要选择适当的激光器。1.战术激光武器战术激光武器是利用激光作为能量,是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等,打击距离一般可达20公里。这种武器的主要代表有激光枪和激光炮,它们能够发出很强的激光束来打击敌人。目前,国外已有一种红宝石袖珍式激光枪,外形和大小与美国的派克钢笔相当。但它能在距人几米之外烧毁衣服、烧穿皮肉,且无声响,在不知不觉中致人死命,并可在一定的距离内,使火药爆炸,使夜视仪、红外或激光测距仪等光电设备失效。2.战略激光武器战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹;可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。、激光雷达激光雷达(laser radar)是指用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。、激光通信激光通信,是激光在大气空间传输的一种通信方式。激光大气通信的发送设备主要由激光器(光源)、光调制器、光学发射天线(透镜)等组成;接收设备主要由光学接收天线、光检测器等组成。激光测速激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距,取得在该一时段内被测物体的移动距离,从而得到该被测物体的移动速度。因此,激光测速具有以下几个特点: 1、由于该激光光束基本为射线,估测速距离相对于雷达测速有效距离远,可测1000M外;2、测速精度高,误差<1公里;3、鉴于激光测速的原理,激光光束必须要瞄准垂直与激光光束的平面反射点,又由于被测车辆距离太远、且处于移动状态,或者车体平面不大,而导致激光测速成功率低、难度大,特别是执勤警员的工作强度很大、很易疲劳。4、鉴于激光测速的原理,激光测速器不可能具备在运 动中使用,只能在静止状态下应用;因此,激光测速仪不能称之为“流动电子警察”。在静止状态下使用时,司机很容易发现有检测,因此达不到预期目的。5、价格昂贵,现在经过正规途径进口的激光测速仪(不含取景和控制部分)价格至少在一万美金左右。在工业上的应用激光在工业上,也应用极为广泛,因为激光在激光束聚焦在材料表面的时候能够使材料熔化,使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。在工业生产中有一定的适用范围。激光玻璃激光玻璃是一种以玻璃为基质的固体激光材料。它广泛应用于各类型固体激光光器中,并成为高功率和高能量激光器的主要激光材料。激光玻璃由基质玻璃和激活离子两部分组成。激光玻璃各种物理化学性质主要由基质玻璃决定,而它的光谱性质则主要由激活离子决定。但是基质玻璃与激活离子彼此间互相作用,所以激活离子对激光玻璃的物理化学性质有一定的影响,而基质玻璃对它的光谱性质的影响有时还是相当重要的。激光冷却激光光谱光谱(laser spectra)以激光为光源的光谱技术。与普通光源相比,激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点,是用来研究光与物质的相互作用,从而辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。激光的出现使原有的光谱技术在灵敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能获得强度极高、脉冲宽度极窄的激光,对多光子过程、非线性光化学过程以及分子被激发后的弛豫过程的观察成为可能,并分别发展成为新的光谱技术。激光光谱学已成为与物理学、化学、生物学及材料科学等密切相关的研究领域。激光传感器激光传感器(laser transcer)利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表,它的优点是能实现无接触远距离测量,速度快,精度高,量程大,抗光、电干扰能力强等。激光是最准的尺。激光核聚变我国著名物理学家王淦昌院士1964年就提出了激光核聚变的初步理论,从而使我国在这一领域的科研工作走在当时世界各国的前列。1974年,我国采用一路激光驱动聚氘乙烯靶发生核反应,并观察到氘氘反应产生的中子。此外,著名理论物理学家于敏院士在20世纪70年代中期就提出了激光通过入射口、打进重金属外壳包围的空腔、以 X光辐射驱动方式实现激光核聚变的概念。1986年,我国激光核聚变实验装置“神光”研制成功,聂荣臻元帅还专门写信祝贺。在光谱中波长自760nm至400μm的电磁波称为红外线,红外线是不可见光线。所有高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类:近红外线与远红外线。1基本概念太阳光谱红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由英国科学家赫歇尔于1800年发现,又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计,试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论:太阳光谱中,红光的外侧必定存在看不见的光线,这就是红外线。也可以当作传输之媒介。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.75~1000μm。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为(0.75-1)~(2.5-3)μm之间;中红外线,波长为(2.5-3)~(25-40)μm之间;远红外线,波长为(25-40)~l000μm 之间。红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波,波长在760纳米至1毫米之间,是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。 俗称红外光。真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像,与望远镜原理完全不同,白天不能使用,价格昂贵且需电源才能工作。近红外线或称短波红外线,波长0.76~1.5微米,穿入人体组织较深,约5~10毫米;远红外线或称长波红外线,波长1.5~400微米,多被表层皮肤吸收,穿透组织深度小于2毫米。红外大气窗口近红外线| (Near Infra-red, NIR)| 700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON中红外线 | (Middle Infra-red, MIR)| 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON远红外线| (Far Infra-red, FIR)| 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON2物理性质1.有热效应2.穿透云雾的能力强3发现波长公元1666年牛顿发现光谱并测量出3,900埃~7,600埃(400nm~700nm)是可见光的波长。1800年4月24日英国伦敦皇家学会(ROYAL SOCIETY)的威廉·赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱,具有热效应。他所使用的方法很简单,用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度,由紫到红,发现温度逐渐增加,可是当温度计放到红光以外的部分,温度仍持续上升,因而断定有红外线的存在。在紫外线的部分也做同样的测试,但温度并没有增高的反应。紫外线是1801年由RITTER用氯化银(Silver chloride)感光剂所发现的。底片所能感应的近红外线波长是肉眼所能看见光线波长的两倍,用底片可以记录到的波长上限是13,500埃,如果再加上其它特殊的设备,则最高可以达到20,000埃,再往上就必须用物理仪器侦测了。4特点测试红外线波长较长, (无线电、微波、红外线、可见光。波长按由长到短顺序),给人的感觉是热的感觉,产生的效应是热效应,那么红外线在穿透的过程中穿透达到的范围是在一个什么样的层次?如果红外线能穿透到原子、分子内部,那么会引起原子、分子的膨大而导致原子、分子的解体。真的是这样吗?而事实上呢?红外线频率较低,能量不够,远远达不到原子、分子解体的效果。因此,红外线只能穿透了原子分子的间隙中,而不能穿透到原子、分子的内部,由于红外线只能穿透到原子、分子的间隙,会使原子、分子的振动加快、间距拉大,即增加热运动能量,从宏观上看,物质在融化、在沸腾、在汽化,但物质的本质(原子、分子本身)并没有发生改变,这就是红外线的热效应。因此我们可以利用红外线的这种激发机制来烧烤食物,使有机高分子发生变性,但不能利用红外线产生光电效应,更不能使原子核内部发生改变。同样的道理,我们不能用无线电波来烧烤食物,无线电波的波长实在太长无法穿透到有机高分子间隙更不用说使其变性达到食物烤熟的目的。通过上述我们知道:波长越短,频率越高、能量越大的波穿透达到的范围越大;波长越长,频率越低、能量越小的波穿透达到的范围越小。5远红外线远红外线的发现 公元1800年德国科学家"赫歇尔"发现太阳光中的红外线外侧所围绕著一种用肉眼无法看见的远红外线光源,波长介于5.6-1000UM的「远红外线」,经过这种光源照射时,会对有机体产生放射、穿透、吸收、共振的效果。美国太空总署(NASA)研究报告指出,在红外线内,对人体有帮助4-14微米的远红外线,能渗透人体内部15cm,从内部发热,从体内作用促进微血管的扩张,使血液循环顺畅,达到新陈代谢的目的,进而增加身体的免疫力及治愈率。 但是根据黑体辐射理论,一般的材料要产生足够强度的远红外线,并不容易,通常必须藉助特殊物质作能量的转换,将它所吸收的热量经由内部分子的振动再发放较长波长的远红外线出来。6辐射源区白炽发光区Actinic range,又称“光化反应区”,由白炽物体产生的射线,自可见光域到红外域。如灯泡(钨丝灯,TUNGSTEN FILAMENT LAMP),太阳。热体辐射区Hot-object range,由非白炽物体产生的热射线,如电熨斗及其它的电热器等,平均温度约在400℃左右。发热传导区Calorific range,由滚沸的热水或热蒸汽管产生的热射线。平均温度低于200℃,此区域又称为“非光化反应区”(Non-actinic)。温体辐射区Warm range,由人体、动物或地热等所产生的热射线,平均温度约为40℃左右。站在照相与摄影技术的观点来看感光特性:光波的能量与感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。波长愈长,能量愈弱,即红外线的能量要比可见光低,比紫外线更低。但是高能量波所必须面对的另一个难题就是:能量愈高穿透力愈强,无法形成反射波使感光材料撷取影像,例如X光,就必须在被照物体的背后取像。因此,摄影术就必须往长波长的方向——“近红外线”部分发展。以造影为目标的近红外线摄影术,随着化学与电子科技的进展,演化出下列三个方向:1.近红外线底片:以波长700nm~900nm的近红外线为主要感应范围,利用加入特殊染料的乳剂产生光化学反应,使此一波域的光变化转为化学变化形成影像。2.近红外线电子感光材料:以波长700nm~2,000nm的近红外线为主要感应范围,它是利用以硅为主的化合物晶体产生光电反应,形成电子影像。3.中、远红外线热像感应材料:以波长3,000nm~14,000nm的中红外线及远红外线为主要感应范围,利用特殊的感应器及冷却技术,形成电子影像。7治疗作用原理红外线照射体表后,一部分被反射,另一部分被皮肤吸收。皮肤对红外线的反射程度与色素沉着的状况有关,用波长0.9微米的红外线照射时,无色素沉着的皮肤反射其能量约60%;而有色素沉着的皮肤反射其能量约40%。长波红外线(波长1.5微米以上)照射时,绝大部分被反射和为浅层皮肤组织吸收,穿透皮肤的深度仅达0.05~2毫米,因而只能作用到皮肤的表层组织;短波红外线(波长1.5微米以内)以及红色光的近红外线部分透入组织最深,穿透深度可达10毫米,能直接作用到皮肤的血管、淋巴管、神经末梢及其他皮下组织。在红外线区域中,对人体最有益的波段就是4到14这个波段范围,这个在医术界里面统称为“生育光线”,因为这个红外线波段对生命的生长有这促进的作用,这个红外线对活化细胞组织,血液循环有很好的作用,能够提高人的免疫力,加强人体的新陈代谢。[1]红外线红斑足够强度的红外线照射皮肤时,可出现红外线红斑,停止照射不久红斑即消失。大剂量红外线多次照射皮肤时,可产生褐色大理石样的色素沉着,这与热作用加强了血管壁基底细胞层中黑色素细胞的色素形成有关。治疗作用红外线治疗作用的基础是温热效应。在红外线照射下,组织温度升高,毛细血管扩张,血流加快,物质代谢增强,组织细胞活力及再生能力提高。红外线治疗慢性炎症时,改善血液循环,增加细胞的吞噬功能,消除肿胀,促进炎症消散。红外线可降低神经系统的兴奋性,有镇痛、解除横纹肌和平滑肌痉挛以及促进神经功能恢复等作用。在治疗慢性感染性伤口和慢性溃疡时,改善组织营养,消除肉芽水肿,促进肉芽生长,加快伤口愈合。红外线照射有减少烧伤创面渗出的作用。红外线还经常用于治疗扭挫伤,促进组织肿张和血肿消散以及减轻术后粘连,促进瘢痕软化,减轻瘢痕挛缩等。红外线对血液的作用因为红外线能够深入人体的皮下组织,所以利用红外线反应,使皮下深层皮肤温度上升,扩张微血管,促进血液循环,复活酵素,强化血液及细胞组织代谢,对细胞恢复年轻有很大的帮助并能改善贫血。调节血压:高血压及动脉硬化一般是神经系统、内分泌系统,肾脏等细小动脉收缩及狭窄所造成。远红外线扩张微血管,促进血液循环能使高血压降低,又能改善低血压症状。红外线对关节的作用红外线深透力可达肌肉关节深处,使身体内部温暖,放松肌肉,带动微血管网的氧气及养分交换,并排除积存体内的疲劳物质和乳酸等老化废物对消除内肿,缓和酸痛之效果卓越。红外线对自律神经的作用自律神经主要是调节内脏功能,人长期处在焦虑状态,自律神经系统持续紧张,会导致免疫力降低,头痛,目眩,失眠乏力,四肢冰冷。红外线可调节自律神经保持在最佳状态,以上症状均可改善或祛除。红外线对护肤美容的作用红外线照射人体产生共鸣吸收,能将引起疲劳及老化的物质,如乳酸、游离脂肪酸、胆固醇、多余的皮下脂肪等,籍毛囊口和皮下脂肪的活化性,不经肾脏,直接从皮肤代谢。因此,能使肌肤光滑柔嫩。远红外线的理疗效果能使体内热能提高,细胞活化,因此促进脂肪组织代谢,燃烧分解,将多余脂肪消耗掉,进而有效减肥。红外线对循环系统的作用远红外线照射的全面性和深透性,对于遍布全身内外无以数计的微循环组织系统,是唯一能完全照顾的理疗方式。微循环顺畅之后,心脏收缩压力减轻,氧气和养分供应充足,自然身轻体健。强化肝脏功能:肝脏是体内最大的化学工厂,是血液的净化器。远红外线照射引起的体内热深层效应,能活化细胞,提高组织再生能力,促进细胞生长,强化肝脏功能,提高肝脏解毒、排毒作用,使内脏环境保持良好状态,可说是最佳的防病战略。[2]红外线对眼的作用由于眼球含有较多的液体,对红外线吸收较强,因而一定强度的红外线直接照射眼睛时可引起白内障。白内障的产生与短波红外线的作用有关;波长大于1.5微米的红外线不引起白内障。光浴对机体的作用光浴的作用因素是红外线、可见光线和热空气。光浴时,可使较大面积,甚至全身出汗,从而减轻肾脏的负担,并可改善肾脏的血液循环,有利于肾功能的恢复。光浴作用可使血红蛋白、红细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、嗜酸粒细胞增加,轻度核左移;加强免疫力。局部浴可改善神经和肌肉的血液供应和营养,因而可促进其功能恢复正常。全身光浴可明显地影响体内的代谢过程,增加全身热调节的负担;对植物神经系统和心血管系统也有一定影响。设备与治疗方法红外线光源1.红外线辐射器将电阻丝缠在瓷棒上,通电后电阻丝产热,使罩在电阻丝外的碳棒温度升高(一般不超过500℃),发射长波红外线为主。红外线辐射治疗仪红外线辐射器有立地式和手提式两种。立地式红外线辐射器的功率可达600~1000瓦或更大。近年我国一些地区制成远红外辐射器供医用,例如有用高硅氧为元件,制成远红外辐射器。2.白炽灯在医疗中广泛应用各种不同功率的白炽灯泡做为红外线光源。灯泡内的钨丝通电后温度可达2000~2500℃。白炽灯用于光疗时有以下几种形式:立地式白炽灯:用功率为250~1000W的白炽灯泡,在反射罩间装一金属网,以为防护。立地式白炽灯,通常称为太阳灯。手提式白炽灯:用较小功率(多为200W以下)的白炽灯泡,安在一个小的反射罩内,反射罩固定在小的支架上。3.光浴装置可分局部或全身照射用二种。根据光浴箱的大小不同,在箱内安装40~60W的灯泡6~30个不等。光浴箱呈半圆形,箱内固定灯泡的部位可加小的金属反射罩。全身光浴箱应附温度计,以便观察箱内温度,随时调节。红外线治疗的操作方法1.患者取适当体位,裸露照射部位。2.检查照射部位对温热感是否正常。3.将灯移至照射部位的上方或侧方,距离一般如下:功率500W以上,灯距应在50~60cm以上;功率250~300W,灯距在30~40cm;功率200W以下,灯距在20cm左右。4.应用局部或全身光浴时,光浴箱的两端需用布单遮盖。通电后3~5分钟,应询问患者的温热感是否适宜;光浴箱内的温度应保持在40~50℃。5.每次照射15~30分钟,每日1~2次,15~20次为一疗程。6.治疗结束时,将照射部位的汗液擦干,患者应在室内休息10~15分钟后方可外出。[附]注意事项(1)治疗时患者不得移动体位,以防止烫伤。(2)照射过程中如有感觉过热、心慌、头晕等反应时,需立即告知工作人员。(3)照射部位接近眼或光线可射及眼时,应用纱布遮盖双眼。(4)患部有温热感觉障碍或照射新鲜的瘢痕部位、植皮部位时,应用小剂量,并密切观察局部反应,以免发生灼伤。(5)血循障碍部位,较明显的毛细血管或血管扩张部位一般不用红外线照射。照射方式的选择和照射剂量1.不同照射方式的选择红外线照射主要用于局部治疗,在个别情况下,如小儿全身紫外线照射时也可配合应用红外线做全身照射。局部照射如需热作用较深,则优先选用白炽灯(即太阳灯)。治疗慢性风湿性关节炎可用局部光浴;治疗多发性末梢神经炎可用全身光浴。2.照射剂量决定红外线治疗剂量的大小,主要根据病变的特点、部位、患者年龄及机体的功能状态等。红外线照射时患者有舒适的温热感,皮肤可出现淡红色均匀的红斑,如出现大理石状的红斑则为过热表现。皮温以不超过45℃为准,否则可致烫伤。主要适应症和禁忌症(一)适应症风湿性关节炎,慢性支气管炎,胸膜炎,慢性胃炎,慢性肠炎,神经根炎,神经炎,多发性末梢神经炎,痉挛性麻痹、弛缓性麻痹,周围神经外伤,软组织外伤,慢性伤口,冻伤,烧伤创面,褥疮,慢性淋巴结炎,慢性静脉炎,注射后硬结,术后粘连,瘢痕挛缩,产后缺乳,乳头裂,外阴炎,慢性盆腔炎,湿疹,神经性皮炎,皮肤溃疡等。(二)禁忌症有出血倾向,高热,活动性肺结核,重度动脉硬化,闭塞性脉管炎等。[附]处方举例(1)红外线照射双膝关节:灯距40cm,30分钟,每日一次,7次。适应症:慢性风湿性关节炎(2)红外线照射右侧胸廓(下半部)灯距50cm,20分钟,每日一次,8次。适应症:右侧干性胸膜炎(3) 太阳灯照射腰骶部:灯距40cm,20~30分钟,每日一次,6次。适应症:腰骶神经根炎(4)全身光浴:箱内温度40~45℃,20~30分钟,每日一次,8次。适应症:多发性末梢神经炎(5)左小腿局部光浴:20~30分钟,每日一次,8次。适应症:左侧腓总神经外伤8污染问题红外线近年来在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等方面的应用日益广泛,因此红外线污染问题也随之产生。红外线是一种热辐射,对人体可造成高温伤害。较强的红外线可造成皮肤伤害,其情况与烫伤相似,最初是灼痛,然后是造成烧伤。红外线对眼的伤害有几种不同情况,波长为7500~13000埃的红外线对眼角膜的透过率较高,可造成眼底视网膜的伤害。尤其是11000埃附近的红外线,可使眼的前部介质(角膜晶体等)不受损害而直接造成眼底视网膜烧伤。波长19000埃以上的红外线,几乎全部被角膜吸收,会造成角膜烧伤(混浊、白斑)。波长大于 14000埃的红外线的能量绝大部分被角膜和眼内液所吸收,透不到虹膜。只是13000埃以下的红外线才能透到虹膜,造成虹膜伤害。人眼如果长期暴露于红外线可能引起白内障。红外线可以人为制造,自然界中也广泛存在,在焊接过程中也会产生,危害焊工眼部健康;一般的生物都会辐射出红外线,体现出来的宏观效应就是热度。我们知道,热产生的原因,是组成物质的粒子做不规则运动.这个运动同时也辐射出电磁波,这些电磁波大部分都是红外线。1.太阳光到了晚上的确是几乎没有了,但是地球上的物质都会辐射红外线,有的强烈有的平静。红外线照相是通过接收各种物质发出的红外线,再把他们展现出来,但是其本身不是通过发出红外线来照相的。2.红外线透视和夜视是分别利用了红外线的不同性质。前面的夜视是因为人的肉眼不能看见红外线,而特殊设计的照相机和夜视仪却专门接受红外线,所以会出现我们觉得一片漆黑,而相机却能拍到东西,因为实际上到处都是红外线,对于红外照相机和夜视仪来讲是一片光明。透视则是利用红外线的波长比可见光要长,可以穿过一些可见光不能通过的面料(比如混棉和尼龙),所以通过一定的选择滤波,可以得到这些面料后面的图像。9应用实例生活中高温杀菌,红外线夜视仪,监控设备,手机的红外口,宾馆的房门卡,汽车、电视机的遥控器、洗手池的红外感应,饭店门前的感应门主动式红外夜视仪具有成像清晰、制作简单等特点,但它的致命弱点是红外探照灯发出的红外光会被敌人的红外探测装置发现。60年代,美国首先研制出波动式的热像仪,它不发射红外光,不易被敌发现,并具有透过雾、雨等进行观察的能力。1982年4月─6月,英国和阿根廷之间爆发马尔维纳斯群岛战争。4月13日半夜,英军攻击阿根廷守军据守的最大据点斯坦利港。3000名英军布设的雷区,突然出现在阿军防线前。英国的所有枪支、火炮都配备了红外夜视仪,能够在黑夜中清楚地发现阿军目标。而阿军却缺少夜视仪,不能发现英军,只有被动挨打的份。在英军火力准确的打击下,阿军支持不住,英军趁机发起冲锋。到黎明时,英军已占领了阿军防线上的几个主要制高点,阿军完全处于英军的火力控制下。6月14日晚9时,14 000名阿军不得不向英军投降。英军领先红外夜视器材赢得了一场兵力悬殊的战斗。1991年海湾战争中,在风沙和硝烟弥漫的战场上,由于美军装备了先进的红外夜视器材,能够先于伊拉克军的坦克而发现对方,并开炮射击。而伊军只是从美军坦克开炮时的炮口火光上才得知大敌在前。由此可以看出红外夜视器材在现代战争中的重要作用。透视望远镜就像F717 晚上把夜视开启来,再加个滤光镜,就可以透视了,不过对全棉的衣服透视效果最差。这本来是一项有用的功能,然而很快用户就发现这种红外线夜视镜片的功能不仅可应用于夜间望远而且还可以透过人的衣服偷看到身体。而制造这种夜视附件的厂商为YAMADA DENSHI,这家公司原本是为军队及防卫及应用生产光传摄像头的。红外热成像仪起源:六十年代早期,瑞典AGA公司研制成功第二代红外成像装置,它是在红外寻视系统的基础上以增加了测温的功能,称之为红外热像仪。开始由于保密的原因,在发达的国家中也仅限于军用,投入应用的热成像装置可的黑夜或浓厚幕云雾中探测对方的目标,探测伪装的目标和高速运动的目标。由于有国家经费的支撑,投入的研制开发费用很大,仪器的成本也很高。以后考虑到在工业生产发展中的实用性,结合工业红外探测的特点,采取压缩仪器造价。降低生产成本并根据民用的要求,通过减小扫描速度来提高图像分辨率等措施逐渐发展到民用领域。六十年代中期,AGA公司研制出第一套工业用的实时成像系统(THV),该系统由液氮致冷,110V电源电压供电,重约35公斤,因此使用中便携性很差,经过对仪器的几代改进,1986年研制的红外热像仪已无需液氮或高压气,而以热电方式致冷,可用电池供电;1988年推出的全功能热像仪,将温度的测量、修改、分析、图像采集、存储合于一体,重量小于7公斤,仪器的功能、精度和可靠性都得到了显著的提高。九十年代中期,美国FSI公司首先研制成功由军用技术(FPA)转民用并商品化的新一红外热像仪(CCD)属焦平面阵列式结构的一种凝成像装置,技术功能更加先进,现场测温时只需对准目标摄取图像,并将上述信息存储到机内的PC卡上,即完成全部操作,各种参数的设定可回到室内用软件进行修改和分析数据,最后直接得出检测报告,由于技术的改进和结构的改变,取代了复杂的机械扫描,仪器重量已小于二公斤,使用中如同手持摄像机一样,单手即可方便地操作。 原理:红外热成像仪是根据凡是高于一切绝对零度(-273.15℃)以上的物体都有辐射红外线的基本原理、利用目标和背景自身辐射红外线的差异来发现和识别目标的仪器。特点:由于各种物体红外线辐射强度不同、从而使人、动物、车辆、飞机等清晰地被观察到,而且不受烟、雾及树木等障碍物的影响,白天和夜晚都能工作。是目前人类掌握的最先进的夜视观测器材。但由于价格特别昂贵,目前只能被应用于军事上,但由于热成像的应用范围非常广泛、电力、地下管道、消防医疗、救灾、工业检测等方面都有巨大的市场,随着社会经济的发展、科学技术的进步、红外热成像这项高技术在二、三十年内必将大规模地应用于民间市场、为人类做出贡献。10国家标准与红外线相关的现行国家标准GB/T 4333.10-1990 硅铁化学分析方法红外线吸收法测定碳量GB/T 11261-2006 钢铁氧含量的测定脉冲加热惰气熔融-红外线吸收法GB/T 4702.14-1988 金属铬化学分析方法红外线吸收法测定碳量GB/T 5059.7-1988 钼铁化学分析方法红外线吸收法测定碳量GB 4706.85-2008 家用和类似用途电器的安全紫外线和红外线辐射皮肤器具的特殊要求GB/T 4699.6-2008 铬铁和硅铬合金硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法GB/T 4701.10-2008 钛铁硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法GB/T 4699.4-2008 铬铁和硅铬合金碳含量的测定红外线吸收法和重量法GB/T 5686.7-2008 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法GB/T 7731.12-2008 钨铁硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法GB/T 3654.6-2008 铌铁硫含量的测定燃烧碘量法、次甲基蓝光度法和红外线吸收法GB/T 5686.5-2008 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰碳含量的测定红外线吸收法、气体容量法、重量法和库仑法GB/T 4702.16-2008 金属铬硫含量的测定红外线吸收法和燃烧中和滴定法GB/T 5059.9-2008 钼铁硫含量的测定红外线吸收法和燃烧碘量法GB/T 8704.3-2009 钒铁硫含量的测定红外线吸收法及燃烧中和滴定法GB/T 8704.1-2009 钒铁碳含量的测定红外线吸收法及气体容量法GB/T 4701.8-2009 钛铁碳含量的测定红外线吸收法GB/T 24224-2009 铬矿石硫含量的测定燃烧-中和滴定法、燃烧-碘酸钾滴定法和燃烧-红外线吸收法GB/T 23140-2009 红外线灯泡GB/T 24583.6-2009 钒氮合金硫含量的测定红外线吸收法GB/T 24583.4-2009 钒氮合金碳含量的测定红外线吸收法GB/T 24583.7-2009 钒氮合金氧含量的测定红外线吸收法GB/T 7731.10-1988 钨铁化学分析方法红外线吸收法测定碳量GB/T 25930-2010 红外线气体分析器试验方法GB/T 25929-2010 红外线气体分析器技术条件GB/T 13193-1991 水质总有机碳(TOC) 的测定非色散红外线吸收法