اشعه مادون قرمز (فروسرخ)
باسمه تعالي
اشعه مادون قرمز (فروسرخ)
مادون در لغت به معناي زير دست و قرمز به معناي هر چه به رنگ خون باشد، است. پس ميتوان گفت كه مادون قرمز اشعه بسيار ريز و قرمز رنگ است.
كشف هرسل اولن گام در ايجاد پديدهاي كه ما آن را طيف الكترومغناطيسي ميناميم. نور مرئي و پرتوهاي مادون قرمز دو نمونه اشكال فراواني از انرژي هستند كه توسط تمام اجسام موجود در زمين و اجرام آسماني تابانده ميشوند. مادون قرمز در طيف الكترومغناطيسي داراي محدوده طول موجي بين 0.78 تا 1000 ميكرو متر است. تنها با مطالعه اين تشعشعات است كه ميتوانيم اجرام آسماني را تشخيص و تميز دهيم و تصويري كامل از چگونگي ايجاد جهان و تغييرات آن بدست آوريم. در سال 1800 سر ويليام هرشل يك نمونه نامرئي از تشعشعات را كشف كرد كه اين نمونه دقيقا زير بخش قرمز طيف مرئي قرار داشت. او اين شكل از تشعشعات را مادون قرمز ناميد.
اشعه مادون قرمز یا فرو سرخ ، انرژی الکترومغناطیسی است که برای چشم انسان نامرئی است و در طیف الکترومغناطیسی ، بین امواج رادیویی و نور مرئی قرار دارد و با سطوح انرژی اتمی ارتباط دارد. این اشعه که در نور خورشید و منابع مصنوعی وجود دارد، اگر توسط ماده جذب شود، آن را گرم میکند.
گسترده اشعه مادون قرمز
منطقه اشعه مادون قرمز بین طول موجهای 0.8 میکرومتر (که حد نور مرئی است) و 343 میکرومتر قرار دارد.
در اشعه مادون قرمز طول موجهای کوتاهتر از 1.5 میکرومتر از پوست میگذرند و بقیه جذب شده و تولید حرارت میکنند. اشعه مادون قرمز را به دو قسمت تقسیم میکنند:
طول موجهای بین 0.8 میکرومتر تا 4 میکرومتر.
طول موجهای بلندتر از 4 میکرومتر که اغلب بوسیله مواد جذب میشوند، بخصوص طول موجهای بلندتر از 10 میکرومتر بوسیله هوا کاملا جذب میشوند.
منابع اشعه مادون قرمز
منبع طبیعی
بزرگترین منبع طبیعی اشعه مادون قرمز ، خورشید است. مقداری از نور آفتاب که به ما میرسد، دارای اشعه مادون قرمز کوتاه است، زیرا پرتوهای مادون قرمز بلند آن در طبقات هوا جذب شدهاند.
منبع مصنوعی
اجسام ملتهب
بهترین منبع مصنوعی برای اشعه مادون قرمز ، اجسام ملتهب میباشند که طول موج آنها بر حسب درجه حرارت تغییر میکند. اگر بخواهیم اشعه مادون قرمز تنها داشته باشیم، باید نور این قبیل منابع مصنوعی را بوسیله شیشههایی که در ترکیب آنها ید و یا اکسید منگنز دو (MnO) وجود دارد، صاف کنیم. این نوع صافیها طیف مرئی را جذب میکند و فقط اشعه مادون قرمز کوتاه را عبور میدهند.
خواص فیزیولوژیکی اشعه مادون قرمز
اشعه مادون قرمز سبب گرم شدن پوست و نسج سلولی زیر جلدی میشود.
اشعه مادون قرمز ممکن است در پوست سوختگیهای نسبتا شدیدی ایجاد نماید.
اگر اشعه مادون قرمز را به مقدار مناسب بکار برند، در نتیجه اتساع رگهای زیر پوست ، سبب تسهیل اعمال فیزیولوژیک پوست میشود و حتی از راه عکسالعمل پوستی در بهبودی حال عمومی نیز میتواند موثر واقع شود.
این اشعه خاصیت تسکین درد را نیز دارد که علت آن همان اتساع عروق و بهتر انجام گرفتن عمل رفع سموم و تغذیه بافتها است.
نتايج اشعه مادون قرمز
گرمايي كه ما از خورشيد يا از يك محيط گرم احساس ميكنيم، همان تشعشعات مادون قرمز يا به عبارتي انرژي گرمايي است. حتي اجسامي كه فكر ميكنيم خيلي سرد هستند، نيز از خود انرژي گرمايي منتشر ميسازند (يخ و بدن انسان). سنجش و ارزيابي انرژي مادون قرمز ساطع شده از اجرام نجومي به علت اينكه بيشترين جذب را در اتمسفر زمين دارند مشكل است. بنابراين بيشتر ستاره شناسان براي مطالعه انتشار گرما از اين اجرام از تلسكوپهاي فضايي استفاده ميكنند.
مادون قرمز در پزشكي
اگر نگاه دقيق و علمي به يك طيف الكترومغناطيسي بيندازيم، ميبينيم كه از يك طرف طيف تا سوي ديگر آن ، انواع تشعشعات و پرتوها بر اساس طول موج و فركانسهاي مختلف قرار دارند، از آن جمله ميتوان به تشعشعات گاما ، اشعه ايكس ، ماوراي بنفش ، نور مرئي ، مادون قرمز و امواج راديويي اشاره كرد. هر كدام از اين پرتوها و تشعشعات همگام با پيشرفت بشر ، به نوبه خود چالشهايي را در زمينههاي علمي پديد آوردهاند كه در اينجا علاوه بر كاربرد مادون قرمز در شاخه ستاره شناسي ، اشارهاي به كارآيي چشمگيري اين پرتو در رشته پزشكي خواهيم داشت.
كاربرد درماني مادون قرمز
بكار بردن گرما يكي از متداولترين روشهاي درمان فيزيكي است. از موارد استعمال درماني مادون قرمز موارد زير را ميتوان ذكر كرد.
تسكين درد
با وجود حرارت ملايم ، كاهش درد به احتمال زياد بواسطه اثر تسكيني بر روي پايانههاي عصبي ، حسي ، سطحي است. همچنين به علت بالا رفتن جريان خون و متعاقب آن متفرق ساختن متابوليتها و مواد دردزاي تجمع در بافتها ، درد كاهش مييابد.
استراحت ماهيچه
تابش اين اشعه راه مناسبي براي درمان اسپاسم و دستيابي به استراحت عضلاني ميباشد.
افزايش خون رساني
در درمان زخمهاي سطحي و عفونتهاي پوستي ، براي اينكه فرآيند ترميم به خوبي انجام گيرد، بايد به مقدار كافي خون به ناحيه مورد نظر برسد و در صورت وجود عفونت نيز افزايش گردش خون سبب افزايش تعداد گلبولهاي سفيد و كمك به نابودي باكتريها ميكند. از اين پرتو ميتوان براي درمان مفصل آرتوريتي و ضايعات التهابي نيز استفاده كرد.
كاربرد تشخيصي مادون قرمز
از مهمترين كابردهاي تشخيصي آن ميتوان توموگرافي را نام برد. اصطلاح ترموگرافي به عمل ثبت و تفسير تغييراتي كه در درجه حرارت سطح پوست بدن رخ ميدهد، اطلاق ميشود. تصوير حاصل از اين روش كه توموگرام ناميده ميشود، بخش الگوي حرارتي سطح بدن را نشان ميدهد. در توموگرافي ، آشكار ساز ، تشعشع حرارتي دريافت شده توسط دوربين را به يك سيگنال الكترونيكي تبديل ميكند و سپس آن را علاوه بر تقويت بيشتر ، پردازش ميكند تا اينكه يك صفحه كاتوديك مثل مونيتور تلويزيون آشكار شود.
تصاوير بدست آمده به صورت سايههاي خاكستري رنگ ميباشند، بدين معني كه سطوح سردتر به صورت سايههاي خاكستري روشن ديده ميشوند و در نوع رنگي آن نيز نواحي گرم ، رنگ قرمز و نواحي سرد ، رنگ روشن خواهند داشت. درجه حرارت پوست بدن در نتيجه فرآيندهاي فيزيكي ، فيزيولوژيك طبيعي يا بيماري تغيير ميكند. از اين خاصيت تغيير گرمايي در عضوي خاص يا در سطح بدن براي آشكارسازي يك بيماري استفاده ميشود كه مهمترين آنها به قرار زير است.
- بيماري پستان : وسيع ترين جنبه كاربردي توموگرافي در آشكار سازي سرطانهاي پستاني است.
زيرا روشي كاملا مطمئن و بدون آزار است.
از پرتوهاي يونيزان استفاده نميشود.
روشي كاملا سريع ، راحت و ارزان است.
به دليل بي ضرر بودن از قابليت تكراري بسيار زيادي برخوردار است.
كاربرد ترموگرافي در مامائي
چون جفت از فعاليت بيولوژيكي زيادي برخوردار است. درجه حرارت حاصله در اين محل بطور قابل ملاحظهاي از بافتهاي اطراف بيشتر است. پس ميتوان از توموگرافي براي تعيين محل جفت استفاده كرد.
ضررهاي مادون قرمز
از طرف ديگر خطرهايي نيز در استفاده از مادون قرمز وجود دارد كه ميتوان به سوختگي الكتريكي (در اثر اتصال بدن به مدارات الكتريكي دستگاه) سر درد ، توليد ضعيف در بيمار و آسيب به چشمها در اثر تابش مستقيم پرتو اشاره كرد.
تابشهای فروسرخ معمولااز طریق ابزار مرسوم از قبیل دوربینهای چشمی و عکاسی معمولی، عینکهای آفتابی یا لنزی متعارف، چشمان غیرمسلح انسان وبسیاری دیگر ازموجودات، قابل دیدن نمیباشند .
منبع :
- دانشنامه رشد
-انجمن فيزيكدانان جوان ايران