Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, охватывают огромный диапазон длин волн.
Наибольшую длину имеют радиоволны (от миллиметров до десятков километров), их воздействие на древесину было частично рассмотрено.
Далее описываются свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений с длиной волны от 1000 микрометров (мкм) до 0,3 пикометра.
Инфракрасное (ИК) излучение. При нагревании тел происходит преобразование тепловой энергии в лучистую энергию электромагнитных колебаний. При этом нагретые тела испускают невидимые инфракрасные лучи с длинами волн от 1000 мкм до 0,77 мкм. Принято различать три области ИК-спектра: дальнюю (с длинами волн от 1000 мкм до 50 мкм); среднюю (от 50 до 2,5 мкм) и ближнюю (от 2,5 до 0,77 мкм).
Способность древесины пропускать, поглощать и отражать инфракрасные лучи зависит от длины волны падающего излучения. В МЛТИ было установлено, что проницаемость древесины инфракрасными лучами с длиной волны X = 5-6,5 мкм крайне мала. Позднее в ИХД было установлено, что наибольшая отражательная способность древесины наблюдается при волнах длиной X = 1,0-1,1 мкм (коэффициент отражения достигает 0,8). В дальней области ИК-спектра коэффициент отражения значительно меньше и составляет 0,1-0,15.
Максимум проницаемости наблюдается при длине волны λ = 1-1,1 мкм. В дальней области проницаемость постоянна. С увеличением плотности древесины проницаемость уменьшается. Через радиальные поверхности древесины проницаемость больше, чем через тангенциальные. Повышение влажности древесины приводит к увеличению ее проницаемости для ИК-излучений.
Значительная часть энергии инфракрасных лучей поглощается поверхностной зоной (глубиной до 3-4 мм) образцов древесины. При этом наибольшее поглощение наблюдается в дальней области ИК-спектра. При длине волн 8-15 мкм коэффициент поглощения находится в пределах 0,7-0,9.
В ближней области, в частности при λ = 1,93 мкм, коэффициент отражения воды в десятки раз меньше, чем древесины, поэтому повышение влажности древесины приводит к уменьшению ее отражательной способности. Это дает возможность измерять влажность поверхностных зон массивной древесины методом ИК-спектроскопии.
Поглощение инфракрасных лучей вызывает нагревание материала. Это позволяет использовать инфракрасные лучи для сушки тонких сортиментов (шпона, щепы, стружки), нагревания древесины при склеивании, а также для ее стерилизации. Кроме того, инфракрасное излучение используется для сушки лакокрасочных покрытий на древесине; при этом резко увеличивается скорость сушки и улучшается качество покрытия.
Световое излучение. Видимое световое излучение охватывает часть спектра электромагнитных колебаний с длинами волн от 0,76 до 0,4 мкм. Световые лучи обладают большей проникающей способностью, чем инфракрасные, и могут быть использованы для обнаружения скрытых дефектов внутри древесины или древесных материалов (фанеры и др.). Чувствительная приемная аппаратура позволяет, по данным ЛТА, зафиксировать лучи света, прошедшие через образцы древесины осины, сосны, ели толщиной до 35 мм, а березы — до 15 мм.
При падении пучка световых лучей на поверхность древесины часть потока отражается. Измеряя интенсивность отраженного светового потока, можно судить о древесной породе, качестве поверхности и наличии пороков, изменяющих окраску древесины. Важным преимуществом световой дефектоскопии является ее полная безопасность для обслуживающего персонала.
В последнее время в связи с созданием лазеров — источников света высокой направленности и большой плотности — успешно развивается лазерная технология. При воздействии лазерного излучения происходит переход электромагнитной энергии в тепловую, что позволяет использовать лазеры в качестве своеобразного режущего инструмента. Лазерное «резание» сопровождается обугливанием или потемнением поверхностных зон материала. Этот способ обработки используется для фигурного раскроя, листовых древесных материалов, резьбы, граверных работ и т. п.
Ультрафиолетовое излучение. Эти лучи имеют длины волн от 0,38 мкм до 10 нм. Ультрафиолетовое излучение вызывает свечение — люминесценцию — некоторых веществ. Каждое люминесцентное вещество дает излучение определенного спектрального состава. Свечение, которое исчезает сразу же после прекращения облучения объекта, называется флуоресценцией.
Из 150 исследованных древесных пород (по данным ЛТА) флуоресценция была обнаружена у подавляющего большинства пород (90%). Чаще всего облученная древесина светится фиолетовым светом (40 % исследованных пород), синим или голубым светом (25 % пород). Темно-фиолетовым светом светится 15 % пород; реже всего наблюдается желтое или зелено-желтое свечение (10%).
По данным Б. К. Лакатош, колориметрические характеристики флуоресценции древесины наиболее распространенных пород следующие: длина волны чистого спектрального цвета λ = 500-600 нм; чистота цвета Р = 3-32 %; коэффициент отражения ρ = 5-10. Цвет и интенсивность свечения зависят не только от породы, но и от состояния древесины (степени загнивания древесины, ее влажности и температуры, качества обработки поверхности и т. д.). Все это открывает возможности для использования люминесценции в качестве средства для обнаруживания пороков древесины, контроля качества обработки и т. д.
Рентгеновское излучение. Рентгеновское излучение имеет длину волн примерно от 5 нм до 0,6 пм. Рентгеновские лучи, проходя через исследуемый объект, по-разному поглощаются отдельными его участками. Чем выше плотность участка, тем меньше интенсивность прошедших через него лучей. Располагая по ходу лучей за исследуемым объектом светящийся экран, можно наблюдать на нем внутренние дефекты объекта (пустоты, включения и т. п.).
Рентгеновскими лучами могут быть просвечены крупные круглые сортименты (диаметром до 40-50 см); эти лучи позволяют также просвечивать стволы растущих деревьев при помощи передвижных установок. Используя рентгеновские лучи, можно обнаружить в древесине ряд скрытых пороков — заросшие сучки, ходы насекомых, внутренние трещины, гнили, пустоты, а также металлические включения.
Повышение влажности снижает проницаемость древесины рентгеновскими лучами. Это свойство может быть использовано для определения величины и характера распределения влажности по сечению сортимента в процессе сушки. Рентгеновские лучи применяются также для изучения плотности древесины и тонкого строения клеточной стенки.
Ионизирующие излучения. Ионизирующие (ядерные) излучения возникают при распаде радиоактивных веществ, делении атомов тяжелых ядер, ядерных реакциях.
Различают следующие виды ядерных излучений: потоки заряженных частиц, электромагнитное излучение и потоки незаряженных частиц (нейтронов). Источники первых двух видов излучений — радиоактивные вещества. Эти излучения называются радиоактивными. Источниками нейтронных излучений служат ядерные реакторы, различные ускорители элементарных частиц, препараты, содержащие смеси радиоактивных веществ с веществами, испускающими нейтроны.
Пока лучше исследовано воздействие на древесину радиоактивных излучений. Альфа-лучи плохо проникают в древесину; большая проникающая способность у бета-лучей и еще лучшая — у гамма-лучей.
По данным Уральского лесотехнического института (УЛТИ), ЦНИИМОДа и ряда других организаций, проницаемость древесины бета-лучами уменьшается с увеличением ее плотности, влажности и размеров.
Исследования проницаемости древесины сосны, ели, дуба, бука, березы гамма-лучами (источник — кобальт-60), проведенные Б. К. Лакатош, показали, что наиболее легко гамма-лучи проникают в направлении вдоль волокон (особенно у дуба). С увеличением плотности древесины поглощение энергии увеличивается; зависимость между этими факторами линейная. Наибольший коэффициент пропорциональности характерен для равноплотной древесины бука. С повышением влажности количество поглощаемой энергии резко возрастает; оно прямо пропорционально толщине облучаемого материала.
Гамма-лучи могут быть использованы для дефектоскопии древесины, определения ее влажности и плотности, а также для контроля размеров деталей бесконтактным способом в непрерывном производственном потоке.