一、Az infravörös sugárzás gyakran használt felosztási sémája

Az infravörös (IR) sugárzás egyik gyakran használt felosztási sémája a hullámhossz-tartományon alapul. Az IR-spektrum általában a következő régiókra oszlik:

Közeli infravörös (NIR):Ez a tartomány körülbelül 700 nanométertől (nm) 1,4 mikrométerig (μm) terjed a hullámhosszban. A közeli infravörös sugárzást gyakran használják a távérzékelésben és a száloptikás telekommunikációban, mivel a SiO2 üveg (szilícium-dioxid) közegben alacsony a csillapítási veszteség. A képerősítők érzékenyek a spektrum ezen területére; például az éjjellátó eszközök, például az éjjellátó szemüveg. A közeli infravörös spektroszkópia egy másik gyakori alkalmazás.

Rövid hullámhosszú infravörös (SWIR):„Rövidhullámú infravörös” vagy „SWIR” tartományként is ismert, körülbelül 1,4 μm-től 3 μm-ig terjedő hullámhossztartományba esik. A SWIR sugárzást általában képalkotási, megfigyelési és spektroszkópiai alkalmazásokban használják.

Középhullámú infravörös (MWIR):Az MWIR tartomány körülbelül 3 μm-től 8 μm-ig terjed. Ezt a tartományt gyakran alkalmazzák hőkamerás képalkotásban, katonai célzásban és gázérzékelő rendszerekben.

Hosszú hullámhosszú infravörös (LWIR):Az LWIR tartomány 8 μm-től 15 μm-ig terjedő hullámhosszakat fed le. Általában hőkamerás képalkotásban, éjjellátó rendszerekben és érintésmentes hőmérsékletmérésben használják.

Távoli infravörös (FIR):Ez a tartomány körülbelül 15 μm-től 1 milliméterig (mm) terjed hullámhosszban. A FIR-sugárzást gyakran használják a csillagászatban, a távérzékelésben és bizonyos orvosi alkalmazásokban.

Hullámhossz-tartomány diagram

A közeli infravörös (NIR) és a rövidhullámú (SWIR) tartományokat együttesen néha „visszavert infravörösnek”, míg az MWIR és az LWIR tartományokat néha „termikus infravörösnek” nevezik.

二、Infravörös alkalmazások

Éjjellátó

Az infravörös (IR) sugárzás kulcsszerepet játszik az éjjellátó berendezésekben, lehetővé téve a tárgyak észlelését és megjelenítését gyenge fényviszonyok között vagy sötét környezetben. A hagyományos képerősítő éjjellátó eszközök, mint például az éjjellátó szemüvegek vagy a monokulárok, felerősítik a rendelkezésre álló környezeti fényt, beleértve a jelenlévő infravörös sugárzást is. Ezek az eszközök fotokatódot használnak a bejövő fotonok, köztük az infravörös fotonok elektronokká alakítására. Az elektronokat ezután felgyorsítják és felerősítik, hogy látható képet hozzanak létre. Az infravörös fényt kibocsátó infravörös megvilágítókat gyakran beépítik ezekbe az eszközökbe, hogy javítsák a láthatóságot teljes sötétségben vagy gyenge fényviszonyok között, ahol a környezeti infravörös sugárzás nem elegendő.

Gyenge fényviszonyok mellett

Termográfia

Az infravörös sugárzás segítségével távolról meghatározható a tárgyak hőmérséklete (ha az emissziós tényező ismert). Ezt termográfiának nevezik, vagy nagyon forró tárgyak esetén a közeli infravörös tartományban vagy látható tartományban pirometriának. A termográfiát (hőkamerás képalkotást) főként katonai és ipari alkalmazásokban használják, de a technológia a jelentősen csökkentett gyártási költségek miatt egyre inkább a lakossági piacra is eljut az autókba szerelt infravörös kamerák formájában.

Hőkamerás alkalmazások

Az infravörös sugárzás segítségével távolról meghatározható a tárgyak hőmérséklete (ha az emissziós tényező ismert). Ezt termográfiának nevezik, vagy nagyon forró tárgyak esetén a közeli infravörös tartományban vagy látható tartományban pirometriának. A termográfiát (hőkamerás képalkotást) főként katonai és ipari alkalmazásokban használják, de a technológia a jelentősen csökkentett gyártási költségek miatt egyre inkább a lakossági piacra is eljut az autókba szerelt infravörös kamerák formájában.

A termográfiai kamerák az elektromágneses spektrum infravörös tartományában (nagyjából 9000–14 000 nanométer vagy 9–14 μm) lévő sugárzást érzékelik, és erről a sugárzásról készítenek képeket. Mivel minden tárgy infravörös sugárzást bocsát ki a hőmérséklete alapján, a feketetest-sugárzás törvénye szerint a termográfia lehetővé teszi a környezet „látását” látható megvilágítással vagy anélkül. Egy tárgy által kibocsátott sugárzás mennyisége a hőmérséklettel növekszik, ezért a termográfia lehetővé teszi a hőmérséklet-változások megfigyelését.

Hiperspektrális képalkotás

A hiperspektrális kép egy olyan „kép”, amely minden pixelnél széles spektrális tartományban folyamatos spektrumot tartalmaz. A hiperspektrális képalkotás egyre nagyobb jelentőséggel bír az alkalmazott spektroszkópia területén, különösen a közeli infravörös (NIR), a hosszú hullámhosszú (SWIR), a nagy hullámhosszú (MWIR) és az alacsony hullámhosszú (LWIR) spektrális tartományokban. Tipikus alkalmazások közé tartoznak a biológiai, ásványtani, védelmi és ipari mérések.

A hiperspektrális kép

A termikus infravörös hiperspektrális képalkotás hasonlóképpen elvégezhető termográfiai kamerával, azzal az alapvető különbséggel, hogy minden pixel egy teljes LWIR spektrumot tartalmaz. Következésképpen a tárgy kémiai azonosítása külső fényforrás, például a Nap vagy a Hold igénybevétele nélkül is elvégezhető. Az ilyen kamerákat jellemzően geológiai mérésekhez, kültéri megfigyeléshez és pilóta nélküli légi alkalmazásokhoz alkalmazzák.

Fűtés

Az infravörös (IR) sugárzás valóban használható szándékos fűtőforrásként különféle alkalmazásokban. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy az IR sugárzás közvetlenül képes hőt átadni tárgyaknak vagy felületeknek anélkül, hogy jelentősen felmelegítené a környező levegőt. Az infravörös (IR) sugárzás valóban használható szándékos fűtőforrásként különféle alkalmazásokban. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy az IR sugárzás közvetlenül képes hőt átadni tárgyaknak vagy felületeknek anélkül, hogy jelentősen felmelegítené a környező levegőt.

A fűtési forrás

Az infravörös sugárzást széles körben alkalmazzák különféle ipari fűtési folyamatokban. Például a gyártásban gyakran használnak infravörös lámpákat vagy paneleket anyagok, például műanyagok, fémek vagy bevonatok melegítésére kikeményítés, szárítás vagy formázás céljából. Az infravörös sugárzás pontosan szabályozható és irányítható, ami lehetővé teszi a hatékony és gyors melegítést meghatározott területeken.