一、รูปแบบการแบ่งย่อยอินฟราเรดที่ใช้กันทั่วไป

หนึ่งในวิธีการแบ่งย่อยรังสีอินฟราเรด (IR) ที่นิยมใช้กันทั่วไป คือ การแบ่งตามช่วงความยาวคลื่น โดยทั่วไปแล้ว สเปกตรัม IR จะแบ่งออกเป็นช่วงต่างๆ ดังนี้:

อินฟราเรดใกล้ (NIR):ช่วงคลื่นในย่านนี้มีความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณ 700 นาโนเมตร (nm) ถึง 1.4 ไมโครเมตร (μm) รังสีอินฟราเรดใกล้ (NIR) มักใช้ในการสำรวจระยะไกลและการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสง เนื่องจากมีการสูญเสียการลดทอนต่ำในตัวกลางแก้วซิลิกา (SiO2) อุปกรณ์เพิ่มความสว่างของภาพมีความไวต่อช่วงสเปกตรัมนี้ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์มองเห็นในเวลากลางคืน เช่น แว่นมองกลางคืน การวิเคราะห์สเปกตรัมอินฟราเรดใกล้เป็นอีกหนึ่งการใช้งานที่พบได้ทั่วไป

อินฟราเรดคลื่นสั้น (SWIR):รังสีอินฟราเรดคลื่นสั้น หรือ SWIR (Shortwave Infrared) ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นประมาณ 1.4 ไมโครเมตร ถึง 3 ไมโครเมตร โดยทั่วไปแล้ว รังสี SWIR ถูกนำมาใช้ในงานด้านการถ่ายภาพ การเฝ้าระวัง และสเปกโทรสโกปี

อินฟราเรดช่วงคลื่นกลาง (MWIR):ย่านคลื่นอินฟราเรดช่วงกลาง (MWIR) ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นประมาณ 3 ไมโครเมตร ถึง 8 ไมโครเมตร ช่วงนี้มักถูกนำไปใช้ในระบบถ่ายภาพความร้อน ระบบกำหนดเป้าหมายทางทหาร และระบบตรวจจับก๊าซ

อินฟราเรดคลื่นยาว (LWIR):ย่านรังสีอินฟราเรดคลื่นยาว (LWIR) ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นประมาณ 8 ไมโครเมตรถึง 15 ไมโครเมตร นิยมใช้ในระบบถ่ายภาพความร้อน ระบบมองเห็นในเวลากลางคืน และการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส

รังสีอินฟราเรดระยะไกล (FIR):ช่วงคลื่นความถี่นี้ครอบคลุมตั้งแต่ประมาณ 15 ไมโครเมตร (μm) ถึง 1 มิลลิเมตร (mm) รังสีอินฟราเรดระยะไกล (FIR) มักถูกนำไปใช้ในด้านดาราศาสตร์ การสำรวจระยะไกล และการใช้งานทางการแพทย์บางอย่าง

แผนภาพช่วงความยาวคลื่น

ช่วงคลื่น NIR และ SWIR รวมกันบางครั้งเรียกว่า "อินฟราเรดสะท้อน" ในขณะที่ช่วงคลื่น MWIR และ LWIR บางครั้งเรียกว่า "อินฟราเรดความร้อน"

二、การประยุกต์ใช้อินฟราเรด

การมองเห็นในเวลากลางคืน

รังสีอินฟราเรด (IR) มีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์มองเห็นในเวลากลางคืน ช่วยให้สามารถตรวจจับและมองเห็นวัตถุในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อยหรือมืดได้ อุปกรณ์มองเห็นในเวลากลางคืนแบบดั้งเดิมที่ใช้การขยายภาพ เช่น แว่นมองกลางคืนหรือกล้องส่องทางไกล จะขยายแสงโดยรอบที่มีอยู่ รวมถึงรังสีอินฟราเรดที่มีอยู่ด้วย อุปกรณ์เหล่านี้ใช้โฟโตแคโทดในการแปลงโฟตอนที่เข้ามา รวมถึงโฟตอนอินฟราเรด ให้เป็นอิเล็กตรอน จากนั้นอิเล็กตรอนจะถูกเร่งและขยายเพื่อสร้างภาพที่มองเห็นได้ อุปกรณ์ให้แสงสว่างอินฟราเรด ซึ่งปล่อยแสงอินฟราเรด มักถูกรวมเข้ากับอุปกรณ์เหล่านี้เพื่อเพิ่มทัศนวิสัยในความมืดสนิทหรือในสภาพแสงน้อยที่รังสีอินฟราเรดโดยรอบไม่เพียงพอ

สภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย

เทอร์โมกราฟี

รังสีอินฟราเรดสามารถใช้ในการวัดอุณหภูมิของวัตถุจากระยะไกลได้ (หากทราบค่าการแผ่รังสี) วิธีการนี้เรียกว่า เทอร์โมกราฟี หรือในกรณีของวัตถุที่ร้อนจัดในย่านอินฟราเรดใกล้หรือย่านแสงที่มองเห็นได้ จะเรียกว่า ไพโรเมตรี เทอร์โมกราฟี (การถ่ายภาพความร้อน) ส่วนใหญ่ใช้ในด้านการทหารและอุตสาหกรรม แต่เทคโนโลยีนี้กำลังเข้าสู่ตลาดทั่วไปในรูปแบบของกล้องอินฟราเรดในรถยนต์ เนื่องจากต้นทุนการผลิตลดลงอย่างมาก

การประยุกต์ใช้การถ่ายภาพความร้อน

รังสีอินฟราเรดสามารถใช้ในการวัดอุณหภูมิของวัตถุจากระยะไกลได้ (หากทราบค่าการแผ่รังสี) วิธีการนี้เรียกว่า เทอร์โมกราฟี หรือในกรณีของวัตถุที่ร้อนจัดในย่านอินฟราเรดใกล้หรือย่านแสงที่มองเห็นได้ จะเรียกว่า ไพโรเมตรี เทอร์โมกราฟี (การถ่ายภาพความร้อน) ส่วนใหญ่ใช้ในด้านการทหารและอุตสาหกรรม แต่เทคโนโลยีนี้กำลังเข้าสู่ตลาดทั่วไปในรูปแบบของกล้องอินฟราเรดในรถยนต์ เนื่องจากต้นทุนการผลิตลดลงอย่างมาก

กล้องถ่ายภาพความร้อนตรวจจับรังสีในช่วงอินฟราเรดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (ประมาณ 9,000–14,000 นาโนเมตร หรือ 9–14 ไมโครเมตร) และสร้างภาพของรังสีนั้น เนื่องจากรังสีอินฟราเรดถูกปล่อยออกมาจากวัตถุทุกชนิดตามอุณหภูมิของมัน ตามกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำ การถ่ายภาพความร้อนจึงทำให้สามารถ "มองเห็น" สภาพแวดล้อมได้ทั้งในและนอกแสงสว่าง ปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ดังนั้นการถ่ายภาพความร้อนจึงช่วยให้มองเห็นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

ภาพไฮเปอร์สเปกตรัมคือ “ภาพ” ที่ประกอบด้วยสเปกตรัมต่อเนื่องในช่วงสเปกตรัมกว้างในแต่ละพิกเซล การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมกำลังได้รับความสำคัญมากขึ้นในสาขาสเปกโทรสโกปีประยุกต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในย่านสเปกตรัม NIR, SWIR, MWIR และ LWIR การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การวัดทางชีววิทยา แร่ธาตุ การป้องกันประเทศ และอุตสาหกรรม

ภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมอินฟราเรดความร้อนสามารถทำได้ในลักษณะเดียวกันโดยใช้กล้องถ่ายภาพความร้อน โดยมีความแตกต่างพื้นฐานคือแต่ละพิกเซลประกอบด้วยสเปกตรัม LWIR เต็มรูปแบบ ดังนั้นจึงสามารถระบุองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงภายนอก เช่น ดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ กล้องดังกล่าวโดยทั่วไปใช้สำหรับการวัดทางธรณีวิทยา การเฝ้าระวังกลางแจ้ง และการใช้งานกับโดรน (UAV)

การทำความร้อน

รังสีอินฟราเรด (IR) สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งความร้อนโดยเจตนาได้ในหลากหลายการใช้งาน เนื่องจากรังสีอินฟราเรดมีความสามารถในการถ่ายเทความร้อนไปยังวัตถุหรือพื้นผิวโดยตรงโดยไม่ทำให้อุณหภูมิของอากาศโดยรอบสูงขึ้นมากนัก รังสีอินฟราเรด (IR) สามารถนำมาใช้เป็นแหล่งความร้อนโดยเจตนาได้ในหลากหลายการใช้งาน เนื่องจากรังสีอินฟราเรดมีความสามารถในการถ่ายเทความร้อนไปยังวัตถุหรือพื้นผิวโดยตรงโดยไม่ทำให้อุณหภูมิของอากาศโดยรอบสูงขึ้นมากนัก

แหล่งความร้อน

รังสีอินฟราเรดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการให้ความร้อนทางอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในการผลิต มักใช้หลอดไฟหรือแผงอินฟราเรดเพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุ เช่น พลาสติก โลหะ หรือสารเคลือบ เพื่อการบ่ม การอบแห้ง หรือการขึ้นรูป รังสีอินฟราเรดสามารถควบคุมและกำหนดทิศทางได้อย่างแม่นยำ ทำให้สามารถให้ความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็วในบริเวณที่ต้องการ