一、 Συνήθως χρησιμοποιούμενο σχήμα υποδιαίρεσης υπέρυθρων

Ένα συνήθως χρησιμοποιούμενο σχήμα υποδιαίρεσης της υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR) βασίζεται στην περιοχή μήκους κύματος. Το φάσμα IR χωρίζεται γενικά στις ακόλουθες περιοχές:

Κοντά στο υπέρυθρο (NIR):Αυτή η περιοχή κυμαίνεται από περίπου 700 νανόμετρα (NM) έως 1,4 μικρομετρικά (μm) σε μήκος κύματος. Η ακτινοβολία NIR χρησιμοποιείται συχνά στην τηλεπισκόπηση, τηλεπικοινωνίες οπτικών ινών λόγω απώλειας χαμηλής εξασθένησης στο μέσο SIO2 γυαλιού (πυρίτιο). Οι εντατικοί εντατικοί είναι ευαίσθητοι σε αυτήν την περιοχή του φάσματος. Παραδείγματα περιλαμβάνουν συσκευές νυχτερινής όρασης όπως γυαλιά νυχτερινής όρασης. Η φασματοσκοπία κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία είναι μια άλλη κοινή εφαρμογή.

Υπέρυθρο μήκους μικρού κύματος (SWIR):Επίσης γνωστή ως περιοχή "υπέρυθρης ακτινοβολίας" ή "SWIR", εκτείνεται από περίπου 1,4 μm έως 3 μm. Η ακτινοβολία SWIR χρησιμοποιείται συνήθως στις εφαρμογές απεικόνισης, επιτήρησης και φασματοσκοπίας.

Υπερύργυρο μήκους κύματος (MWIR):Η περιοχή MWIR εκτείνεται από περίπου 3 μm έως 8 μm. Αυτό το εύρος χρησιμοποιείται συχνά σε συστήματα θερμικής απεικόνισης, στρατιωτικής στόχευσης και ανίχνευσης αερίου.

Υπέρυθρο μήκους κύματος (LWIR):Η περιοχή LWIR καλύπτει μήκη κύματος από περίπου 8 μm έως 15 μm. Χρησιμοποιείται συνήθως σε θερμική απεικόνιση, συστήματα νυχτερινής όρασης και μετρήσεις θερμοκρασίας μη επαφής.

Far-Infrared (FIR):Αυτή η περιοχή εκτείνεται από περίπου 15 μm έως 1 χιλιοστό (mm) σε μήκος κύματος. Η ακτινοβολία FIR χρησιμοποιείται συχνά στην αστρονομία, την απομακρυσμένη ανίχνευση και ορισμένες ιατρικές εφαρμογές.

Διάγραμμα εύρους μήκους κύματος

Ο Nir και ο Swir μαζί ονομάζονται μερικές φορές "αντανακλασμένες υπέρυθρες", ενώ το MWIR και το LWIR αναφέρονται μερικές φορές ως "θερμική υπέρυθρη ακτινοβολία".

二、 Εφαρμογές υπέρυθρων

Νυχτερινή όραση

Το υπέρυθρο (IR) διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον εξοπλισμό νυχτερινής όρασης, επιτρέποντας την ανίχνευση και απεικόνιση αντικειμένων σε περιβάλλοντα χαμηλού φωτισμού ή σκοτεινού. Οι παραδοσιακές συσκευές νυχτερινής όρασης, όπως γυαλιά νυχτερινής όρασης ή μονοκύλας, ενισχύουν το διαθέσιμο φως περιβάλλοντος, συμπεριλαμβανομένης της παρούσας ακτινοβολίας IR. Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούν μια φωτοκαθόλη για να μετατρέψουν τα εισερχόμενα φωτόνια, συμπεριλαμβανομένων των φωτονίων IR, σε ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια στη συνέχεια επιταχύνονται και ενισχύονται για να δημιουργήσουν μια ορατή εικόνα. Οι υπέρυθροι φωτισμοί, οι οποίοι εκπέμπουν φως IR, συχνά ενσωματώνονται σε αυτές τις συσκευές για να ενισχύσουν την ορατότητα σε πλήρη σκοτάδι ή συνθήκες χαμηλού φωτισμού όπου η ακτινοβολία του περιβάλλοντος IR είναι ανεπαρκής.

Περιβάλλον χαμηλού φωτισμού

Θερμογραφία

Η υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας των αντικειμένων (εάν η εκπομπή είναι γνωστή). Αυτό ονομάζεται θερμογραφία, ή στην περίπτωση πολύ καυτών αντικειμένων στο NIR ή ορατό ονομάζεται πυρομετρία. Η θερμογραφία (θερμική απεικόνιση) χρησιμοποιείται κυρίως σε στρατιωτικές και βιομηχανικές εφαρμογές, αλλά η τεχνολογία φτάνει στη δημόσια αγορά με τη μορφή υπερύθρων κάμερας σε αυτοκίνητα λόγω του σημαντικά μειωμένου κόστους παραγωγής.

Εφαρμογές θερμικής απεικόνισης

Η υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της θερμοκρασίας των αντικειμένων (εάν η εκπομπή είναι γνωστή). Αυτό ονομάζεται θερμογραφία, ή στην περίπτωση πολύ καυτών αντικειμένων στο NIR ή ορατό ονομάζεται πυρομετρία. Η θερμογραφία (θερμική απεικόνιση) χρησιμοποιείται κυρίως σε στρατιωτικές και βιομηχανικές εφαρμογές, αλλά η τεχνολογία φτάνει στη δημόσια αγορά με τη μορφή υπερύθρων κάμερας σε αυτοκίνητα λόγω του σημαντικά μειωμένου κόστους παραγωγής.

Οι θερμογραφικές κάμερες ανιχνεύουν την ακτινοβολία στην υπέρυθρη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (περίπου 9.000-14.000 νανόμετρα ή 9-14 μm) και παράγουν εικόνες αυτής της ακτινοβολίας. Δεδομένου ότι η υπέρυθρη ακτινοβολία εκπέμπεται από όλα τα αντικείμενα που βασίζονται στις θερμοκρασίες τους, σύμφωνα με τον νόμο περί ακτινοβολίας μαύρου σώματος, η θερμογραφία καθιστά δυνατή την «δείτε» το περιβάλλον κάποιου με ή χωρίς ορατό φωτισμό. Η ποσότητα ακτινοβολίας που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο αυξάνεται με τη θερμοκρασία, επομένως η θερμογραφία επιτρέπει σε κάποιον να βλέπει μεταβολές της θερμοκρασίας.

Υπερφασματική απεικόνιση

Μια υπερφασματική εικόνα είναι μια "εικόνα" που περιέχει συνεχή φάσμα μέσω ενός ευρέος φασματικού εύρους σε κάθε εικονοστοιχείο. Η υπερφασματική απεικόνιση κερδίζει σημασία στον τομέα της εφαρμοσμένης φασματοσκοπίας, ιδιαίτερα με φασματικές περιοχές NIR, SWIR, MWIR και LWIR. Οι τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν βιολογικές, ορυκτολογικές, άμυνας και βιομηχανικές μετρήσεις.

Η υπερφασματική εικόνα

Η θερμική υπερμεγέθη υπερφασματική απεικόνιση μπορεί να εκτελεστεί παρόμοια χρησιμοποιώντας μια θερμογραφική κάμερα, με τη θεμελιώδη διαφορά ότι κάθε εικονοστοιχείο περιέχει ένα πλήρες φάσμα LWIR. Κατά συνέπεια, η χημική ταυτοποίηση του αντικειμένου μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς ανάγκη για εξωτερική πηγή φωτός όπως ο ήλιος ή το φεγγάρι. Τέτοιες κάμερες εφαρμόζονται συνήθως για γεωλογικές μετρήσεις, υπαίθρια επιτήρηση και εφαρμογές UAV.

Θέρμανση

Η υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί πράγματι να χρησιμοποιηθεί ως σκόπιμη πηγή θέρμανσης σε διάφορες εφαρμογές. Αυτό οφείλεται κατά κύριο λόγο στην ικανότητα της ακτινοβολίας IR να μεταφέρει άμεσα θερμότητα σε αντικείμενα ή επιφάνειες χωρίς να θερμαίνει σημαντικά τον περιβάλλοντα αέρα. Η υπέρυθρη ακτινοβολία μπορεί πράγματι να χρησιμοποιηθεί ως σκόπιμη πηγή θέρμανσης σε διάφορες εφαρμογές. Αυτό οφείλεται κατά κύριο λόγο στην ικανότητα της ακτινοβολίας IR να μεταφέρει άμεσα θερμότητα σε αντικείμενα ή επιφάνειες χωρίς να θερμαίνει σημαντικά τον περιβάλλοντα αέρα.

Η πηγή θέρμανσης

Η υπέρυθρη ακτινοβολία χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες διαδικασίες βιομηχανικής θέρμανσης. Για παράδειγμα, στην κατασκευή, οι λαμπτήρες IR ή τα πάνελ χρησιμοποιούνται συχνά για τη θερμότητα υλικών, όπως πλαστικά, μέταλλα ή επικαλύψεις, για σκλήρυνση, ξήρανση ή σχηματισμό. Η ακτινοβολία IR μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια και να κατευθύνεται, επιτρέποντας την αποτελεσματική και ταχεία θέρμανση σε συγκεκριμένες περιοχές.