一、 Tavaliselt kasutatav infrapuna alajaotusskeem

Üks tavaliselt kasutatav infrapunakiirguse (IR) alajaotusskeem põhineb lainepikkuste vahemikus. IR-spekter jaguneb üldiselt järgmisteks piirkondadeks:

Lähi-infrapuna (NIR):Selle piirkonna lainepikkus on ligikaudu 700 nanomeetrit (nm) kuni 1,4 mikromeetrini (μm). NIR-kiirgust kasutatakse sageli kaugseires, fiiberoptilises telekommunikatsioonis, kuna SiO2-klaasi (ränidioksiid) keskkonnas on nõrgenemiskadusid väikesed. Pildivõimendid on selle spektriala suhtes tundlikud; näidete hulka kuuluvad öövaatlusseadmed, nagu öövaatlusprillid. Lähis-infrapuna spektroskoopia on veel üks levinud rakendus.

Lühilainepikkusega infrapuna (SWIR):Tuntud ka kui "lühilaine infrapuna" või "SWIR" piirkond, ulatub umbes 1,4 μm kuni 3 μm. SWIR-kiirgust kasutatakse tavaliselt pildistamise, seire ja spektroskoopia rakendustes.

Kesklainepikkusega infrapuna (MWIR):MWIR-i piirkond ulatub umbes 3 μm kuni 8 μm. Seda vahemikku kasutatakse sageli termopildistamise, sõjalise sihtimise ja gaasituvastussüsteemide puhul.

Pika lainepikkusega infrapuna (LWIR):LWIR-piirkond hõlmab lainepikkusi umbes 8 μm kuni 15 μm. Seda kasutatakse tavaliselt termopildistamisel, öise nägemise süsteemides ja kontaktivaba temperatuuri mõõtmisel.

Kaug-infrapuna (FIR):Selle piirkonna lainepikkus on ligikaudu 15 μm kuni 1 millimeeter (mm). FIR-kiirgust kasutatakse sageli astronoomias, kaugseires ja teatud meditsiinilistes rakendustes.

Lainepikkuse vahemiku diagramm

NIR-i ja SWIR-i koos nimetatakse mõnikord "peegeldunud infrapunaseks", samas kui MWIR-i ja LWIR-i nimetatakse mõnikord "termiliseks infrapunaseks".

二、Infrapuna rakendused

Öine nägemine

Infrapuna (IR) mängib öövaatlusseadmetes üliolulist rolli, võimaldades tuvastada ja visualiseerida objekte vähese valgusega või pimedas keskkonnas. Traditsioonilised kujutise intensiivistamisega öise nägemise seadmed, nagu öövaatlusprillid või monoklid, võimendavad saadaolevat ümbritsevat valgust, sealhulgas olemasolevat infrapunakiirgust. Need seadmed kasutavad sissetulevate footonite, sealhulgas IR-footonite, elektronideks teisendamiseks fotokatoodi. Seejärel elektrone kiirendatakse ja võimendatakse, et luua nähtav pilt. Infrapunavalgustid, mis kiirgavad infrapunavalgust, on sageli nendesse seadmetesse integreeritud, et parandada nähtavust täielikus pimeduses või vähese valgusega tingimustes, kus ümbritsevast infrapunakiirgusest ei piisa.

Vähe valgustatud keskkond

Termograafia

Infrapunakiirgust saab kasutada objektide temperatuuri kaugmääramiseks (kui kiirgusvõime on teada). Seda nimetatakse termograafiaks või väga kuumade objektide puhul NIR-is või nähtavateks nimetatakse seda püromeetriaks. Termograafiat (termilist pildistamist) kasutatakse peamiselt sõjalistes ja tööstuslikes rakendustes, kuid tehnoloogia on jõudmas avalikule turule autode infrapunakaamerate näol tänu oluliselt vähenenud tootmiskuludele.

Termilise pildistamise rakendused

Infrapunakiirgust saab kasutada objektide temperatuuri kaugmääramiseks (kui kiirgusvõime on teada). Seda nimetatakse termograafiaks või väga kuumade objektide puhul NIR-is või nähtavateks nimetatakse seda püromeetriaks. Termograafiat (termilist pildistamist) kasutatakse peamiselt sõjalistes ja tööstuslikes rakendustes, kuid tehnoloogia on jõudmas avalikule turule autode infrapunakaamerate näol tänu oluliselt vähenenud tootmiskuludele.

Termograafilised kaamerad tuvastavad kiirguse elektromagnetilise spektri infrapunavahemikus (ligikaudu 9000–14 000 nanomeetrit ehk 9–14 μm) ja toodavad sellest kiirgusest pilte. Kuna infrapunakiirgust kiirgavad kõik objektid vastavalt nende temperatuuridele, siis vastavalt musta keha kiirgusseadusele võimaldab termograafia "näha" oma keskkonda nii nähtava valgustusega kui ka ilma. Objekti kiirgava kiirguse hulk suureneb koos temperatuuriga, seetõttu võimaldab termograafia näha temperatuuri kõikumisi.

Hüperspektraalne pildistamine

Hüperspektraalne kujutis on "pilt", mis sisaldab pidevat spektrit laias spektrivahemikus iga piksli juures. Hüperspektraalne pildistamine muutub rakendusliku spektroskoopia valdkonnas üha olulisemaks, eriti NIR, SWIR, MWIR ja LWIR spektripiirkondadega. Tüüpilised rakendused hõlmavad bioloogilisi, mineraloogilisi, kaitse- ja tööstuslikke mõõtmisi.

Hüperspektraalne pilt

Termo-infrapuna hüperspektraalset pildistamist saab sarnaselt teostada termograafilise kaameraga, selle põhimõttelise erinevusega, et iga piksel sisaldab täielikku LWIR-spektrit. Järelikult saab objekti keemilist identifitseerimist teostada ilma välise valgusallika, näiteks Päikese või Kuu, vajaduseta. Selliseid kaameraid kasutatakse tavaliselt geoloogiliste mõõtmiste, välisseire ja UAV rakenduste jaoks.

Küte

Infrapunakiirgust (IR) saab tõepoolest kasutada tahtliku kütteallikana erinevates rakendustes. Selle põhjuseks on eelkõige IR-kiirguse võime soojust otse objektidele või pindadele üle kanda ilma ümbritsevat õhku oluliselt soojendamata. Infrapunakiirgust (IR) saab tõepoolest kasutada tahtliku kütteallikana erinevates rakendustes. Selle põhjuseks on eelkõige IR-kiirguse võime soojust otse objektidele või pindadele üle kanda ilma ümbritsevat õhku oluliselt soojendamata.

Kütteallikas

Infrapunakiirgust kasutatakse laialdaselt erinevates tööstuslikes kütteprotsessides. Näiteks tootmises kasutatakse IR-lampe või paneele sageli materjalide, näiteks plastide, metallide või pinnakatete kuumutamiseks kõvendamise, kuivatamise või vormimise eesmärgil. IR-kiirgust saab täpselt juhtida ja suunata, võimaldades konkreetsetes piirkondades tõhusat ja kiiret kuumutamist.