一、طرح تقسیم فرعی مادون قرمز معمولا استفاده می شود

یکی از طرح های تقسیم فرعی پرتوهای مادون قرمز (IR) که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد، بر اساس محدوده طول موج است. طیف IR به طور کلی به مناطق زیر تقسیم می شود:

فروسرخ نزدیک (NIR):این ناحیه از حدود 700 نانومتر (nm) تا 1.4 میکرومتر (μm) در طول موج متغیر است. تشعشعات NIR اغلب در سنجش از دور، مخابرات فیبر نوری به دلیل تلفات کم در محیط شیشه ای SiO2 (سیلیکا) استفاده می شود. تشدید کننده های تصویر به این ناحیه از طیف حساس هستند. به عنوان مثال می توان به دستگاه های دید در شب مانند عینک دید در شب اشاره کرد. طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک یکی دیگر از کاربردهای رایج است.

مادون قرمز با طول موج کوتاه (SWIR):همچنین به عنوان منطقه "موج کوتاه مادون قرمز" یا "SWIR" شناخته می شود، از حدود 1.4 میکرومتر تا 3 میکرومتر گسترش می یابد. تابش SWIR معمولاً در برنامه های تصویربرداری، نظارت و طیف سنجی استفاده می شود.

مادون قرمز طول موج متوسط ​​(MWIR):ناحیه MWIR از حدود 3 میکرومتر تا 8 میکرومتر است. این برد اغلب در تصویربرداری حرارتی، هدف گیری نظامی و سیستم های تشخیص گاز استفاده می شود.

مادون قرمز با طول موج بلند (LWIR):منطقه LWIR طول موج هایی از حدود 8 میکرومتر تا 15 میکرومتر را پوشش می دهد. معمولاً در تصویربرداری حرارتی، سیستم های دید در شب و اندازه گیری دمای غیر تماسی استفاده می شود.

مادون قرمز دور (FIR):این ناحیه از حدود 15 میکرومتر تا 1 میلی متر (میلی متر) در طول موج گسترش می یابد. تشعشعات FIR اغلب در نجوم، سنجش از دور و برخی کاربردهای پزشکی استفاده می شود.

نمودار محدوده طول موج

NIR و SWIR با هم گاهی اوقات "مادون قرمز منعکس شده" نامیده می شوند، در حالی که MWIR و LWIR گاهی اوقات به عنوان "مادون قرمز حرارتی" نامیده می شوند.

二、کاربردهای مادون قرمز

دید در شب

مادون قرمز (IR) نقش مهمی در تجهیزات دید در شب ایفا می کند و امکان تشخیص و تجسم اشیاء را در محیط های کم نور یا تاریک فراهم می کند. دستگاه‌های دید در شب تشدید تصویر سنتی، مانند عینک دید در شب یا عینک‌های تک چشمی، نور موجود محیط، از جمله هرگونه تشعشع IR موجود را تقویت می‌کنند. این دستگاه ها از فوتوکاتد برای تبدیل فوتون های ورودی از جمله فوتون های IR به الکترون استفاده می کنند. سپس الکترون ها شتاب می گیرند و برای ایجاد یک تصویر قابل مشاهده تقویت می شوند. روشن‌کننده‌های مادون قرمز، که نور مادون قرمز ساطع می‌کنند، اغلب در این دستگاه‌ها ادغام می‌شوند تا دید را در تاریکی کامل یا شرایط کم نور که تابش IR محیط ناکافی است، افزایش دهند.

محیط کم نور

ترموگرافی

از تابش مادون قرمز می توان برای تعیین دمای اجسام از راه دور استفاده کرد (اگر میزان انتشار آن مشخص باشد). این ترموگرافی نامیده می شود، یا در مورد اجسام بسیار داغ در NIR یا قابل مشاهده به آن پیرومتری می گویند. ترموگرافی (تصویربرداری حرارتی) عمدتاً در کاربردهای نظامی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، اما این فناوری به دلیل کاهش بسیار هزینه های تولید، در قالب دوربین های مادون قرمز بر روی خودروها به بازار عمومی می رسد.

کاربردهای تصویربرداری حرارتی

از تابش مادون قرمز می توان برای تعیین دمای اجسام از راه دور استفاده کرد (اگر میزان انتشار آن مشخص باشد). این ترموگرافی نامیده می شود، یا در مورد اجسام بسیار داغ در NIR یا قابل مشاهده به آن پیرومتری می گویند. ترموگرافی (تصویربرداری حرارتی) عمدتاً در کاربردهای نظامی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد، اما این فناوری به دلیل کاهش بسیار هزینه های تولید، در قالب دوربین های مادون قرمز بر روی خودروها به بازار عمومی می رسد.

دوربین های ترموگرافی تشعشعات را در محدوده مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی (تقریباً 9000-14000 نانومتر یا 9-14 میکرومتر) تشخیص می دهند و تصاویری از آن تابش تولید می کنند. از آنجایی که تشعشعات فروسرخ از همه اجسام بر اساس دمای آنها ساطع می شود، طبق قانون تابش جسم سیاه، ترموگرافی امکان "دیدن" محیط خود را با یا بدون نور مرئی فراهم می کند. مقدار تابش ساطع شده توسط یک جسم با دما افزایش می یابد، بنابراین ترموگرافی به فرد اجازه می دهد تا تغییرات دما را ببیند.

تصویربرداری فراطیفی

یک تصویر ابرطیفی یک "تصویر" است که شامل طیف پیوسته در یک محدوده طیفی گسترده در هر پیکسل است. تصویربرداری فراطیفی در زمینه طیف‌سنجی کاربردی به ویژه با مناطق طیفی NIR، SWIR، MWIR و LWIR اهمیت پیدا می‌کند. کاربردهای معمولی شامل اندازه گیری های بیولوژیکی، کانی شناسی، دفاعی و صنعتی است.

تصویر فراطیفی

تصویربرداری فراطیفی مادون قرمز حرارتی را می توان به طور مشابه با استفاده از دوربین ترموگرافی انجام داد، با این تفاوت اساسی که هر پیکسل دارای یک طیف کامل LWIR است. در نتیجه، شناسایی شیمیایی شی را می توان بدون نیاز به منبع نور خارجی مانند خورشید یا ماه انجام داد. چنین دوربین هایی معمولاً برای اندازه گیری های زمین شناسی، نظارت در فضای باز و کاربردهای پهپاد استفاده می شوند.

گرمایش

تابش مادون قرمز (IR) در واقع می تواند به عنوان یک منبع گرمایش عمدی در کاربردهای مختلف استفاده شود. این در درجه اول به دلیل توانایی تابش IR برای انتقال مستقیم گرما به اجسام یا سطوح بدون گرم کردن قابل توجه هوای اطراف است. تابش مادون قرمز (IR) در واقع می تواند به عنوان یک منبع گرمایش عمدی در کاربردهای مختلف استفاده شود. این در درجه اول به دلیل توانایی تابش IR برای انتقال مستقیم گرما به اجسام یا سطوح بدون گرم کردن قابل توجه هوای اطراف است.

منبع گرمایش

اشعه مادون قرمز به طور گسترده ای در فرآیندهای مختلف گرمایش صنعتی استفاده می شود. به عنوان مثال، در تولید، لامپ‌ها یا پانل‌های IR اغلب برای گرم کردن مواد مانند پلاستیک، فلزات یا پوشش‌ها به منظور پخت، خشک کردن یا شکل‌دهی استفاده می‌شوند. تابش IR را می توان دقیقاً کنترل و هدایت کرد که امکان گرمایش کارآمد و سریع در مناطق خاص را فراهم می کند.