一、 Yleisesti käytetty infrapunaosaston alajakojärjestelmä

Yksi yleisesti käytetty infrapuna (IR) -säteilyn alajakojärjestelmä perustuu aallonpituusalueelle. IR -spektri on yleensä jaettu seuraaviin alueisiin:

Lähi-infrapuna (NIR):Tämä alue vaihtelee noin 700 nanometristä (NM) 1,4 mikrometriin (μM) aallonpituudella. NIR -säteilyä käytetään usein kaukokartoituksessa, kuituoptisessa televiestinnässä, koska SiO2 -lasi (piidioksidi) väliaineessa on alhaiset vaimennushäviöt. Kuvanvahvistimet ovat herkkiä tälle spektrialueelle; Esimerkkejä ovat Night Vision -laitteet, kuten Night Vision -salalaa. Lähi-infrapunaspektroskopia on toinen yleinen sovellus.

Lyhyt aallonpituuden infrapuna (SWIR):Se, joka tunnetaan myös nimellä ”lyhytaaltoinfrapuna” tai “SWIR” -alue, se ulottuu noin 1,4 μm: stä 3 μm: iin. SWIR -säteilyä käytetään yleensä kuvantamis-, valvonta- ja spektroskopiasovelluksissa.

Keski-aallonpituuden infrapuna (MWIR):MWIR -alue kattaa noin 3 μm - 8 μm. Tätä aluetta käytetään usein lämpökuvaus-, sotilaallisessa kohdistuksessa ja kaasun havaitsemisjärjestelmissä.

Pitkän aallonpituuden infrapuna (LWIR):LWIR -alue kattaa aallonpituudet noin 8 μm - 15 μm. Sitä käytetään yleisesti lämpökuvauksessa, yövisiojärjestelmissä ja kosketuksissa olevissa lämpötilan mittauksissa.

Far-infrapuna (FIR):Tämä alue ulottuu noin 15 μm: stä 1 millimetriin (mm) aallonpituudella. FIR -säteilyä käytetään usein tähtitieteessä, kaukokartoituksessa ja tietyissä lääketieteellisissä sovelluksissa.

Aallonpituusalue kaavio

NIR: tä ja Swiriä yhdessä kutsutaan toisinaan ”heijastuneeksi infrapunaksi”, kun taas MWIR: ää ja LWIR: tä kutsutaan joskus ”lämpöinfrapunaksi”.

二、 Infrapunasovellukset

Yökuva

Infrapuna (IR) on ratkaiseva rooli Night Vision -laitteissa, mikä mahdollistaa esineiden havaitsemisen ja visualisoinnin hämärässä tai tummissa ympäristöissä. Perinteiset kuvan tehostaminen Night Vision -laitteet, kuten Night Vision -lassit tai monokulaarit, vahvistavat käytettävissä olevaa ympäristön valoa, mukaan lukien kaikki läsnä olevat IR -säteilyt. Nämä laitteet käyttävät fotokatodia tulevien fotonien, mukaan lukien IR -fotonit, muuntamiseen elektroneiksi. Sitten elektronit kiihdytetään ja monistetaan näkyvän kuvan luomiseksi. Infrapunavalaisimet, jotka säteilevät IR-valoa, integroidaan usein näihin laitteisiin näkyvyyden parantamiseksi täydellisessä pimeydessä tai hämärässä olosuhteissa, joissa ympäristön IR-säteily ei ole riittävä.

Hämärä ympäristö

Termografia

Infrapunasäteilyä voidaan käyttää esineiden lämpötilan määrittämiseen etäyhteyden määrittämiseen (jos emissiokyky tunnetaan). Tätä kutsutaan termografiaksi tai NIR: n erittäin kuumien esineiden tapauksessa tai näkyväksi sitä kutsutaan pyrometriaksi. Termografiaa (lämpökuvaus) käytetään pääasiassa sotilas- ja teollisissa sovelluksissa, mutta tekniikka on päässyt julkisiin markkinoille autojen infrapunakameroiden muodossa, koska tuotantokustannukset vähenevät huomattavasti.

Lämpökuvaussovellukset

Infrapunasäteilyä voidaan käyttää esineiden lämpötilan määrittämiseen etäyhteyden määrittämiseen (jos emissiokyky tunnetaan). Tätä kutsutaan termografiaksi tai NIR: n erittäin kuumien esineiden tapauksessa tai näkyväksi sitä kutsutaan pyrometriaksi. Termografiaa (lämpökuvaus) käytetään pääasiassa sotilas- ja teollisissa sovelluksissa, mutta tekniikka on päässyt julkisiin markkinoille autojen infrapunakameroiden muodossa, koska tuotantokustannukset vähenevät huomattavasti.

Termografiset kamerat havaitsevat säteilyn sähkömagneettisen spektrin infrapuna -alueella (noin 9 000–14 000 nanometriä tai 9–14 μm) ja tuottavat kuvia kyseisestä säteilystä. Koska kaikki esineet lähettävät infrapunasäteilyn lämpötilojensa perusteella, mustan kehon säteilylain mukaan termografia mahdollistaa ympäristön "nähdä" näkyvän valaistuksen tai ilman sitä. Kohteen lähettämä säteilyn määrä kasvaa lämpötilan kanssa, joten lämpögrafia mahdollistaa lämpötilan vaihtelut.

Hyperspektrinen kuvantaminen

Hyperspektrinen kuva on ”kuva”, joka sisältää jatkuvaa spektriä laajan spektrialueen läpi jokaisessa pikselissä. Hyperspektrinen kuvantaminen on saavuttanut merkitystä sovelletun spektroskopian alalla erityisesti NIR-, SWIR-, MWIR- ja LWIR -spektrialueilla. Tyypillisiä sovelluksia ovat biologiset, mineralogiset, puolustus- ja teollisuusmittaukset.

Hyperspektrikuva

Lämpöinfrapuna -hyperspektrinen kuvantaminen voidaan suorittaa samalla tavalla termografisella kameralla, ja perustavanlaatuinen ero, että jokainen pikseli sisältää täydellisen LWIR -spektrin. Näin ollen esineen kemiallinen tunnistaminen voidaan suorittaa ilman ulkoista valonlähdettä, kuten aurinkoa tai kuu. Tällaisia ​​kameroita sovelletaan tyypillisesti geologisiin mittauksiin, ulkovalvontaan ja UAV -sovelluksiin.

Lämmitys

Infrapuna (IR) -säteilyä voidaan todellakin käyttää tarkoituksellisena lämmityslähteenä eri sovelluksissa. Tämä johtuu pääasiassa IR -säteilyn kyvystä siirtää lämpöä suoraan esineisiin tai pintoihin kuumentamatta merkittävästi ympäröivää ilmaa. Infrapuna (IR) -säteilyä voidaan todellakin käyttää tarkoituksellisena lämmityslähteenä eri sovelluksissa. Tämä johtuu pääasiassa IR -säteilyn kyvystä siirtää lämpöä suoraan esineisiin tai pintoihin kuumentamatta merkittävästi ympäröivää ilmaa.

Lämmityslähde

Infrapunasäteilyä käytetään laajasti erilaisissa teollisuuslämmitysprosesseissa. Esimerkiksi valmistuksessa IR -lamppuja tai paneeleja käytetään usein lämpömateriaaleihin, kuten muoveihin, metalleihin tai pinnoitteisiin, kovettamiseen, kuivaamiseen tai muotoiluun. IR -säteilyä voidaan valvoa ja ohjata tarkasti, mikä mahdollistaa tehokkaan ja nopean lämmityksen tietyillä alueilla.