Yleisesti käytetty infrapunajakojärjestelmä

Yksi yleisesti käytetty infrapunasäteilyn (IR) jako perustuu aallonpituusalueeseen. IR-spektri jaetaan yleensä seuraaviin alueisiin:

Lähi-infrapuna (NIR):Tämä alue vaihtelee aallonpituudeltaan noin 700 nanometristä (nm) 1,4 mikrometriin (μm). Lähi-infrapunasäteilyä käytetään usein kaukokartoituksessa ja valokuitutietoliikenteessä, koska SiO2-lasi (piidioksidi) -materiaalissa on pieniä vaimennushäviöitä. Kuvanvahvistimet ovat herkkiä tälle spektrin alueelle; esimerkkejä ovat yönäkölaitteet, kuten yönäkölasit. Lähi-infrapunaspektroskopia on toinen yleinen sovellus.

Lyhytaallonpituinen infrapuna (SWIR):Se tunnetaan myös nimellä "lyhytaaltoinfrapuna" tai "SWIR", ja sen aallonpituus on noin 1,4 μm - 3 μm. SWIR-säteilyä käytetään yleisesti kuvantamis-, valvonta- ja spektroskopiasovelluksissa.

Keskiaallonpituinen infrapuna (MWIR):MWIR-alue kattaa noin 3 μm:n ja 8 μm:n välisen alueen. Tätä aluetta käytetään usein lämpökuvauksessa, sotilaskohdistuksessa ja kaasunilmaisinjärjestelmissä.

Pitkäaaltoinen infrapuna (LWIR):LWIR-alue kattaa aallonpituudet noin 8 μm:stä 15 μm:iin. Sitä käytetään yleisesti lämpökuvauksessa, pimeänäköjärjestelmissä ja kosketuksettomissa lämpötilamittauksissa.

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

Aallonpituusalueen kaavio

Lähi-infrapunaa ja SWIR:iä yhdessä kutsutaan joskus "heijastuneeksi infrapunaksi", kun taas MWIR:iä ja LWIR:iä kutsutaan joskus "lämpöinfrapunaksi".

二、Infrapunasovellukset

Yönäkö

Infrapuna (IR) on ratkaisevassa roolissa yönäkölaitteissa, sillä se mahdollistaa kohteiden havaitsemisen ja visualisoinnin hämärässä tai pimeässä. Perinteiset kuvanvahvistavat yönäkölaitteet, kuten pimeänäkölasit tai kiikarit, vahvistavat käytettävissä olevaa ympäristön valoa, mukaan lukien kaiken läsnä olevan infrapunasäteilyn. Nämä laitteet käyttävät fotokatodia muuntaakseen tulevat fotonit, mukaan lukien infrapunafotonit, elektroneiksi. Elektronit kiihdytetään ja vahvistetaan sitten näkyvän kuvan luomiseksi. Näihin laitteisiin on usein integroitu infrapunavalaisimia, jotka lähettävät infrapunavaloa parantamaan näkyvyyttä täydellisessä pimeydessä tai hämärässä, kun ympäröivä infrapunasäteily on riittämätöntä.

Hämäräinen ympäristö

Termografia

Infrapunasäteilyä voidaan käyttää esineiden lämpötilan etämäärittämiseen (jos emissiivisyys tunnetaan). Tätä kutsutaan termografiaksi tai erittäin kuumien esineiden tapauksessa lähi-infrapuna-alueella tai näkyvällä alueella sitä kutsutaan pyrometriaksi. Termografiaa (lämpökuvausta) käytetään pääasiassa sotilas- ja teollisuussovelluksissa, mutta teknologia on tulossa myös julkisille markkinoille autojen infrapunakameroiden muodossa huomattavasti alentuneiden tuotantokustannusten ansiosta.

Lämpökuvaussovellukset

Infrapunasäteilyä voidaan käyttää esineiden lämpötilan etämäärittämiseen (jos emissiivisyys tunnetaan). Tätä kutsutaan termografiaksi tai erittäin kuumien esineiden tapauksessa lähi-infrapuna-alueella tai näkyvällä alueella sitä kutsutaan pyrometriaksi. Termografiaa (lämpökuvausta) käytetään pääasiassa sotilas- ja teollisuussovelluksissa, mutta teknologia on tulossa myös julkisille markkinoille autojen infrapunakameroiden muodossa huomattavasti alentuneiden tuotantokustannusten ansiosta.

Lämpökamerat havaitsevat säteilyä sähkömagneettisen spektrin infrapuna-alueella (noin 9 000–14 000 nanometriä tai 9–14 μm) ja tuottavat kuvia tästä säteilystä. Koska kaikki kappaleet lähettävät infrapunasäteilyä lämpötilansa perusteella, mustan kappaleen säteilylain mukaan termografia mahdollistaa ympäristön "näkemisen" näkyvän valaistuksen kanssa tai ilman. Kohteen lähettämän säteilyn määrä kasvaa lämpötilan noustessa, joten termografian avulla voidaan nähdä lämpötilan vaihteluita.

Hyperspektrikuvaus

Hyperspektrikuva on "kuva", joka sisältää jatkuvan spektrin laajalla spektrialueella jokaisessa pikselissä. Hyperspektrikuvantamisesta on tulossa yhä tärkeämpää sovelletun spektroskopian alalla, erityisesti NIR-, SWIR-, MWIR- ja LWIR-spektrialueilla. Tyypillisiä sovelluksia ovat biologiset, mineralogiset, puolustus- ja teollisuusmittaukset.

Hyperspektrikuva

Lämpöinfrapunahyperspektrikuvaus voidaan suorittaa samalla tavalla lämpökameralla, mutta sillä perustavanlaatuisella erolla, että jokainen pikseli sisältää täyden LWIR-spektrin. Näin ollen kohteen kemiallinen tunnistus voidaan suorittaa ilman ulkoista valonlähdettä, kuten aurinkoa tai kuuta. Tällaisia ​​kameroita käytetään tyypillisesti geologisiin mittauksiin, ulkovalvontaan ja miehittämättömien ilma-alusten sovelluksiin.

Lämmitys

Infrapunasäteilyä (IR) voidaan todellakin käyttää tarkoituksellisena lämmönlähteenä erilaisissa sovelluksissa. Tämä johtuu pääasiassa IR-säteilyn kyvystä siirtää lämpöä suoraan esineisiin tai pintoihin lämmittämättä merkittävästi ympäröivää ilmaa. Infrapunasäteilyä (IR) voidaan todellakin käyttää tarkoituksellisena lämmönlähteenä erilaisissa sovelluksissa. Tämä johtuu ensisijaisesti IR-säteilyn kyvystä siirtää lämpöä suoraan esineisiin tai pintoihin lämmittämättä merkittävästi ympäröivää ilmaa.

Lämmönlähde

Infrapunasäteilyä käytetään laajalti erilaisissa teollisissa lämmitysprosesseissa. Esimerkiksi teollisuudessa infrapunalamppuja tai -paneeleja käytetään usein materiaalien, kuten muovien, metallien tai pinnoitteiden, lämmittämiseen kovettumista, kuivausta tai muovausta varten. Infrapunasäteilyä voidaan ohjata ja suunnata tarkasti, mikä mahdollistaa tehokkaan ja nopean lämmityksen tietyillä alueilla.