I. Schéma de subdivision couramment utilisé pour l'infrarouge

Un schéma de subdivision couramment utilisé pour le rayonnement infrarouge (IR) est basé sur la gamme de longueurs d'onde. Le spectre IR est généralement divisé dans les régions suivantes :

Proche infrarouge (NIR):Cette région spectrale s'étend d'environ 700 nanomètres (nm) à 1,4 micromètre (μm). Le rayonnement NIR est fréquemment utilisé en télédétection et en télécommunications par fibre optique en raison de sa faible atténuation dans le verre de silice (SiO₂). Les intensificateurs d'image sont sensibles à cette partie du spectre ; on peut citer comme exemples les dispositifs de vision nocturne tels que les lunettes de vision nocturne. La spectroscopie proche infrarouge est une autre application courante.

Infrarouge à ondes courtes (SWIR):Également connue sous le nom d’« infrarouge à ondes courtes » ou « SWIR », cette région s’étend d’environ 1,4 μm à 3 μm. Le rayonnement SWIR est couramment utilisé dans les applications d’imagerie, de surveillance et de spectroscopie.

Infrarouge à ondes moyennes (MWIR):La région MWIR s'étend approximativement de 3 μm à 8 μm. Cette gamme est fréquemment utilisée en imagerie thermique, en ciblage militaire et dans les systèmes de détection de gaz.

Infrarouge à grande longueur d'onde (LWIR):La région LWIR couvre les longueurs d'onde comprises entre 8 μm et 15 μm environ. Elle est couramment utilisée en imagerie thermique, dans les systèmes de vision nocturne et pour les mesures de température sans contact.

Infrarouge lointain (FIR):Cette région s'étend d'environ 15 μm à 1 millimètre (mm) de longueur d'onde. Le rayonnement infrarouge lointain est souvent utilisé en astronomie, en télédétection et dans certaines applications médicales.

Diagramme de gamme de longueurs d'onde

On appelle parfois ensemble les spectres NIR et SWIR « infrarouge réfléchi », tandis que les spectres MWIR et LWIR sont parfois désignés sous le terme « infrarouge thermique ».

二、Applications de l’infrarouge

vision nocturne

L'infrarouge (IR) joue un rôle crucial dans les équipements de vision nocturne, permettant la détection et la visualisation d'objets dans des environnements peu éclairés ou obscurs. Les dispositifs de vision nocturne à intensification d'image classiques, tels que les lunettes ou les monoculaires de vision nocturne, amplifient la lumière ambiante disponible, y compris le rayonnement infrarouge présent. Ces dispositifs utilisent une photocathode pour convertir les photons incidents, notamment les photons IR, en électrons. Ces électrons sont ensuite accélérés et amplifiés pour créer une image visible. Des illuminateurs infrarouges, qui émettent de la lumière IR, sont souvent intégrés à ces dispositifs pour améliorer la visibilité dans l'obscurité totale ou en conditions de faible luminosité, lorsque le rayonnement infrarouge ambiant est insuffisant.

environnement peu éclairé

thermographie

Le rayonnement infrarouge permet de déterminer à distance la température des objets (à condition de connaître leur émissivité). On parle alors de thermographie, ou de pyrométrie pour les objets très chauds dans le proche infrarouge ou le visible. La thermographie (imagerie thermique) est principalement utilisée dans les applications militaires et industrielles, mais cette technologie se démocratise grâce à la baisse significative des coûts de production, notamment avec les caméras infrarouges embarquées dans les voitures.

Applications d'imagerie thermique

Le rayonnement infrarouge permet de déterminer à distance la température des objets (à condition de connaître leur émissivité). On parle alors de thermographie, ou de pyrométrie pour les objets très chauds dans le proche infrarouge ou le visible. La thermographie (imagerie thermique) est principalement utilisée dans les applications militaires et industrielles, mais cette technologie se démocratise grâce à la baisse significative des coûts de production, notamment avec les caméras infrarouges embarquées dans les voitures.

Les caméras thermographiques détectent le rayonnement infrarouge (entre 9 000 et 14 000 nanomètres environ, soit 9 à 14 µm) et produisent des images de ce rayonnement. Puisque tout objet émet un rayonnement infrarouge en fonction de sa température, conformément à la loi du rayonnement du corps noir, la thermographie permet de visualiser son environnement, avec ou sans éclairage visible. L'intensité du rayonnement émis par un objet augmentant avec sa température, la thermographie permet ainsi de percevoir les variations de température.

Imagerie hyperspectrale

Une image hyperspectrale est une représentation visuelle contenant un spectre continu sur une large gamme spectrale pour chaque pixel. L'imagerie hyperspectrale prend une importance croissante en spectroscopie appliquée, notamment dans les régions spectrales NIR, SWIR, MWIR et LWIR. Ses applications typiques incluent les mesures biologiques, minéralogiques, de défense et industrielles.

L'image hyperspectrale

L'imagerie hyperspectrale infrarouge thermique peut être réalisée de la même manière à l'aide d'une caméra thermographique, la différence fondamentale étant que chaque pixel contient un spectre LWIR complet. Par conséquent, l'identification chimique de l'objet peut être effectuée sans avoir recours à une source de lumière externe telle que le soleil ou la lune. Ces caméras sont généralement utilisées pour les mesures géologiques, la surveillance extérieure et les applications de drones.

Chauffage

Le rayonnement infrarouge (IR) peut effectivement être utilisé comme source de chauffage contrôlée dans diverses applications. Ceci est principalement dû à sa capacité à transférer directement la chaleur aux objets ou aux surfaces sans chauffer significativement l'air ambiant.

La source de chauffage

Le rayonnement infrarouge est largement utilisé dans divers procédés de chauffage industriels. Par exemple, dans le secteur manufacturier, des lampes ou des panneaux infrarouges sont fréquemment employés pour chauffer des matériaux tels que les plastiques, les métaux ou les revêtements, à des fins de polymérisation, de séchage ou de mise en forme. Le rayonnement infrarouge peut être contrôlé et dirigé avec précision, permettant ainsi un chauffage efficace et rapide de zones spécifiques.