一、Schema di suddivisione degli infrarossi comunemente utilizzato

Uno schema di suddivisione comunemente utilizzato della radiazione infrarossa (IR) si basa sulla gamma di lunghezze d'onda. Lo spettro IR è generalmente suddiviso nelle seguenti regioni:

Vicino infrarosso (NIR):Questa regione varia da circa 700 nanometri (nm) a 1,4 micrometri (μm) di lunghezza d'onda. La radiazione NIR viene spesso utilizzata nel telerilevamento e nelle telecomunicazioni in fibra ottica a causa delle basse perdite di attenuazione nel mezzo di vetro SiO2 (silice). Gli intensificatori di immagine sono sensibili a quest'area dello spettro; gli esempi includono dispositivi per la visione notturna come gli occhiali per la visione notturna. La spettroscopia nel vicino infrarosso è un'altra applicazione comune.

Infrarossi a onde corte (SWIR):Conosciuta anche come regione degli “infrarossi a onde corte” o “SWIR”, si estende da circa 1,4 μm a 3 μm. La radiazione SWIR è comunemente utilizzata nelle applicazioni di imaging, sorveglianza e spettroscopia.

Infrarossi a lunghezza d'onda media (MWIR):La regione MWIR si estende da circa 3 μm a 8 μm. Questa gamma viene spesso utilizzata nei sistemi di imaging termico, di puntamento militare e di rilevamento di gas.

Infrarossi a lunghezza d'onda lunga (LWIR):La regione LWIR copre lunghezze d'onda da circa 8 μm a 15 μm. È comunemente utilizzato nella termografia, nei sistemi di visione notturna e nelle misurazioni della temperatura senza contatto.

Infrarosso lontano (FIR):Questa regione si estende da circa 15 μm a 1 millimetro (mm) di lunghezza d'onda. La radiazione FIR viene spesso utilizzata in astronomia, telerilevamento e alcune applicazioni mediche.

Diagramma della gamma di lunghezze d'onda

NIR e SWIR insieme vengono talvolta definiti “infrarossi riflessi”, mentre MWIR e LWIR vengono talvolta definiti “infrarossi termici”.

二、Applicazioni degli infrarossi

Visione notturna

Gli infrarossi (IR) svolgono un ruolo cruciale nelle apparecchiature per la visione notturna, consentendo il rilevamento e la visualizzazione di oggetti in ambienti scarsamente illuminati o bui. I tradizionali dispositivi per la visione notturna con intensificazione dell'immagine, come occhiali per la visione notturna o monocoli, amplificano la luce ambientale disponibile, inclusa l'eventuale radiazione IR presente. Questi dispositivi utilizzano un fotocatodo per convertire i fotoni in arrivo, compresi i fotoni IR, in elettroni. Gli elettroni vengono quindi accelerati e amplificati per creare un'immagine visibile. Gli illuminatori a infrarossi, che emettono luce IR, sono spesso integrati in questi dispositivi per migliorare la visibilità in completa oscurità o in condizioni di scarsa illuminazione dove la radiazione IR ambientale è insufficiente.

Ambiente con scarsa illuminazione

Termografia

La radiazione infrarossa può essere utilizzata per determinare a distanza la temperatura degli oggetti (se l'emissività è nota). Questa si chiama termografia, o nel caso di oggetti molto caldi nel NIR o visibili si chiama pirometria. La termografia (immagine termica) viene utilizzata principalmente in applicazioni militari e industriali, ma la tecnologia sta raggiungendo il mercato pubblico sotto forma di telecamere a infrarossi installate sulle automobili grazie ai costi di produzione notevolmente ridotti.

Applicazioni di imaging termico

La radiazione infrarossa può essere utilizzata per determinare a distanza la temperatura degli oggetti (se l'emissività è nota). Questa si chiama termografia, o nel caso di oggetti molto caldi nel NIR o visibili si chiama pirometria. La termografia (immagine termica) viene utilizzata principalmente in applicazioni militari e industriali, ma la tecnologia sta raggiungendo il mercato pubblico sotto forma di telecamere a infrarossi installate sulle automobili grazie ai costi di produzione notevolmente ridotti.

Le termocamere rilevano le radiazioni nella gamma degli infrarossi dello spettro elettromagnetico (circa 9.000–14.000 nanometri o 9–14 μm) e producono immagini di tale radiazione. Poiché la radiazione infrarossa viene emessa da tutti gli oggetti in base alla loro temperatura, secondo la legge sulla radiazione del corpo nero, la termografia rende possibile “vedere” il proprio ambiente con o senza illuminazione visibile. La quantità di radiazione emessa da un oggetto aumenta con la temperatura, quindi la termografia permette di vedere le variazioni di temperatura.

Immagini iperspettrali

Un'immagine iperspettrale è una "immagine" contenente uno spettro continuo attraverso un'ampia gamma spettrale in ciascun pixel. L'imaging iperspettrale sta acquisendo importanza nel campo della spettroscopia applicata, in particolare con le regioni spettrali NIR, SWIR, MWIR e LWIR. Le applicazioni tipiche includono misurazioni biologiche, mineralogiche, di difesa e industriali.

L'immagine iperspettrale

L'imaging iperspettrale nell'infrarosso termico può essere eseguito in modo simile utilizzando una fotocamera termografica, con la differenza fondamentale che ogni pixel contiene uno spettro LWIR completo. Di conseguenza, l'identificazione chimica dell'oggetto può essere eseguita senza la necessità di una fonte di luce esterna come il Sole o la Luna. Tali telecamere vengono generalmente utilizzate per misurazioni geologiche, sorveglianza esterna e applicazioni UAV.

Riscaldamento

La radiazione infrarossa (IR) può infatti essere utilizzata come fonte di riscaldamento deliberata in varie applicazioni. Ciò è dovuto principalmente alla capacità delle radiazioni IR di trasferire direttamente il calore a oggetti o superfici senza riscaldare in modo significativo l'aria circostante. La radiazione infrarossa (IR) può infatti essere utilizzata come fonte di riscaldamento deliberata in varie applicazioni. Ciò è dovuto principalmente alla capacità delle radiazioni IR di trasferire direttamente il calore a oggetti o superfici senza riscaldare in modo significativo l'aria circostante.

La fonte di riscaldamento

La radiazione infrarossa è ampiamente utilizzata in vari processi di riscaldamento industriale. Ad esempio, nel settore manifatturiero, le lampade o i pannelli IR vengono spesso utilizzati per riscaldare materiali, come plastica, metalli o rivestimenti, per scopi di polimerizzazione, essiccazione o formatura. La radiazione IR può essere controllata e direzionata con precisione, consentendo un riscaldamento efficiente e rapido in aree specifiche.