I. Schema di suddivisione comunemente utilizzato dell'infrarosso

Uno schema di suddivisione comunemente utilizzato per la radiazione infrarossa (IR) si basa sull'intervallo di lunghezze d'onda. Lo spettro IR è generalmente suddiviso nelle seguenti regioni:

Infrarosso vicino (NIR):Questa regione spettrale ha una lunghezza d'onda che va da circa 700 nanometri (nm) a 1,4 micrometri (μm). La radiazione NIR è spesso utilizzata nel telerilevamento e nelle telecomunicazioni in fibra ottica grazie alle basse perdite per attenuazione nel mezzo vetroso di SiO2 (silice). Gli intensificatori di immagine sono sensibili a questa zona dello spettro; un esempio sono i dispositivi per la visione notturna, come i visori notturni. La spettroscopia nel vicino infrarosso è un'altra applicazione comune.

Infrarosso a lunghezza d'onda corta (SWIR):Conosciuta anche come regione "infrarosso a onde corte" o "SWIR", si estende da circa 1,4 μm a 3 μm. La radiazione SWIR è comunemente utilizzata in applicazioni di imaging, sorveglianza e spettroscopia.

Infrarosso a media lunghezza d'onda (MWIR):La regione MWIR si estende approssimativamente da 3 μm a 8 μm. Questo intervallo viene spesso utilizzato nell'imaging termico, nel puntamento militare e nei sistemi di rilevamento dei gas.

Infrarosso a lunghezza d'onda lunga (LWIR):La regione LWIR copre lunghezze d'onda da circa 8 μm a 15 μm. Viene comunemente utilizzata nella termografia, nei sistemi di visione notturna e nelle misurazioni di 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 è spesso utilizzata in astronomia, telerilevamento e in alcune applicazioni mediche.

Diagramma della gamma di lunghezze d'onda

La combinazione di NIR e SWIR viene talvolta definita "infrarosso riflesso", mentre MWIR e LWIR viene talvolta indicata come "infrarosso termico".

二、Applicazioni degli infrarossi

visione notturna

La radiazione infrarossa (IR) svolge un ruolo cruciale nei dispositivi 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 a intensificazione d'immagine, come occhiali o monocoli, amplificano la luce ambientale disponibile, inclusa l'eventuale radiazione infrarossa 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 infrarossa ambientale è insufficiente.

ambiente con scarsa illuminazione

Termografia

La radiazione infrarossa può essere utilizzata per determinare a distanza la temperatura degli oggetti (se se ne conosce l'emissività). Questa tecnica è chiamata termografia, oppure, nel caso di oggetti molto caldi nel vicino infrarosso o nella luce visibile, pirometria. La termografia (imaging termico) è utilizzata principalmente in applicazioni militari e industriali, ma la tecnologia si sta diffondendo anche al grande pubblico, ad esempio con le telecamere a infrarossi montate sulle automobili, grazie alla notevole riduzione dei costi di produzione.

applicazioni di termografia

La radiazione infrarossa può essere utilizzata per determinare a distanza la temperatura degli oggetti (se se ne conosce l'emissività). Questa tecnica è chiamata termografia, oppure, nel caso di oggetti molto caldi nel vicino infrarosso o nella luce visibile, pirometria. La termografia (imaging termico) è utilizzata principalmente in applicazioni militari e industriali, ma la tecnologia si sta diffondendo anche al grande pubblico, ad esempio con le telecamere a infrarossi montate sulle automobili, grazie alla notevole riduzione dei costi di produzione.

Le termocamere rilevano le radiazioni nella gamma infrarossa dello spettro elettromagnetico (circa 9.000-14.000 nanometri o 9-14 μm) e producono immagini di tali radiazioni. Poiché la radiazione infrarossa viene emessa da tutti gli oggetti in base alla loro temperatura, secondo la legge di radiazione del corpo nero, la termografia permette di "vedere" l'ambiente circostante con o senza illuminazione visibile. La quantità di radiazione emessa da un oggetto aumenta con la temperatura, pertanto la termografia consente di visualizzare le variazioni di temperatura.

Immagini iperspettrali

Un'immagine iperspettrale è una "immagine" che contiene uno spettro continuo attraverso un ampio intervallo spettrale per ogni pixel. L'imaging iperspettrale sta acquisendo importanza nel campo della spettroscopia applicata, in particolare nelle regioni spettrali NIR, SWIR, MWIR e LWIR. Le applicazioni tipiche includono misurazioni biologiche, mineralogiche, di difesa e industriali.

L'immagine iperspettrale

L'imaging iperspettrale a infrarossi termici può essere eseguito in modo analogo utilizzando una termocamera, con la differenza fondamentale che ogni pixel contiene uno spettro LWIR completo. Di conseguenza, l'identificazione chimica dell'oggetto può essere effettuata senza la necessità di una sorgente luminosa esterna come il Sole o la Luna. Tali termocamere sono tipicamente utilizzate per misurazioni geologiche, sorveglianza esterna e applicazioni con droni.

Riscaldamento

La radiazione infrarossa (IR) può effettivamente essere utilizzata come fonte di riscaldamento mirata in diverse applicazioni. Ciò è dovuto principalmente alla capacità della radiazione IR di trasferire direttamente il calore a oggetti o superfici senza riscaldare significativamente l'aria circostante. La radiazione infrarossa (IR) può effettivamente essere utilizzata come fonte di riscaldamento mirata in diverse applicazioni. Ciò è dovuto principalmente alla capacità della radiazione IR di trasferire direttamente il calore a oggetti o superfici senza riscaldare significativamente l'aria circostante.

La fonte di riscaldamento

La radiazione infrarossa è ampiamente utilizzata in diversi processi di riscaldamento industriale. Ad esempio, nella produzione, lampade o pannelli a infrarossi vengono spesso impiegati per riscaldare materiali come plastica, metalli o rivestimenti, per scopi di polimerizzazione, essiccazione o formatura. La radiazione infrarossa può essere controllata e direzionata con precisione, consentendo un riscaldamento efficiente e rapido in aree specifiche.