一、סכימת חלוקה נפוצה של אינפרא אדום

סכמת חלוקה נפוצה אחת של קרינת אינפרא אדום (IR) מבוססת על טווח אורכי הגל. ספקטרום ה-IR מחולק בדרך כלל לאזורים הבאים:

אינפרא אדום קרוב (NIR):אזור זה נע בין כ-700 ננומטר (nm) ל-1.4 מיקרומטר (μm) באורך גל. קרינת NIR משמשת לעתים קרובות בחישה מרחוק ובתקשורת סיב אופטית בגלל הפסדי הנחתה נמוכים במדיום הזכוכית SiO2 (סיליקה). מגבירי תמונה רגישים לאזור זה של הספקטרום; דוגמאות לכך כוללות מכשירי ראיית לילה כגון משקפי ראיית לילה. ספקטרוסקופיית אינפרא אדום קרוב היא יישום נפוץ נוסף.

אינפרא אדום קצר גל (SWIR):קרינת SWIR, הידועה גם כאזור "אינפרא אדום קצר גל" או "SWIR", משתרעת בין כ-1.4 מיקרון ל-3 מיקרון. קרינת SWIR משמשת בדרך כלל ביישומי הדמיה, מעקב וספקטרוסקופיה.

אינפרא אדום באורך גל בינוני (MWIR):אזור ה-MWIR משתרע בין 3 מיקרון ל-8 מיקרון בקירוב. טווח זה משמש לעתים קרובות במערכות הדמיה תרמית, מיקוד צבאי וגילוי גז.

אינפרא אדום באורך גל ארוך (LWIR):אזור ה-LWIR מכסה אורכי גל של כ-8 מיקרומטר עד 15 מיקרומטר. הוא משמש בדרך כלל בהדמיה תרמית, מערכות ראיית לילה ומדידות טמפרטורה ללא מגע.

אינפרא אדום רחוק (FIR):אזור זה משתרע בין 15 מיקרומטר למילימטר (מ"מ) באורך גל. קרינת FIR משמשת לעתים קרובות באסטרונומיה, חישה מרחוק ויישומים רפואיים מסוימים.

דיאגרמת טווח אורכי גל

NIR ו-SWIR יחד מכונים לפעמים "אינפרא אדום מוחזר", בעוד ש-MWIR ו-LWIR מכונים לפעמים "אינפרא אדום תרמי".

二、יישומים של אינפרא אדום

ראיית לילה

אינפרא אדום (IR) ממלא תפקיד מכריע בציוד ראיית לילה, והוא מאפשר זיהוי והדמיה של עצמים בסביבות עם תאורה חלשה או חשוכות. מכשירי ראיית לילה מסורתיים להגברת תמונה, כגון משקפי ראיית לילה או משקפות חדות, מגבירים את אור הסביבה הזמין, כולל כל קרינת אינפרא אדום הקיימת. מכשירים אלה משתמשים בפוטוקתודה כדי להמיר פוטונים נכנסים, כולל פוטוני אינפרא אדום, לאלקטרונים. לאחר מכן האלקטרונים מואצים ומוגברים ליצירת תמונה נראית לעין. תאורת אינפרא אדום, הפולטים אור אינפרא אדום, משולבים לעתים קרובות במכשירים אלה כדי לשפר את הראות בחושך מוחלט או בתנאי תאורה חלשים שבהם קרינת אינפרא אדום סביבתית אינה מספיקה.

סביבת תאורה נמוכה

תרמוגרפיה

ניתן להשתמש בקרינה אינפרא אדומה כדי לקבוע מרחוק את הטמפרטורה של עצמים (אם עוצמת הפליטה ידועה). פעולה זו נקראת תרמוגרפיה, או במקרה של עצמים חמים מאוד בקרינה אינפרא אדומה או גלויים, היא נקראת פירומטריה. תרמוגרפיה (הדמיה תרמית) משמשת בעיקר ביישומים צבאיים ותעשייתיים, אך הטכנולוגיה מגיעה לשוק הציבורי בצורת מצלמות אינפרא אדומה על מכוניות עקב עלויות ייצור מופחתות מאוד.

יישומי הדמיה תרמית

ניתן להשתמש בקרינה אינפרא אדומה כדי לקבוע מרחוק את הטמפרטורה של עצמים (אם עוצמת הפליטה ידועה). פעולה זו נקראת תרמוגרפיה, או במקרה של עצמים חמים מאוד בקרינה אינפרא אדומה או גלויים, היא נקראת פירומטריה. תרמוגרפיה (הדמיה תרמית) משמשת בעיקר ביישומים צבאיים ותעשייתיים, אך הטכנולוגיה מגיעה לשוק הציבורי בצורת מצלמות אינפרא אדומה על מכוניות עקב עלויות ייצור מופחתות מאוד.

מצלמות תרמוגרפיות מזהות קרינה בטווח האינפרא אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי (בערך 9,000–14,000 ננומטר או 9–14 מיקרומטר) ויוצרות תמונות של קרינה זו. מכיוון שקרינה אינפרא אדום נפלטת מכל העצמים בהתבסס על הטמפרטורות שלהם, על פי חוק קרינת הגוף השחור, תרמוגרפיה מאפשרת "לראות" את הסביבה עם או בלי תאורה נראית. כמות הקרינה הנפלטת מעצם עולה עם הטמפרטורה, לכן תרמוגרפיה מאפשרת לראות שינויים בטמפרטורה.

הדמיה היפרספקטרלית

תמונה היפר-ספקטרלית היא "תמונה" המכילה ספקטרום רציף דרך טווח ספקטרלי רחב בכל פיקסל. דימות היפר-ספקטרלי צובר חשיבות בתחום הספקטרוסקופיה היישומית, במיוחד עם אזורים ספקטרליים של NIR, SWIR, MWIR ו-LWIR. יישומים אופייניים כוללים מדידות ביולוגיות, מינרלוגיות, ביטחוניות ותעשייתיות.

התמונה ההיפרספקטרלית

ניתן לבצע הדמיה היפרספקטרלית אינפרא-אדום תרמית באופן דומה באמצעות מצלמה תרמוגרפית, עם ההבדל המהותי שכל פיקסל מכיל ספקטרום LWIR מלא. כתוצאה מכך, ניתן לבצע זיהוי כימי של האובייקט ללא צורך במקור אור חיצוני כמו השמש או הירח. מצלמות כאלה משמשות בדרך כלל למדידות גיאולוגיות, מעקב חיצוני ויישומי כטב"מים.

הַסָקָה

קרינת אינפרא אדום (IR) אכן יכולה לשמש כמקור חימום מכוון ביישומים שונים. זאת בעיקר בשל יכולתה של קרינת ה-IR להעביר חום ישירות לעצמים או משטחים מבלי לחמם משמעותית את האוויר שמסביב. קרינת אינפרא אדום (IR) אכן יכולה לשמש כמקור חימום מכוון ביישומים שונים. זאת בעיקר בשל יכולתה של קרינת ה-IR להעביר חום ישירות לעצמים או משטחים מבלי לחמם משמעותית את האוויר שמסביב.

מקור החימום

קרינת אינפרא אדום נמצאת בשימוש נרחב בתהליכי חימום תעשייתיים שונים. לדוגמה, בייצור, מנורות או פאנלים של אינפרא אדום משמשים לעתים קרובות לחימום חומרים, כגון פלסטיק, מתכות או ציפויים, למטרות ריפוי, ייבוש או עיצוב. ניתן לשלוט ולכוון את קרינת האינפרא אדום במדויק, מה שמאפשר חימום יעיל ומהיר באזורים ספציפיים.