1, инфрақызыл сәулеленудің жиі қолданылатын бөлімшелік схемасы

Инфрақызыл (ИҚ) сәулеленудің кең таралған бір кіші схемасы толқын ұзындығы диапазонына негізделген. ИҚ спектрі әдетте келесі аймақтарға бөлінеді:

Жақын инфрақызыл (NIR):Бұл аймақ толқын ұзындығы бойынша шамамен 700 нанометрден (нм) 1,4 микрометрге (мкм) дейін өзгереді. NIR сәулеленуі SiO2 шыны (кремний диоксиді) ортасында әлсіреу шығындарының төмен болуына байланысты қашықтықтан зондтау, талшықты-оптикалық телекоммуникацияда жиі қолданылады. Кескінді күшейткіштер спектрдің осы аймағына сезімтал; мысалдарға түнгі көру құрылғылары, мысалы, түнгі көру көзілдірігі жатады. Жақын инфрақызыл спектроскопия тағы бір кең таралған қолданыс болып табылады.

Қысқа толқынды инфрақызыл (SWIR):«Қысқа толқынды инфрақызыл» немесе «SWIR» аймағы деп те аталады, ол шамамен 1,4 мкм-ден 3 мкм-ге дейін созылады. SWIR сәулеленуі көбінесе бейнелеу, бақылау және спектроскопия қолданбаларында қолданылады.

Орташа толқын ұзындығындағы инфрақызыл (MWIR):MWIR аймағы шамамен 3 мкм-ден 8 мкм-ге дейін созылады. Бұл диапазон жылулық бейнелеуде, әскери нысаналау және газды анықтау жүйелерінде жиі қолданылады.

Ұзын толқынды инфрақызыл (LWIR):LWIR аймағы шамамен 8 мкм-ден 15 мкм-ге дейінгі толқын ұзындықтарын қамтиды. Ол көбінесе жылулық бейнелеуде, түнгі көру жүйелерінде және жанаспайтын температураны өлшеуде қолданылады.

Алыс инфрақызыл (FIR):Бұл аймақ толқын ұзындығы бойынша шамамен 15 мкм-ден 1 миллиметрге (мм) дейін созылады. FIR сәулеленуі көбінесе астрономияда, қашықтықтан зондтауда және кейбір медициналық қолданбаларда қолданылады.

Толқын ұзындығы диапазонының диаграммасы

NIR және SWIR бірге кейде «шағылысқан инфрақызыл» деп аталады, ал MWIR және LWIR кейде «жылулық инфрақызыл» деп аталады.

二、Инфрақызыл қолданбалар

Түнгі көру

Инфрақызыл (ИҚ) түнгі көру жабдықтарында маңызды рөл атқарады, жарық аз немесе қараңғы ортадағы нысандарды анықтауға және визуализациялауға мүмкіндік береді. Түнгі көру көзілдірігі немесе монокуляр сияқты дәстүрлі кескінді күшейтетін түнгі көру құрылғылары кез келген ИҚ сәулеленуін қоса алғанда, қоршаған орта жарығын күшейтеді. Бұл құрылғылар кіретін фотондарды, соның ішінде ИҚ фотондарын электрондарға түрлендіру үшін фотокатодты пайдаланады. Содан кейін электрондар көрінетін кескін жасау үшін үдетіледі және күшейтіледі. Инфрақызыл сәуле шығаратын инфрақызыл сәулелендіргіштер көбінесе қоршаған ортаның ИҚ сәулеленуі жеткіліксіз болатын толық қараңғылықта немесе жарық аз жағдайларда көрінуді жақсарту үшін осы құрылғыларға біріктіріледі.

Жарық аз орта

Термография

Инфрақызыл сәулеленуді заттардың температурасын қашықтықтан анықтау үшін пайдалануға болады (егер сәулелену қабілеті белгілі болса). Бұл термография деп аталады, ал NIR-дегі немесе көрінетін өте ыстық заттар жағдайында пирометрия деп аталады. Термография (жылулық бейнелеу) негізінен әскери және өнеркәсіптік қолданбаларда қолданылады, бірақ өндіріс шығындарының айтарлықтай төмендеуіне байланысты технология автомобильдерге инфрақызыл камералар түрінде қоғамдық нарыққа шығуда.

Термиялық бейнелеуді қолдану

Инфрақызыл сәулеленуді заттардың температурасын қашықтықтан анықтау үшін пайдалануға болады (егер сәулелену қабілеті белгілі болса). Бұл термография деп аталады, ал NIR-дегі немесе көрінетін өте ыстық заттар жағдайында пирометрия деп аталады. Термография (жылулық бейнелеу) негізінен әскери және өнеркәсіптік қолданбаларда қолданылады, бірақ өндіріс шығындарының айтарлықтай төмендеуіне байланысты технология автомобильдерге инфрақызыл камералар түрінде қоғамдық нарыққа шығуда.

Термографиялық камералар электромагниттік спектрдің инфрақызыл диапазонындағы (шамамен 9000–14000 нанометр немесе 9–14 мкм) сәулеленуді анықтайды және сол сәулеленудің кескіндерін жасайды. Инфрақызыл сәулелену барлық нысандардан олардың температурасына байланысты шығарылатындықтан, қара дене сәулелену заңына сәйкес, термография қоршаған ортаны көрінетін жарықпен немесе жарықсыз «көруге» мүмкіндік береді. Нысан шығаратын сәулелену мөлшері температурамен артады, сондықтан термография температураның өзгеруін көруге мүмкіндік береді.

Гиперспектрлік бейнелеу

Гиперспектрлік кескін – әрбір пиксельде кең спектрлік диапазон арқылы үздіксіз спектрді қамтитын «сурет». Гиперспектрлік кескіндеу қолданбалы спектроскопия саласында, әсіресе NIR, SWIR, MWIR және LWIR спектрлік аймақтарында маңызды рөл атқарып келеді. Типтік қолданыстарға биологиялық, минералогиялық, қорғаныс және өнеркәсіптік өлшеулер жатады.

Гиперспектрлік кескін

Термиялық инфрақызыл гиперспектрлік бейнелеуді термографиялық камераны пайдаланып дәл осылай жасауға болады, оның негізгі айырмашылығы - әрбір пиксельде толық LWIR спектрі бар. Демек, нысанды химиялық анықтау Күн немесе Ай сияқты сыртқы жарық көзіне қажеттіліксіз жүзеге асырылуы мүмкін. Мұндай камералар әдетте геологиялық өлшеулер, сыртқы бақылау және ұшқышсыз ұшу аппараттарын қолдану үшін қолданылады.

Жылыту

Инфрақызыл (ИҚ) сәулеленуді әртүрлі қолданбаларда әдейі қыздыру көзі ретінде пайдалануға болады. Бұл, ең алдымен, ИҚ сәулеленуінің қоршаған ауаны айтарлықтай қыздырмай, жылуды заттарға немесе беттерге тікелей беру қабілетіне байланысты. Инфрақызыл (ИҚ) сәулеленуді әртүрлі қолданбаларда әдейі қыздыру көзі ретінде пайдалануға болады. Бұл, ең алдымен, ИҚ сәулеленуінің қоршаған ауаны айтарлықтай қыздырмай, жылуды заттарға немесе беттерге тікелей беру қабілетіне байланысты.

Жылыту көзі

Инфрақызыл сәулелену әртүрлі өнеркәсіптік қыздыру процестерінде кеңінен қолданылады. Мысалы, өндірісте инфрақызыл шамдар немесе панельдер көбінесе пластмассалар, металдар немесе жабындар сияқты материалдарды қатайту, кептіру немесе қалыптау мақсатында қыздыру үшін қолданылады. Инфрақызыл сәулеленуді дәл басқаруға және бағыттауға болады, бұл белгілі бір аймақтарды тиімді және жылдам қыздыруға мүмкіндік береді.