一、Powszechnie używany schemat podziału podczerwieni

Jednym z powszechnie stosowanych schematów podziału promieniowania podczerwonego (IR) jest podział oparty na zakresie długości fal. Widmo IR dzieli się zazwyczaj na następujące obszary:

Bliska podczerwień (NIR):Ten zakres obejmuje długość fali od około 700 nanometrów (nm) do 1,4 mikrometra (μm). Promieniowanie bliskiej podczerwieni (NIR) jest często wykorzystywane w teledetekcji i telekomunikacji światłowodowej ze względu na niskie straty tłumienia w szkle SiO₂ (krzemionce). Wzmacniacze obrazu są wrażliwe na ten zakres widma; przykładami są urządzenia noktowizyjne, takie jak gogle noktowizyjne. Spektroskopia bliskiej podczerwieni to kolejne powszechne zastosowanie.

Krótkofalowa podczerwień (SWIR):Obszar ten, znany również jako „podczerwień krótkofalowa” lub „SWIR”, rozciąga się od około 1,4 μm do 3 μm. Promieniowanie SWIR jest powszechnie wykorzystywane w obrazowaniu, nadzorze i spektroskopii.

Podczerwień średniofalowa (MWIR):Zakres średniofalowej podczerwieni (MWIR) rozciąga się od około 3 μm do 8 μm. Ten zakres jest często wykorzystywany w systemach obrazowania termicznego, namierzania celów wojskowych i wykrywania gazów.

Długofalowa podczerwień (LWIR):Obszar LWIR obejmuje długości fal od około 8 μm do 15 μm. Jest powszechnie stosowany w obrazowaniu termicznym, systemach noktowizyjnych i bezkontaktowych pomiarach temperatury.

Daleka podczerwień (FIR):Obszar ten rozciąga się od około 15 μm do 1 milimetra (mm) długości fali. Promieniowanie FIR jest często wykorzystywane w astronomii, teledetekcji i niektórych zastosowaniach medycznych.

Diagram zakresu długości fali

Promieniowanie NIR i SWIR łącznie nazywane jest czasem „odbitą podczerwienią”, natomiast MWIR i LWIR określane są czasem mianem „podczerwieni termicznej”.

二, Zastosowania podczerwieni

Widzenie nocne

Podczerwień (IR) odgrywa kluczową rolę w urządzeniach noktowizyjnych, umożliwiając wykrywanie i wizualizację obiektów w warunkach słabego oświetlenia lub ciemności. Tradycyjne noktowizory ze wzmocnieniem obrazu, takie jak gogle noktowizyjne czy monokulary, wzmacniają dostępne światło otoczenia, w tym wszelkie obecne promieniowanie podczerwone. Urządzenia te wykorzystują fotokatodę do konwersji padających fotonów, w tym fotonów podczerwonych, na elektrony. Elektrony są następnie przyspieszane i wzmacniane, tworząc widzialny obraz. Oświetlacze podczerwieni, emitujące światło podczerwone, są często zintegrowane z tymi urządzeniami w celu poprawy widoczności w całkowitej ciemności lub w warunkach słabego oświetlenia, gdzie promieniowanie podczerwone otoczenia jest niewystarczające.

Środowisko o słabym oświetleniu

Termografia

Promieniowanie podczerwone może być wykorzystywane do zdalnego określania temperatury obiektów (o ile znana jest emisyjność). Nazywa się to termografią, a w przypadku bardzo gorących obiektów w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR) lub widzialnym – pirometrią. Termografia (obrazowanie termiczne) jest wykorzystywana głównie w zastosowaniach wojskowych i przemysłowych, ale technologia ta trafia na rynek publiczny w postaci kamer na podczerwień montowanych w samochodach ze względu na znacznie niższe koszty produkcji.

Zastosowania obrazowania termicznego

Promieniowanie podczerwone może być wykorzystywane do zdalnego określania temperatury obiektów (o ile znana jest emisyjność). Nazywa się to termografią, a w przypadku bardzo gorących obiektów w zakresie bliskiej podczerwieni (NIR) lub widzialnym – pirometrią. Termografia (obrazowanie termiczne) jest wykorzystywana głównie w zastosowaniach wojskowych i przemysłowych, ale technologia ta trafia na rynek publiczny w postaci kamer na podczerwień montowanych w samochodach ze względu na znacznie niższe koszty produkcji.

Kamery termowizyjne wykrywają promieniowanie w zakresie podczerwieni widma elektromagnetycznego (około 9000–14 000 nanometrów lub 9–14 μm) i generują obrazy tego promieniowania. Ponieważ promieniowanie podczerwone jest emitowane przez wszystkie obiekty w zależności od ich temperatury, zgodnie z prawem promieniowania ciała doskonale czarnego, termografia umożliwia „widzenie” otoczenia z oświetleniem widzialnym lub bez niego. Ilość promieniowania emitowanego przez obiekt rośnie wraz z temperaturą, dlatego termografia pozwala dostrzec zmiany temperatury.

Obrazowanie hiperspektralne

Obraz hiperspektralny to „obraz” zawierający ciągłe widmo w szerokim zakresie widmowym w każdym pikselu. Obrazowanie hiperspektralne zyskuje na znaczeniu w dziedzinie spektroskopii stosowanej, szczególnie w obszarach NIR, SWIR, MWIR i LWIR. Typowe zastosowania obejmują pomiary biologiczne, mineralogiczne, obronne i przemysłowe.

Obraz hiperspektralny

Hiperspektralne obrazowanie termiczne w podczerwieni można wykonać w podobny sposób za pomocą kamery termograficznej, z tą zasadniczą różnicą, że każdy piksel zawiera pełne widmo LWIR. W rezultacie identyfikacja chemiczna obiektu może być przeprowadzona bez potrzeby zewnętrznego źródła światła, takiego jak Słońce czy Księżyc. Takie kamery są zazwyczaj stosowane do pomiarów geologicznych, obserwacji na zewnątrz oraz w zastosowaniach bezzałogowych statków powietrznych (UAV).

Ogrzewanie

Promieniowanie podczerwone (IR) może być rzeczywiście wykorzystywane jako celowe źródło ciepła w różnych zastosowaniach. Wynika to przede wszystkim ze zdolności promieniowania podczerwonego do bezpośredniego przekazywania ciepła do obiektów lub powierzchni bez znaczącego nagrzewania otaczającego powietrza. Promieniowanie podczerwone (IR) może być rzeczywiście wykorzystywane jako celowe źródło ciepła w różnych zastosowaniach. Wynika to przede wszystkim ze zdolności promieniowania podczerwonego do bezpośredniego przekazywania ciepła do obiektów lub powierzchni bez znaczącego nagrzewania otaczającego powietrza.

Źródło ciepła

Promieniowanie podczerwone jest szeroko stosowane w różnych przemysłowych procesach grzewczych. Na przykład, w produkcji, lampy lub panele IR są często wykorzystywane do nagrzewania materiałów, takich jak tworzywa sztuczne, metale lub powłoki, w celu utwardzania, suszenia lub formowania. Promieniowanie IR można precyzyjnie kontrolować i ukierunkowywać, co pozwala na wydajne i szybkie nagrzewanie określonych obszarów.