I. Наиболее распространенная схема подразделения инфракрасного излучения.

Одна из распространенных схем подразделения инфракрасного (ИК) излучения основана на диапазоне длин волн. ИК-спектр обычно делится на следующие области:

Ближний инфракрасный (ИК) диапазон:Диапазон длин волн в этом диапазоне составляет приблизительно от 700 нанометров (нм) до 1,4 микрометров (мкм). ИК-излучение часто используется в дистанционном зондировании и волоконно-оптической телекоммуникации из-за низких потерь на затухание в среде из диоксида кремния (кремнезема). Усилители изображения чувствительны к этой области спектра; примерами являются приборы ночного видения, такие как очки ночного видения. Ближнеинфракрасная спектроскопия — еще одно распространенное применение.

Коротковолновое инфракрасное излучение (SWIR):Также известный как «коротковолновый инфракрасный диапазон» или «SWIR», он простирается примерно от 1,4 мкм до 3 мкм. Излучение SWIR широко используется в системах визуализации, наблюдения и спектроскопии.

Средневолновое инфракрасное излучение (MWIR):Средневолновый инфракрасный диапазон охватывает приблизительно от 3 мкм до 8 мкм. Этот диапазон часто используется в тепловизионных системах, системах наведения в военных целях и системах обнаружения газов.

Длинноволновое инфракрасное излучение (ДВИК):Длинноволновый инфракрасный диапазон охватывает длины волн от примерно 8 мкм до 15 мкм. Он широко используется в тепловизионной технике, системах ночного видения и бесконтактных измерениях температуры.

Дальний инфракрасный диапазон (ДИК):Этот диапазон длин волн составляет приблизительно от 15 мкм до 1 миллиметра (мм). ИК-излучение часто используется в астрономии, дистанционном зондировании и некоторых медицинских приложениях.

диаграмма диапазона длин волн

Ближний инфракрасный (NIR) и коротковолновый инфракрасный (SWIR) диапазоны вместе иногда называют «отраженным инфракрасным излучением», тогда как средний ближний инфракрасный (MWIR) и длинноволновый инфракрасный (LWIR) диапазоны иногда называют «тепловым инфракрасным излучением».

二、Применение инфракрасного излучения

прибор ночного видения

Инфракрасное (ИК) излучение играет решающую роль в приборах ночного видения, позволяя обнаруживать и визуализировать объекты в условиях низкой освещенности или темноты. Традиционные приборы ночного видения с усилением изображения, такие как очки ночного видения или монокуляры, усиливают окружающий свет, включая любое присутствующее ИК-излучение. В этих устройствах используется фотокатод для преобразования поступающих фотонов, включая ИК-фотоны, в электроны. Затем электроны ускоряются и усиливаются для создания видимого изображения. Инфракрасные осветители, излучающие ИК-свет, часто интегрируются в эти устройства для повышения видимости в полной темноте или в условиях низкой освещенности, когда окружающего ИК-излучения недостаточно.

Условия низкой освещенности

Термография

Инфракрасное излучение можно использовать для дистанционного определения температуры объектов (если известен коэффициент излучения). Это называется термографией, а в случае очень горячих объектов в ближнем инфракрасном или видимом диапазоне — пирометрией. Термография (тепловизионная съемка) в основном используется в военных и промышленных целях, но благодаря значительному снижению себестоимости производства эта технология выходит на рынок в виде инфракрасных камер, устанавливаемых на автомобили.

Применение тепловизионной съемки

Инфракрасное излучение можно использовать для дистанционного определения температуры объектов (если известен коэффициент излучения). Это называется термографией, а в случае очень горячих объектов в ближнем инфракрасном или видимом диапазоне — пирометрией. Термография (тепловизионная съемка) в основном используется в военных и промышленных целях, но благодаря значительному снижению себестоимости производства эта технология выходит на рынок в виде инфракрасных камер, устанавливаемых на автомобили.

Тепловизионные камеры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (примерно 9000–14000 нанометров или 9–14 мкм) и создают изображения этого излучения. Поскольку инфракрасное излучение испускается всеми объектами в зависимости от их температуры, согласно закону излучения черного тела, термография позволяет «видеть» окружающую среду как с видимым, так и с невидимым освещением. Количество излучения, испускаемого объектом, увеличивается с температурой, поэтому термография позволяет наблюдать изменения температуры.

Гиперспектральная визуализация

Гиперспектральное изображение — это «картинка», содержащая непрерывный спектр в широком спектральном диапазоне для каждого пикселя. Гиперспектральная визуализация приобретает все большее значение в области прикладной спектроскопии, особенно в ближнем инфракрасном (NIR), коротковолновом инфракрасном (SWIR), средневолновом инфракрасном (MWIR) и длинноволновом инфракрасном (LWIR) диапазонах спектра. Типичные области применения включают биологические, минералогические, оборонные и промышленные измерения.

Гиперспектральное изображение

Аналогичным образом, тепловизионную гиперспектральную съемку в дальнем инфракрасном диапазоне можно выполнить с помощью термографической камеры, с той принципиальной разницей, что каждый пиксель содержит полный спектр длинноволнового инфракрасного излучения. Следовательно, химическую идентификацию объекта можно провести без необходимости использования внешнего источника света, такого как Солнце или Луна. Такие камеры обычно применяются для геологических измерений, наблюдения за окружающей средой и в беспилотных летательных аппаратах.

Обогрев

Инфракрасное (ИК) излучение действительно может использоваться в качестве целенаправленного источника тепла в различных областях применения. Это объясняется, прежде всего, способностью ИК-излучения напрямую передавать тепло объектам или поверхностям, не нагревая при этом значительно окружающий воздух. Инфракрасное (ИК) излучение действительно может использоваться в качестве целенаправленного источника тепла в различных областях применения. Это объясняется, прежде всего, способностью ИК-излучения напрямую передавать тепло объектам или поверхностям, не нагревая при этом значительно окружающий воздух.

Источник тепла

Инфракрасное излучение широко используется в различных промышленных процессах нагрева. Например, в производстве ИК-лампы или панели часто применяются для нагрева материалов, таких как пластмассы, металлы или покрытия, в целях отверждения, сушки или формования. ИК-излучение можно точно контролировать и направлять, что позволяет эффективно и быстро нагревать определенные участки.