一、Обычно используемая схема подразделения инфракрасного излучения

Одна из широко используемых схем разделения инфракрасного (ИК) излучения основана на диапазоне длин волн. ИК-спектр обычно разделяют на следующие области:

Ближний инфракрасный диапазон (NIR):Длина волны этой области варьируется от примерно 700 нанометров (нм) до 1,4 микрометра (мкм). БИК-излучение часто используется в дистанционном зондировании и оптоволоконной телекоммуникации из-за низких потерь затухания в среде SiO2-стекла (кремнезема). Усилители изображения чувствительны к этой области спектра; примеры включают устройства ночного видения, такие как очки ночного видения. Еще одним распространенным применением является спектроскопия ближнего инфракрасного диапазона.

Коротковолновое инфракрасное излучение (SWIR):Также известная как «коротковолновая инфракрасная область» или «SWIR», она простирается от 1,4 до 3 мкм. SWIR-излучение обычно используется в приложениях визуализации, наблюдения и спектроскопии.

Средневолновой инфракрасный (MWIR):Область MWIR охватывает примерно от 3 мкм до 8 мкм. Этот диапазон часто используется в тепловизионных системах, системах военного наведения и системах обнаружения газа.

Длинноволновое инфракрасное излучение (LWIR):Область LWIR охватывает длины волн от 8 до 15 мкм. Он обычно используется в тепловизионных системах, системах ночного видения и бесконтактных измерениях температуры.

Дальний инфракрасный (FIR):Длина волны этой области составляет примерно от 15 мкм до 1 миллиметра (мм). FIR-излучение часто используется в астрономии, дистанционном зондировании и некоторых медицинских приложениях.

Диаграмма диапазона длин волн

NIR и SWIR вместе иногда называют «отраженным инфракрасным излучением», тогда как MWIR и LWIR иногда называют «тепловым инфракрасным излучением».

二、Применение инфракрасного излучения

Ночное видение

Инфракрасное излучение (ИК) играет решающую роль в оборудовании ночного видения, позволяя обнаруживать и визуализировать объекты в условиях низкой освещенности или темноты. Традиционные устройства ночного видения с усилением изображения, такие как очки ночного видения или монокуляры, усиливают окружающий свет, включая любое присутствующее ИК-излучение. Эти устройства используют фотокатод для преобразования поступающих фотонов, включая ИК-фотоны, в электроны. Затем электроны ускоряются и усиливаются, создавая видимое изображение. Инфракрасные осветители, излучающие ИК-излучение, часто интегрируются в эти устройства для улучшения видимости в полной темноте или в условиях низкой освещенности, когда окружающее ИК-излучение недостаточно.

Условия низкой освещенности

Термография

Инфракрасное излучение можно использовать для дистанционного определения температуры объектов (если известна излучательная способность). Это называется термографией, а в случае очень горячих объектов в ближнем ИК-диапазоне или в видимом диапазоне — пирометрией. Термография (тепловидение) в основном используется в военных и промышленных целях, но благодаря значительному снижению производственных затрат эта технология выходит на общественный рынок в виде инфракрасных камер на автомобилях.

Приложения для тепловидения

Инфракрасное излучение можно использовать для дистанционного определения температуры объектов (если известна излучательная способность). Это называется термографией, а в случае очень горячих объектов в ближнем ИК-диапазоне или в видимом диапазоне — пирометрией. Термография (тепловидение) в основном используется в военных и промышленных целях, но благодаря значительному снижению производственных затрат эта технология выходит на общественный рынок в виде инфракрасных камер на автомобилях.

Термографические камеры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра (примерно 9 000–14 000 нанометров или 9–14 мкм) и создают изображения этого излучения. Поскольку инфракрасное излучение излучается всеми объектами в зависимости от их температуры, в соответствии с законом излучения черного тела, термография позволяет «видеть» окружающую среду с видимым освещением или без него. Количество радиации, испускаемой объектом, увеличивается с температурой, поэтому термография позволяет видеть изменения температуры.

Гиперспектральная визуализация

Гиперспектральное изображение — это «картинка», содержащая непрерывный спектр в широком спектральном диапазоне в каждом пикселе. Гиперспектральная визуализация приобретает все большее значение в области прикладной спектроскопии, особенно в спектральных областях NIR, SWIR, MWIR и LWIR. Типичные области применения включают биологические, минералогические, оборонные и промышленные измерения.

Гиперспектральное изображение

Тепловизионную гиперспектральную визуализацию можно аналогичным образом выполнить с помощью термографической камеры, с той фундаментальной разницей, что каждый пиксель содержит полный LWIR-спектр. Следовательно, химическая идентификация объекта может быть выполнена без необходимости использования внешнего источника света, такого как Солнце или Луна. Такие камеры обычно применяются для геологических измерений, наружного наблюдения и применения БПЛА.

Обогрев

Инфракрасное (ИК) излучение действительно может использоваться в качестве целенаправленного источника тепла в различных приложениях. В первую очередь это связано со способностью ИК-излучения напрямую передавать тепло предметам или поверхностям без существенного нагревания окружающего воздуха. Инфракрасное (ИК) излучение действительно может использоваться в качестве целенаправленного источника тепла в различных приложениях. В первую очередь это связано со способностью ИК-излучения напрямую передавать тепло предметам или поверхностям без существенного нагревания окружающего воздуха.

Источник отопления

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