一、โครงร่างการแบ่งย่อยที่ใช้กันทั่วไปของอินฟราเรด

รูปแบบการแบ่งย่อยหนึ่งของรังสีอินฟราเรด (IR) ที่ใช้กันทั่วไปจะขึ้นอยู่กับช่วงความยาวคลื่น โดยทั่วไปสเปกตรัม IR จะแบ่งออกเป็นภูมิภาคต่างๆ ดังต่อไปนี้:

อินฟราเรดใกล้ (NIR):บริเวณนี้มีความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณ 700 นาโนเมตร (นาโนเมตร) ถึง 1.4 ไมโครเมตร (ไมโครเมตร) รังสี NIR มักใช้ในการสำรวจระยะไกล การสื่อสารโทรคมนาคมแบบไฟเบอร์ออปติก เนื่องจากมีการสูญเสียการลดทอนต่ำในตัวกลางแก้ว SiO2 (ซิลิกา) ตัวเพิ่มความเข้มของภาพมีความไวต่อพื้นที่ของสเปกตรัมนี้ ตัวอย่างได้แก่ อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน เช่น แว่นตามองกลางคืน สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดใกล้เป็นอีกวิธีหนึ่งที่ใช้กันทั่วไป

อินฟราเรดความยาวคลื่นสั้น (SWIR):เรียกอีกอย่างว่าบริเวณ “อินฟราเรดคลื่นสั้น” หรือ “SWIR” โดยขยายจากประมาณ 1.4 ไมโครเมตรเป็น 3 ไมโครเมตร รังสี SWIR มักใช้ในการถ่ายภาพ การเฝ้าระวัง และการประยุกต์ใช้สเปกโทรสโกปี

อินฟราเรดความยาวคลื่นกลาง (MWIR):ภูมิภาค MWIR ครอบคลุมตั้งแต่ประมาณ 3 μm ถึง 8 μm ช่วงนี้มักใช้ในการถ่ายภาพความร้อน การกำหนดเป้าหมายทางทหาร และระบบตรวจจับก๊าซ

อินฟราเรดความยาวคลื่นยาว (LWIR):บริเวณ LWIR ครอบคลุมความยาวคลื่นตั้งแต่ประมาณ 8 μm ถึง 15 μm โดยทั่วไปจะใช้ในการถ่ายภาพความร้อน ระบบการมองเห็นตอนกลางคืน และการวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส

อินฟราเรดไกล (FIR):บริเวณนี้ขยายจากความยาวคลื่นประมาณ 15 μm ถึง 1 มิลลิเมตร (มม.) รังสี FIR มักใช้ในทางดาราศาสตร์ การสำรวจระยะไกล และการประยุกต์ทางการแพทย์บางอย่าง

แผนภาพช่วงความยาวคลื่น

NIR และ SWIR บางครั้งเรียกว่า "อินฟราเรดสะท้อน" ในขณะที่ MWIR และ LWIR บางครั้งเรียกว่า "อินฟราเรดความร้อน"

二、การประยุกต์ใช้อินฟราเรด

การมองเห็นตอนกลางคืน

อินฟราเรด (IR) มีบทบาทสำคัญในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน ทำให้สามารถตรวจจับและแสดงภาพของวัตถุในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อยหรือมืดได้ อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนแบบเพิ่มความเข้มข้นของภาพแบบดั้งเดิม เช่น แว่นมองกลางคืนหรือกล้องตาเดียว จะขยายแสงโดยรอบที่มีอยู่ รวมถึงรังสีอินฟราเรดใดๆ ที่มีอยู่ด้วย อุปกรณ์เหล่านี้ใช้โฟโตแคโทดเพื่อแปลงโฟตอนที่เข้ามา รวมทั้งโฟตอน IR ให้เป็นอิเล็กตรอน จากนั้นอิเล็กตรอนจะถูกเร่งและขยายเพื่อสร้างภาพที่มองเห็นได้ ไฟส่องสว่างอินฟราเรดซึ่งปล่อยแสง IR มักถูกรวมไว้ในอุปกรณ์เหล่านี้เพื่อเพิ่มการมองเห็นในที่มืดสนิทหรือในสภาพแสงน้อยที่รังสี IR โดยรอบไม่เพียงพอ

สภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย

เทอร์โมกราฟฟี

สามารถใช้รังสีอินฟราเรดเพื่อระบุอุณหภูมิของวัตถุจากระยะไกลได้ (หากทราบการแผ่รังสี) สิ่งนี้เรียกว่าการถ่ายภาพความร้อน หรือในกรณีของวัตถุที่ร้อนจัดใน NIR หรือที่มองเห็นได้ เรียกว่า ไพโรเมทรี การถ่ายภาพความร้อน (การถ่ายภาพความร้อน) ส่วนใหญ่จะใช้ในการใช้งานทางการทหารและอุตสาหกรรม แต่เทคโนโลยีกำลังเข้าสู่ตลาดสาธารณะในรูปแบบของกล้องอินฟราเรดในรถยนต์ เนื่องจากต้นทุนการผลิตลดลงอย่างมาก

แอพพลิเคชั่นถ่ายภาพความร้อน

สามารถใช้รังสีอินฟราเรดเพื่อระบุอุณหภูมิของวัตถุจากระยะไกลได้ (หากทราบการแผ่รังสี) สิ่งนี้เรียกว่าการถ่ายภาพความร้อน หรือในกรณีของวัตถุที่ร้อนจัดใน NIR หรือที่มองเห็นได้ เรียกว่า ไพโรเมทรี การถ่ายภาพความร้อน (การถ่ายภาพความร้อน) ส่วนใหญ่จะใช้ในการใช้งานทางการทหารและอุตสาหกรรม แต่เทคโนโลยีกำลังเข้าสู่ตลาดสาธารณะในรูปแบบของกล้องอินฟราเรดในรถยนต์ เนื่องจากต้นทุนการผลิตลดลงอย่างมาก

กล้องถ่ายภาพความร้อนจะตรวจจับรังสีในช่วงอินฟราเรดของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (ประมาณ 9,000–14,000 นาโนเมตรหรือ 9–14 ไมโครเมตร) และสร้างภาพของการแผ่รังสีนั้น เนื่องจากรังสีอินฟราเรดถูกปล่อยออกมาจากวัตถุทุกชนิดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของวัตถุนั้น ตามกฎหมายการแผ่รังสีวัตถุดำ เทอร์โมกราฟฟีจึงทำให้สามารถ "มองเห็น" สภาพแวดล้อมของตนเองโดยมีหรือไม่มีแสงสว่างที่มองเห็นได้ ปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ดังนั้นการถ่ายภาพด้วยความร้อนจึงทำให้สามารถมองเห็นความแปรผันของอุณหภูมิได้

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

ภาพไฮเปอร์สเปกตรัมคือ "ภาพ" ที่มีสเปกตรัมต่อเนื่องผ่านช่วงสเปกตรัมกว้างในแต่ละพิกเซล การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมกำลังได้รับความสำคัญในด้านสเปกโทรสโกปีประยุกต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับบริเวณสเปกตรัม NIR, SWIR, MWIR และ LWIR การใช้งานทั่วไปได้แก่การวัดทางชีววิทยา แร่วิทยา การป้องกัน และทางอุตสาหกรรม

ภาพไฮเปอร์สเปกตรัม

การถ่ายภาพไฮเปอร์สเปกตรัมอินฟราเรดความร้อนสามารถทำได้เช่นเดียวกันโดยใช้กล้องถ่ายภาพความร้อน โดยมีความแตกต่างพื้นฐานที่แต่ละพิกเซลมีสเปกตรัม LWIR แบบเต็ม ด้วยเหตุนี้ การระบุสารเคมีของวัตถุจึงสามารถดำเนินการได้โดยไม่ต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงภายนอก เช่น ดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ โดยทั่วไปกล้องดังกล่าวจะนำไปใช้กับการวัดทางธรณีวิทยา การเฝ้าระวังกลางแจ้ง และการใช้งาน UAV

เครื่องทำความร้อน

การแผ่รังสีอินฟราเรด (IR) สามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนโดยเจตนาในการใช้งานต่างๆ ได้อย่างแท้จริง สาเหตุหลักมาจากความสามารถของรังสีอินฟราเรดในการถ่ายเทความร้อนไปยังวัตถุหรือพื้นผิวโดยตรงโดยไม่ทำให้อากาศโดยรอบร้อนมากนัก การแผ่รังสีอินฟราเรด (IR) สามารถใช้เป็นแหล่งความร้อนโดยเจตนาในการใช้งานต่างๆ ได้อย่างแท้จริง สาเหตุหลักมาจากความสามารถของรังสีอินฟราเรดในการถ่ายเทความร้อนไปยังวัตถุหรือพื้นผิวโดยตรงโดยไม่ทำให้อากาศโดยรอบร้อนมากนัก

แหล่งความร้อน

รังสีอินฟราเรดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในกระบวนการทำความร้อนทางอุตสาหกรรมต่างๆ ตัวอย่างเช่น ในการผลิต หลอดไฟ IR หรือแผงมักใช้เพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุ เช่น พลาสติก โลหะ หรือสารเคลือบ เพื่อวัตถุประสงค์ในการบ่ม ทำให้แห้ง หรือการขึ้นรูป สามารถควบคุมและกำหนดทิศทางการแผ่รังสีอินฟราเรดได้อย่างแม่นยำ ช่วยให้ทำความร้อนในพื้นที่เฉพาะได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว