紅外線與紅外光源

紅外線的定義俗稱紅外光，是波長介乎微波與可見光之間的電磁波，波長在770納米至1毫米之間，是波長比紅光長的非可見光。覆蓋室溫下物體所發(fā)出的熱輻射的波段，透過云霧能力比可見光強(qiáng)，在通訊、探測、醫(yī)療、軍事等方面有廣泛的用途。紅外線的發(fā)現(xiàn)公元1666年發(fā)現(xiàn)光譜并測量出400nm～700nm是可見光的波長。1800年4月24日英國倫敦皇家學(xué)會發(fā)表太陽光在可見光譜的紅光之外還有一種不可見的延伸光譜，具有熱效應(yīng)。所使用的方法很簡單，用一支溫度計測量經(jīng)過棱鏡分光后的各色光線溫度，由紫到紅，發(fā)現(xiàn)溫度逐漸增加，可是當(dāng)溫度計放到紅光以外的部份，溫度仍持續(xù)上升，因而斷定有紅外線的存在。在紫外線的部份也做同樣的測試，但溫度并沒有增高的反應(yīng)。紫外線是1801年由RITTER用氯化銀感光劑所發(fā)現(xiàn)的。紅外線的分類物體通常會輻射出跨越不同波長的紅外線，但是偵測器的設(shè)計通常只能接收感到興趣的特定頻譜寬度以內(nèi)的輻射。一般使用者的分類是：近紅外線(NIR,IR-ADIN)波長在0.75－1.4微米，以水的吸收來定義，由于在二氧化硅玻璃中的低衰減率，通常使用在光纖通信中。在這個區(qū)域的波長對影像的增強(qiáng)非常敏銳。短波長紅外線(SWIR,IR-BDIN)波長在1.4－3微米，水的吸收在1,450納米顯著的增加。1,530至1,560納米是主導(dǎo)遠(yuǎn)距離通信的主要光譜區(qū)域。中波長紅外線(MWIR,IR-CDIN)也稱為中紅外線：波長在3－8微米。被動式的紅外線追熱導(dǎo)向?qū)椉夹g(shù)在設(shè)計上就是使用3－5微米波段的大氣窗口來工作，對飛機(jī)紅外線標(biāo)識的歸航，通常是針對飛機(jī)引擎排放的羽流。長波長紅外線(LWIR,IR-CDIN)波長8－15微米。這是"熱成像"的區(qū)域，在這個波段的傳感器不需要其他的光或外部熱源，例如太陽、月球或紅外燈，就可以獲得完整的熱排放量的被動影像。遠(yuǎn)紅外線(FIR)波長15－1,000微米，遠(yuǎn)紅外線有較強(qiáng)的滲透力和輻射力，具有顯著的溫控效應(yīng)和共振效應(yīng)，它易被物體吸收并轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能。NIR和SWIR有時被稱為"反射紅外線"，而MWIR和LWIR有時被稱為"熱紅外線"，這是基于黑體輻射曲線的特性，典型的'熱'物體，像是排氣管，同樣的物體通常在MW的波段會比在LW波段下來得更為明亮。紅外線輻射源區(qū)分紅外線輻射源可區(qū)分為四部份：1、白熾發(fā)光區(qū)由白熾物體產(chǎn)生的射線，自可見光域到紅外域。如燈泡（鎢絲燈），太陽。2、熱體輻射區(qū)由非白熾物體產(chǎn)生的熱射線，如電熨斗及其它的電熱器等，平均溫度約在400℃左右。3、發(fā)熱傳導(dǎo)區(qū)由滾沸的熱水或熱蒸汽管產(chǎn)生的熱射線，平均溫度低于200℃，此區(qū)域又稱為"非光化反應(yīng)區(qū)"。4、溫體輻射區(qū)由人體、動物或地?zé)岬人a(chǎn)生的熱射線，平均溫度約為40℃左右。光波的能量與感光材料的敏感度是造成感光的主要因素，波長愈長，能量愈弱，即紅外線的能量要比可見光低，比紫外線更低。但是高能量波所必須面對的另一個難題就是：能量愈高穿透力愈強(qiáng)，無法形成反射波使感光材料擷取影像，例如X光，就必須在被照物體的背后取像。隨著化學(xué)與電子科技的進(jìn)展，近紅外線攝影術(shù)演化出下列三個方向：1、近紅外線底片以波長700nm～900nm的近紅外線為主要感應(yīng)范圍，利用加入特殊染料的乳劑產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，使此一波域的光變化轉(zhuǎn)為化學(xué)變化形成影像。2、近紅外線電子感光材料以波長700nm～2,000nm的近紅外線為主要感應(yīng)范圍，它是利用以硅為主的化合物晶體產(chǎn)生光電反應(yīng)，形成電子影像。3、中、遠(yuǎn)紅外線熱像感應(yīng)材料以波長3,000nm～14,000nm的中紅外線及遠(yuǎn)紅外線為主要感應(yīng)范圍，利用特殊的感應(yīng)器及冷卻技術(shù)，形成電子影像。機(jī)器視覺的紅外光源紅外光源，一般可應(yīng)用于傳感器、安防、監(jiān)控、機(jī)器視覺等領(lǐng)域。講紅外光源主要是指應(yīng)用于機(jī)器視覺領(lǐng)域的紅外LED光源。使用波長為850nm或940nm的近紅外LED顆粒組裝成某種形狀的機(jī)器視覺照明光源，如環(huán)形紅外光源、條形紅外光源、同軸紅外光源。紅外光源因?yàn)槠溆休^長的波長，因此其穿透性要強(qiáng)于可見光與紫外