Qualsiasi oggetto con una temperatura superiore allo zero assoluto irradia energia nello spazio sotto forma di luce infrarossa. La tecnologia di rilevamento che utilizza la radiazione infrarossa per misurare grandezze fisiche rilevanti è chiamata tecnologia di rilevamento a infrarossi.
La tecnologia dei sensori a infrarossi è una delle tecnologie in più rapido sviluppo degli ultimi anni e ha trovato ampio impiego in ambito aerospaziale, astronomico, meteorologico, militare, industriale, civile e in altri settori, svolgendo un ruolo fondamentale e insostituibile. Gli infrarossi, in sostanza, sono un tipo di radiazione elettromagnetica, il cui spettro di lunghezza d'onda è compreso tra 0,78 e 1000 metri, poiché si trovano nella luce visibile, al di fuori della luce rossa, ovvero nella banda infrarossa. Qualsiasi oggetto con una temperatura superiore allo zero assoluto irradia energia nello spazio sotto forma di luce infrarossa. La tecnologia di rilevamento che utilizza la radiazione infrarossa per misurare grandezze fisiche rilevanti è chiamata tecnologia di rilevamento a infrarossi.
Il sensore fotonico a infrarossi è un tipo di sensore che funziona sfruttando l'effetto fotonico della radiazione infrarossa. Il cosiddetto effetto fotonico si riferisce al fatto che, quando un infrarosso incidente su alcuni materiali semiconduttori, il flusso di fotoni nella radiazione infrarossa interagisce con gli elettroni nel materiale semiconduttore, modificandone lo stato energetico e dando origine a vari fenomeni elettrici. Misurando le variazioni nelle proprietà elettroniche dei materiali semiconduttori, è possibile conoscere l'intensità della corrispondente radiazione infrarossa. I principali tipi di rivelatori di fotoni sono fotorivelatori interni, fotorivelatori esterni, rivelatori a portatori liberi, rivelatori a pozzo quantico QWIP e così via. I fotorivelatori interni sono ulteriormente suddivisi in fotoconduttivi, fotogeneratori e fotomagnetoelettrici. Le caratteristiche principali del rilevatore di fotoni sono elevata sensibilità, elevata velocità di risposta e alta frequenza di risposta, ma lo svantaggio è che la banda di rilevamento è stretta e generalmente funziona a basse temperature (per mantenere un'elevata sensibilità, spesso si usa azoto liquido o refrigerazione termoelettrica per raffreddare il rilevatore di fotoni a una temperatura di lavoro inferiore).
Lo strumento di analisi dei componenti basato sulla tecnologia dello spettro infrarosso presenta le caratteristiche di ecocompatibilità, velocità, non distruttività e affidabilità, e rappresenta uno dei rapidi sviluppi della tecnologia analitica ad alta tecnologia nel campo della chimica analitica. Molte molecole di gas composte da diatomee e poliatomi asimmetrici presentano bande di assorbimento corrispondenti nella banda di radiazione infrarossa, e la lunghezza d'onda e l'intensità di assorbimento di tali bande sono diverse a causa delle diverse molecole contenute negli oggetti misurati. In base alla distribuzione delle bande di assorbimento di diverse molecole di gas e all'intensità di assorbimento, è possibile identificare la composizione e il contenuto di molecole di gas nell'oggetto misurato. L'analizzatore di gas a infrarossi viene utilizzato per irradiare il mezzo misurato con luce infrarossa e, in base alle caratteristiche di assorbimento infrarosso di vari mezzi molecolari, utilizzando le caratteristiche dello spettro di assorbimento infrarosso del gas, mediante analisi spettrale, per ottenere l'analisi della composizione o della concentrazione del gas.
Lo spettro diagnostico di legami ossidrilici, acqua, carbonato, Al-OH, Mg-OH, Fe-OH e altri legami molecolari può essere ottenuto mediante irradiazione infrarossa dell'oggetto bersaglio, per poi misurare e analizzare la posizione della lunghezza d'onda, la profondità e l'ampiezza dello spettro e ricavarne specie, componenti e rapporto tra i principali elementi metallici. In questo modo, è possibile realizzare l'analisi della composizione di mezzi solidi.
Data di pubblicazione: 04-07-2023