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 negli ultimi anni. I sensori a infrarossi sono stati ampiamente utilizzati in ambito aerospaziale, astronomico, meteorologico, militare, industriale e civile, svolgendo un ruolo fondamentale e insostituibile. L'infrarosso, in sostanza, è un tipo di onda di radiazione elettromagnetica, il cui spettro di lunghezza d'onda è compreso tra 0,78 e 1000 metri, poiché si trova nella luce visibile, al di fuori della luce rossa, chiamata infrarosso. 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 luogo 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 l'elevata sensibilità, la rapida velocità di risposta e l'elevata 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 utilizza 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 ha le caratteristiche di essere ecologico, veloce, non distruttivo e online, 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 della radiazione infrarossa, e la lunghezza d'onda e l'intensità di assorbimento delle bande di assorbimento sono diverse a causa delle diverse molecole contenute negli oggetti misurati. In base alla distribuzione delle bande di assorbimento di varie 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, attraverso l'analisi spettrale per ottenere l'analisi della composizione o della concentrazione del gas.
Lo spettro diagnostico di legami idrossilici, acqua, carbonati, Al-OH, Mg-OH, Fe-OH e altri legami molecolari può essere ottenuto mediante irradiazione infrarossa dell'oggetto bersaglio, e quindi la posizione della lunghezza d'onda, la profondità e l'ampiezza dello spettro possono essere misurate e analizzate per 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