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 detta tecnologia di rilevamento a infrarossi.
La tecnologia dei sensori a infrarossi è una delle tecnologie a più rapida evoluzione degli ultimi anni. I sensori a infrarossi sono ampiamente utilizzati in diversi settori, tra cui quello aerospaziale, astronomico, meteorologico, militare, industriale e civile, svolgendo un ruolo insostituibile. L'infrarosso, in sostanza, è un tipo di radiazione elettromagnetica, con un intervallo di lunghezze d'onda che va da circa 0,78 m a 1000 m. Poiché si trova all'interno dello spettro della luce visibile, al di fuori della luce rossa, viene chiamato 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 detta 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 una radiazione infrarossa incide su un materiale semiconduttore, 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 delle proprietà elettroniche dei materiali semiconduttori, è possibile determinare l'intensità della radiazione infrarossa corrispondente. I principali tipi di fotorivelatori sono il fotorivelatore interno, il fotorivelatore esterno, il rivelatore a portatori liberi, il rivelatore a pozzo quantico QWIP e così via. I fotorivelatori interni sono ulteriormente suddivisi in fotoconduttivi, fotogeneratori di fotovolt e fotomagnetoelettrici. Le caratteristiche principali del fotorivelatore sono l'elevata sensibilità, la velocità di risposta rapida e l'alta frequenza di risposta, ma lo svantaggio è che la banda di rilevamento è ristretta e generalmente funziona a basse temperature (per mantenere un'elevata sensibilità, si utilizza spesso azoto liquido o refrigerazione termoelettrica per raffreddare il fotorivelatore a una temperatura di lavoro inferiore).
Lo strumento di analisi dei componenti basato sulla tecnologia dello spettro infrarosso presenta le caratteristiche di essere ecologico, veloce, non distruttivo e in linea, ed è una delle tecnologie analitiche ad alta tecnologia in rapido sviluppo nel campo della chimica analitica. Molte molecole di gas composte da biatomi e poliatomi asimmetrici presentano bande di assorbimento corrispondenti nella banda della radiazione infrarossa, e la lunghezza d'onda e l'intensità di assorbimento di tali bande variano a seconda delle diverse molecole contenute negli oggetti analizzati. In base alla distribuzione delle bande di assorbimento delle varie molecole di gas e alla loro intensità, è possibile identificare la composizione e il contenuto delle molecole di gas nell'oggetto analizzato. L'analizzatore di gas a infrarossi viene utilizzato per irradiare il mezzo da analizzare con luce infrarossa e, in base alle caratteristiche di assorbimento infrarosso dei vari mezzi molecolari, utilizzando le caratteristiche dello spettro di assorbimento infrarosso del gas, attraverso l'analisi spettrale è possibile ottenere l'analisi della composizione o della concentrazione del gas.
Lo spettro diagnostico di idrossile, acqua, carbonato, Al-OH, Mg-OH, Fe-OH e altri legami molecolari può essere ottenuto mediante irradiazione infrarossa dell'oggetto bersaglio, e successivamente la posizione della lunghezza d'onda, la profondità e la larghezza dello spettro possono essere misurate e analizzate per ottenere le sue specie, i componenti e il rapporto dei principali elementi metallici. In questo modo, è possibile realizzare l'analisi della composizione dei mezzi solidi.
Data di pubblicazione: 4 luglio 2023