Elk object met een temperatuur boven het absolute nulpunt straalt energie uit in de ruimte in de vorm van infrarood licht. De meettechnologie die infraroodstraling gebruikt om relevante fysische grootheden te meten, wordt infraroodsensortechnologie genoemd.
Infraroodsensortechnologie is een van de snelst ontwikkelende technologieën van de afgelopen jaren. Infraroodsensoren worden op grote schaal gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, astronomie, meteorologie, defensie, industrie en civiele sector, en spelen een onvervangbare rol. Infrarood is in essentie een soort elektromagnetische straling met een golflengtebereik van ongeveer 0,78 m tot 1000 m. Omdat het zich buiten het zichtbare lichtspectrum bevindt (naast rood licht), wordt het infrarood genoemd. Elk object met een temperatuur boven het absolute nulpunt straalt energie uit in de ruimte in de vorm van infrarood licht. De sensortechnologie die infraroodstraling gebruikt om relevante fysische grootheden te meten, wordt infraroodsensortechnologie genoemd.
Een fotonische infraroodsensor is een type sensor dat werkt door gebruik te maken van het fotoneffect van infraroodstraling. Het zogenaamde fotoneffect houdt in dat wanneer infraroodstraling op halfgeleidermaterialen valt, de fotonen in de infraroodstraling interageren met de elektronen in het halfgeleidermateriaal. Dit verandert de energietoestand van de elektronen, wat resulteert in diverse elektrische verschijnselen. Door de veranderingen in de elektronische eigenschappen van halfgeleidermaterialen te meten, kan de sterkte van de corresponderende infraroodstraling worden bepaald. De belangrijkste typen fotodetectoren zijn interne fotodetectoren, externe fotodetectoren, vrije-dragerdetectoren, QWIP-kwantumputdetectoren, enzovoort. Interne fotodetectoren worden verder onderverdeeld in fotogeleidende typen, fotovoltaïsche typen en fotomagneto-elektrische typen. De belangrijkste kenmerken van een fotodetector zijn een hoge gevoeligheid, een snelle respons en een hoge responsfrequentie. Het nadeel is echter dat de detectieband smal is en dat de detector over het algemeen bij lage temperaturen werkt (om een hoge gevoeligheid te behouden, wordt vaak vloeibare stikstof of thermo-elektrische koeling gebruikt om de fotodetector tot een lagere werktemperatuur te koelen).
Het componentanalyse-instrument gebaseerd op infraroodspectroscopietechnologie kenmerkt zich door milieuvriendelijkheid, snelheid, niet-destructieve werking en online functionaliteit, en is een van de snelst ontwikkelende hoogtechnologische analysetechnologieën op het gebied van de analytische chemie. Veel gasmoleculen, samengesteld uit asymmetrische diatomeeën en polyatomen, hebben overeenkomstige absorptiebanden in het infraroodspectrum. De golflengte en absorptiesterkte van deze banden verschillen door de verschillende moleculen in de te meten objecten. Aan de hand van de verdeling van de absorptiebanden en de absorptiesterkte van diverse gasmoleculen kan de samenstelling en het gehalte aan gasmoleculen in het te meten object worden bepaald. Een infraroodgasanalysator bestraalt het te meten medium met infrarood licht. Op basis van de infraroodabsorptiekarakteristieken van verschillende moleculaire media, en met behulp van de infraroodabsorptiespectrumkarakteristieken van het gas, kan via spectrale analyse de gassamenstelling of -concentratie worden bepaald.
Het diagnostische spectrum van hydroxyl-, water-, carbonaat-, Al-OH-, Mg-OH-, Fe-OH- en andere moleculaire bindingen kan worden verkregen door infraroodbestraling van het object. Vervolgens kunnen de golflengtepositie, diepte en breedte van het spectrum worden gemeten en geanalyseerd om de soorten, componenten en verhoudingen van de belangrijkste metaalelementen te bepalen. Op deze manier kan de samenstelling van vaste stoffen worden geanalyseerd.
Geplaatst op: 04-07-2023