في الأشعة تحت الحمراء والفوق البنفسجية الإسبوع العلمي العاشر

1. 1) الأشعة تحت الحمراء


2. نظرة عامة


3. أصل مصطلح




5. التطبيقات


6. رؤية ليلية

بسم الله الرحمن الرحيم

1) الأشعة تحت الحمراء

الإشعاع هو الإشعاع الكهرومغناطيسي مع الطول الموجي بين 0.7 و 300 ميكرومتر، وهو ما يعادل تقريبا نطاق الترددات بين 1 و 430 THz
. طول موجته أطول (وتردد أدنى) من ذلك الضوء المرئي، ولكن طول موجي أقصر ( والتردد العالي) من تلك الموجات من الإشعاع التراهرتز. ضوء الشمس الساطع يوفر الساقط من حوالي 1 كيلو وات لكل متر مربع عند مستوى سطح البحر. من هذه الطاقة، و 527 واط هو ضوء الأشعة تحت الحمراء، و 445 واط من الضوء المرئي، و 32 واط من الأشعة فوق البنفسجية

نظرة عامة

التصوير بالأشعة تحت الحمراء ويستخدم على نطاق واسع لأغراض عسكرية ومدنية. وتشمل التطبيقات العسكرية والاستحواذ على الأهداف، والمراقبة، للرؤية الليلية، وتعقب صاروخ موجه. استخدامات غير عسكرية تشمل تحليل الكفاءة الحرارية، ودرجة الحرارة والاستشعار عن بعد، قصيرة تراوحت الاتصالات اللاسلكية، والتحليل الطيفي، والتنبؤ بالأحوال الجوية. علم فلك الأشعة تحت الحمراء يستخدم التلسكوبات المزودة بأجهزة استشعار لاختراق مناطق الغبار في الفضاء، مثل السحب الجزيئية ؛ كشف أجسام باردة مثل الكواكب، وعرض للغاية الحمراء تحولت الكائنات من الأيام الأولى من الكون . البشر في درجة حرارة الجسم الطبيعي تشع اساسا على طول موجي حول 10 m ( ميكرومتر) على المستوى الذري، والطاقة، تحت الحمراء يتسبب في وسائط الذبذبات في جزيء من خلال إحداث تغيير في اللحظة ثنائي القطب، مما يجعلها مفيدة لطائفة وتردد دراسة هذه الدول الطاقة للجزيئات من التماثل السليم . مطياف الأشعة تحت الحمراء يدرس امتصاص ونقل فوتونات في مدى الأشعة تحت الحمراء والطاقة، وبناء على وتيرة وحدة

أصل مصطلح

معنى الاسم (تحت الحمراء بالاتينية) والاحمر له اطول طول موجى من بين الاشعة المرئية والاشعة تحت الحمراء لها طول موجى أكبر (وتردد اقل) من الضوء الاحمر في مناطق مختلفة من الأشعة تحت الحمراء الكائنات عموما تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء عبر طيف من الأطوال الموجية، ولكن فقط في منطقة معينة من الطيف هو من مصلحة لاستشعار عادة ما تكون مصممة فقط لجمع الإشعاع داخل النطاق الترددي محددة. نتيجة لذلك، حزمة الأشعة تحت الحمراء غالبا ما تنقسم إلى أقسام أصغر
CIE division scheme اللجنة الدولية للالإضاءة (CIE) أوصت بتقسيم الإشعاع الضوئي في المجموعات الثلاث التالية : * الأشعة تحت الحمراء، وقال : 700 نانومتر - 1400 نانومتر * الأشعة تحت الحمراء ب : 1400 نانومتر - 3000 نانومتر * الأشعة تحت الحمراء جيم : 3000 نانومتر - 1 ملم فرعيا يستخدم عادة خطة التقسيم :

• القريبة من تحت الحمراء : 0.75-1.4 ميكرومتر في الطول الموجي ،والتي يشيع استخدامها في الاتصالات السلكية واللاسلكية من الألياف البصرية منخفضة في الزجاج SiO2 ( السيليكا) والمتوسط. المشددات صورة حساسة لهذا المجال من الطيف. وتشمل الأمثلة أجهزة رؤية ليلية مثل نظارات للرؤية الليلية .


• الطول الموجي القصير الأشعة تحت الحمراء (SWIR) : 1.4-3 ميكرومتر، امتصاص الماء يزيد بشكل ملحوظ في 1،450 نانومتر. نطاق 1،530 إلى 1،560 ميل بحري هو المهيمن في المنطقة الطيفية للاتصالات السلكية واللاسلكية لمسافات طويلة .


• منتصف طول موجة الأشعة تحت الحمراء (MWIR ، ) وتسمى أيضا الوسيطة الأشعة تحت الحمراء (آي آي آر) : 3-8 ميكرومتر. في تكنولوجيا الصواريخ الموجهة 3-5 سنوات ميكرومتر جزء من هذه الفرقة هي النافذة في الغلاف الجوي التي رؤساء صاروخ موجه من الأشعة تحت الحمراء السلبي 'الحرارة تسعى' صواريخ مصممة على العمل، رغبة في العودة إلى التوقيع على الأشعة تحت الحمراء من طائرات المستهدفة، وعادة ما تكون المحرك النفاث ريشة العادم .


• الطول الموجي الطويل الأشعة تحت الحمراء (LWIR ، اي ار سي الدين ) : 8-15 ميكرون. وهذا هو التصوير "الحرارية" المنطقة، وأجهزة الاستشعار التي يمكن الحصول على صورة سلبية تماما عن العالم الخارجي على أساس الانبعاثات الحرارية فقط، وتتطلب أي ضوء خارجي أو مصدر حراري مثل الشمس والقمر أو إضاءة الأشعة تحت الحمراء. تطلعي الأشعة تحت الحمراء (رادار الأشعة دون الحمراء) نظم استخدام هذا المجال من الطيف. الذي يسمى أيضا أحيانا "الآن الأشعة تحت الحمراء ."


• الأقصى الأشعة تحت الحمراء (منطقة معلومات الطيران) : 15-1،000 ميكرومتر "تنعكس الأشعة تحت الحمراء" في حين MWIR و LWIR يشار إليه أحيانا ب "الأشعة تحت الحمراء الحرارية." نظرا لطبيعة منحنيات إشعاع الجسم الأسود، نموذجية 'ساخنة' الكائنات، مثل مواسير العادم، وغالبا ما تبدو اكثر اشراقا في ميغاواط مقارنة مع نفس الكائن ينظر في وزن شحمي .

مخطط تقسيم علماء الفلك للاشعة تحت الحمراء يقسم علماء الفلك عادة الطيف بالأشعة تحت الحمراء على النحو التالي :

• الأدنى : (0.7-1) إلى 5 ميكرومتر


• المتوسط : من 5 إلى (25-40) ميكرومتر


• الطويل : (25-40) إلى (200-350) ميكرون .

هذه الانقسامات ليست دقيقة، ويمكن أن تختلف تبعا للمنشور. المناطق الثلاث التي تستخدم لمراقبة تتراوح درجات الحرارة المختلفة، وبالتالي بيئات مختلفة في الفضاء .
Sensor response division scheme وهناك مخطط الثالثة على تقسيم الفرقة على أساس الاستجابة للكشف عن مختلف :

• الأدنى الأشعة تحت الحمراء : من 0.7 إلى 1.0 ميكرومتر (من النهاية التقريبية للاستجابة العين البشرية إلى التي من السيليكون ).


• الموجة القصيرة الأشعة تحت الحمراء : 1.0 إلى 3 ميكرومتر (من قطع من السليكون لأنه من النافذة MWIR في الغلاف الجوي . InGaAs يغطي حوالي 1.8 ميكرومتر، وأقل حساسية أملاح الرصاص تغطي هذه المنطقة .


• منتصف موجة الأشعة تحت الحمراء : من 3 إلى 5 ميكرومتر (التي حددتها نافذة في الغلاف الجوي والتي تغطيها إنديوم antimonide
  و HgCdTe وجزئيا من قبل سيلينيد الرصاص
  ).


• الطويلة موجة الأشعة تحت الحمراء : من 8 إلى 12، أو من 7 إلى 14 ميكرومتر : نافذة الغلاف الجوي (التي تغطيها HgCdTe و microbolometers).


• جدا بطول موجة الأشعة تحت الحمراء (VLWIR) : من 12 إلى حوالي 30 ميكرومتر، التي تغطيها السيليكون مخدر .


هذه الانقسامات تبررها استجابة الإنسان المختلفة لهذا الإشعاع : الأشعة تحت الحمراء بالقرب من المنطقة الأقرب في الطول الموجي للإشعاع للكشف عن طريق العين البشرية، وبعيد منتصف الأشعة تحت الحمراء هي تدريجيا المزيد من الطيف المرئي. تعاريف أخرى تتبع مختلف الآليات المادية (قمم الانبعاثات، مقابل العصابات، وامتصاص الماء)، ومتابعة أحدث أسباب فنية (وكواشف السيليكون المشتركة حساسة لحوالي 1،050 ميل بحري، في حين InGaAs ' الحساسية يبدأ حوالي 950 نانومترا وينتهي بين 1،700 و 2،600 ميل بحري، اعتمادا على تكوين محددة). للأسف، والمعايير الدولية لهذه المواصفات غير متوفرة حاليا . الحد الفاصل بين الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء ليست محددة بدقة . العين البشرية بشكل ملحوظ أقل حساسية للضوء فوق طول موجي 700 نانومتر، وذلك أقصر الترددات تقديم مساهمات ضئيلة لمشاهد مضيئة من مصادر الضوء المشتركة. ولكن لا سيما ضوء مكثفة (على سبيل المثال، من أشعة الليزر، أو من ضوء النهار الساطع مع الضوء المرئي عن طريق إزالة المواد الهلامية الملونة) يمكن الكشف عن ما يصل إلى حوالي 780 نانومتر، وسوف ينظر إليها على ضوء أحمر. بداية من الأشعة تحت الحمراء ويعرف (وفقا لمعايير مختلفة ) في مختلف القيم عادة ما بين 700 نانومتر و 800 نانومتر


التطبيقات

مرشحات الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء (يحيل / عابرة) المرشحات يمكن أن تكون مصنوعة من مواد مختلفة كثيرة. نوع واحد هو مصنوع من البلاستيك polysulfone الذي يمنع أكثر من 99 من طيف الضوء المرئي من "مصادر" الضوء الأبيض مثل المصابيح المتوهجة الفتيلية. مرشحات الأشعة تحت الحمراء يسمح بأقصى قدر من الإنتاج مع المحافظة على الأشعة تحت الحمراء covertness المدقع. حاليا قيد الاستخدام في جميع أنحاء العالم، ومرشحات الأشعة تحت الحمراء التي تستخدم في المعدات العسكرية وتنفيذ القوانين، التطبيقات الصناعية والتجارية . تشكيلة فريدة من البلاستيك تسمح لأقصى قدر من المتانة ومقاومة للحرارة . مرشحات الأشعة تحت الحمراء توفير أكثر فعالية من حيث التكلفة والزمن المستغرق في حل أكثر من معيار استبدال المصابيح البديلة. جميع أجيال من أجهزة رؤية ليلية ويعزز بدرجة كبيرة مع استخدام مرشحات الأشعة تحت الحمراء .


رؤية ليلية

الأشعة تحت الحمراء وتستخدم في معدات الرؤية الليلية عندما يكون هناك عدم كفاية الضوء المرئي لنرى. أجهزة للرؤية الليلية يعمل من خلال عملية تنطوي على تحويل فوتونات الضوء المحيط في الالكترونات التي يتم تضخيمها من قبل الكيميائية والكهربائية وعملية ثم تحويلها إلى الضوء المرئي. مصادر الأشعة تحت الحمراء ضوء يمكن أن تستخدم لزيادة الضوء المحيطة المتاحة للتحويل عن طريق أجهزة للرؤية الليلية، وزيادة وضوح، في الظلام دون فعليا باستخدام مصدر الضوء المرئي. وينبغي استخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء وأجهزة رؤية ليلية لا يمكن الخلط بينه وبين التصوير الحراري التي تخلق صورا على أساس الاختلافات في درجة الحرارة السطحية عن طريق الكشف عن الأشعة تحت الحمراء (الحرارة) التي تنبعث من الأجسام والبيئة المحيطة بها