적외선

Infrared
기타 용도는 적외선(동음이의)을 참조하십시오.
장파장 적외선(체온 열) 방사선으로 촬영된 두 사람의 의사 초콜릿 이미지.
이 가짜 적외선 우주망원경은 파장이 각각 3.4m, 4.6m, 12μm에 해당하는 파란색, 녹색, 빨간색이다.

적외선(IR)은 가시광선보다 파장이 긴 전자기 복사(EMR)입니다.그러므로 그것은 인간의 눈에는 보이지 않는다.IR은 일반적으로 가시 스펙트럼의 공칭 적색 가장자리(약 700나노미터(430THz)[1][verification needed]까지 약 1mm(300GHz)의 파장을 포함하는 것으로 알려져 있습니다.테라헤르츠 방사 [2]범위의 일부로서 더 긴 IR 파장(30μm-100μm)이 포함되는 경우가 있습니다.실온 근처의 물체에서 나오는 거의 모든 흑체 방사선은 적외선 파장에 있다.전자기 복사의 한 형태로서 IR은 에너지와 운동량을 전파하며, 파동과 입자, 광자의 특성에 모두 대응합니다.

불이 보이지 않는 열을 방출한다는 것은 오래 전부터 알려진 사실이었다; 1681년 선구적인 실험자 에드메 마리오트는 유리가 햇빛에 투명하지만 복사열을 [3][4]차단한다는 것을 보여주었다.1800년 천문학자 윌리엄 허셜 경은 적외선 복사가 온도계에 [5]미치는 영향을 통해 적색광보다 에너지가 낮은 스펙트럼에서 보이지 않는 방사선의 일종이라는 것을 발견했다.허셜의 연구를 통해 태양 에너지의 절반 이상이 적외선의 형태로 지구에 도착한다는 것이 결국 밝혀졌습니다.흡수된 적외선과 방출된 적외선의 균형은 지구의 기후에 중요한 영향을 미친다.

적외선 복사는 회전 진동 운동을 바꿀 때 분자에 의해 방출되거나 흡수됩니다.그것은 쌍극자 모멘트의 변화를 통해 분자의 진동 모드를 들뜨게 하고, 적절한 대칭의 분자에 대한 이러한 에너지 상태를 연구하는데 유용한 주파수 범위를 만듭니다.적외선 분광법은 적외선 [6]범위에서 광자의 흡수와 투과성을 조사한다.

적외선은 산업, 과학, 군사, 상업 및 의료 분야에서 사용됩니다.활성 근적외선 조명을 사용하는 야간 투시 장치는 관찰자가 감지되지 않고 사람이나 동물을 관찰할 수 있게 한다.적외선 천문학은 분자 구름과 같은 먼지 많은 우주 영역을 통과하고, 행성과 같은 물체를 감지하고,[7] 우주의 초기부터 매우 붉은 변이된 물체를 보기 위해 센서가 장착된 망원경을 사용합니다.적외선 열영상 카메라는 절연 시스템의 열 손실을 감지하고, 피부의 혈류 변화를 관찰하고, 전기 [8]부품의 과열을 감지하는 데 사용됩니다.

군사 및 민간 애플리케이션에는 표적 획득, 감시, 야간 투시, 호밍 및 추적 등이 포함됩니다.인간은 보통 체온에서 주로 10μm(마이크로미터) 정도의 파장으로 방사한다.비군사적 용도에는 열효율 분석, 환경 모니터링, 산업시설 검사, 재배지 탐지, 원격 온도 감지, 단거리 무선 통신, 분광학 및 기상 예측이 포함됩니다.

전자기 스펙트럼에 대한 정의와 관계

적외선 방사 범위에 대한 보편적 정의는 없다.일반적으로 가시 스펙트럼의 공칭 적색 가장자리에서 700나노미터(nm)에서 1밀리미터(mm)까지 확장됩니다.이 파장의 범위는 300GHz까지의 약 430THz의 주파수 범위에 해당합니다.적외선 너머는 전자파 스펙트럼의 마이크로파 부분입니다.테라헤르츠 복사는 적외선이 아닌 마이크로파 대역의 일부로 계산되어 적외선의 대역 가장자리가 0.1mm(3THz)로 이동한다.

광비교[9]
이름. 파장 주파수(Hz) 광자 에너지(eV)
감마선 0.01 nm 미만 30EHz 이상 124 keV 이상
엑스레이 0.01 nm ~10 nm 30 PHz ~30 EHz 124 keV~124 eV
자외선 10 nm ~ 400 nm 750THz – 30PHz 124 eV – 3.3 eV
표시되다 400 nm ~ 700 nm 430THz – 750THz 3.3 eV – 1.7 eV
적외선 700 nm – 1 mm 300GHz~430THz 1.7 eV – 1.24 meV
전자레인지 1 mm ~ 1 m 300MHz – 300GHz 1.24meV~1.24μeV
라디오 1미터 이상 300MHz 이하 1.24μeV 이하

천연 적외선

5,780 켈빈(5,510°C, 9,940°F)의 유효 온도에서 햇빛은 반적외선을 약간 넘는 근열 스펙트럼 방사선으로 구성된다.천정에서 햇빛은 해수면에서 평방미터당 1킬로와트를 약간 넘는 방사 조도를 제공한다.이 에너지 중 527와트는 적외선, 445와트는 가시광선,[10] 32와트는 자외선이다.햇빛의 거의 모든 적외선은 4마이크로미터보다 짧은 근적외선입니다.

지구 표면에서, 태양 표면보다 훨씬 낮은 온도에서, 일부 열 복사는 햇빛보다 훨씬 긴 중적외선 영역에서 적외선으로 구성됩니다.그러나 흑체 또는 열복사는 연속적이다. 즉, 모든 파장에서 방사선을 방출한다.이러한 자연 열 복사 과정 중 번개와 자연 화재만이 가시 에너지를 많이 생산할 수 있을 만큼 뜨겁고, 화재는 가시광선 [11]에너지보다 훨씬 더 많은 적외선을 생성한다.

적외선 영역

일반적으로 물체는 파장의 스펙트럼에 걸쳐 적외선을 방출하지만 센서가 일반적으로 특정 대역폭 내에서만 방사선을 수집하기 때문에 때때로 스펙트럼의 제한된 영역만 관심을 갖는다.열적외선은 또 빈의 변위 법칙에 따라 물체의 절대온도에 반비례하는 최대 방출파장을 갖는다.적외선 대역은 종종 더 작은 섹션으로 세분되지만, IR 스펙트럼을 분할하는 방법은 IR을 사용하는 영역마다 다릅니다.

가시 한계

적외선 복사는 일반적으로 인간의 눈으로 볼 수 있는 것보다 긴 파장에서 시작하는 것으로 여겨진다.그러나 약 700nm를 초과하는 파장은 눈의 민감도가 빠르고 부드럽게 감소하기 때문에 눈에 보이는 파장에는 단단한 파장 제한이 없다.따라서 파장이 그보다 조금 더 길면 충분히 밝으면 볼 수 있지만, 일반적인 정의에 따르면 여전히 적외선으로 분류될 수 있습니다.따라서 근적외선 레이저의 빛은 어두운 빨간색으로 보일 수 있으며 실제로 매우 밝기 때문에 위험을 초래할 수 있습니다.그리고 펄스 레이저로부터 최대 1,050 nm 파장의 IR도 특정 [12][13][14][15]조건하에서 인간에 의해 관찰될 수 있습니다.

일반적으로 사용되는 하위 분할 방식

일반적으로 사용되는 서브디비전 방식은 다음과 같습니다.[16][17]

부문명 줄임말 파장 빈도수. 광자 에너지 온도[i] 특성.
근적외선 NIR, IR-A DIN 0.75~1.4μm 214 ~ 400 THz 886~1,653meV 3,864 ~ 2,070 K
(3,591 – 1,797 °C)		 첫 번째 흡수 대역의 파장까지 올라가며 SiO2 유리(실리카) 매체의 감쇠 손실이 작기 때문에 광섬유 통신에 일반적으로 사용됩니다.영상 증폭기는 스펙트럼의 이 영역에 민감하다. 예를 들어 야간 투시 고글과 같은 야간 투시 장치가 있다.근적외선 분광법은 또 다른 일반적인 응용 분야이다.
단파장 적외선 소용돌이, IR-B DIN 1.4~3μm 100 ~ 214 THz 413 ~ 886 meV 2,070 ~ 966 K
(1,797–693 °C)		 수분 흡수는 1,450 nm에서 크게 증가한다.1,530 ~1,560 nm 의 범위는 장거리 통신의 주요 스펙트럼 영역입니다(광섬유 통신#전송창 참조).
중파장 적외선 MWIR, IR-C DIN, MidIR.[19]중간적외선(IIR)이라고도 합니다. 3~8μm 37 ~ 100 THz 155~413meV 966~362 K
(693–89 °C)		 유도 비산물 기술에서 이 대역의 3-5 μm 부분은 수동형 IR '열 탐색' 비산물의 호밍 헤드가 작동하도록 설계된 대기 창으로, 대상 항공기(일반적으로 제트 엔진 배기 플룸)의 적외선 신호를 기반으로 한다.이 영역은 열적외선이라고도 합니다.
장파장 적외선 LWIR, IR-C DIN 8 ~ 15 μm 20 ~ 37 THz 83~155meV 362~193 K
(89 – −80 °C)		 열방출만을 기준으로 센서가 실온(예를 들어 인체)보다 약간 높은 물체의 완전히 수동적인 이미지를 얻을 수 있는 "열 이미징" 영역이며 태양, 달 또는 적외선 조명기와 같은 조명이 필요하지 않습니다.이 지역은 "열적외선"이라고도 불립니다.
원적외선 FIR 15 ~ 1,000 μm 0.3~20THz 1.2~83meV 193 ~ 3 K
(-80.15–-270.15°C)		 (원적외선 레이저 및 원적외선 참조)
열화상(위)과 일반 사진(아래)의 비교.비닐봉투는 대부분 장파장 적외선으로 투명하지만 남성의 안경은 불투명하다.

NIR와 SWIR를 함께 반사적외선이라고 부르기도 하지만, MWIR와 LWIR는 열적외선이라고 부르기도 한다.

CIE 분할 방식

국제조명위원회(CIE)는 적외선 복사를 다음 3개 [20]대역으로 나눌 것을 권고했다.

줄임말 파장 빈도수.
적외선 700 nm ~ 1,400 nm
(0.7μm~1.4μm)		 215THz ~430THz
IR-B 1,400 nm ~ 3,000 nm
(1.4μm~3μm)		 100THz~215THz
IR-C 3,000 nm – 1 mm
(3μm~1000μm)		 300GHz~100THz

ISO 20473 스킴

ISO 20473은 다음 [21]방식을 지정합니다.

지정 줄임말 파장
근적외선 NIR 0.78~3μm
중적외선 미르 3~50μm
원적외선 FIR 50 ~ 1,000 μm

천문 분할 체계

천문학자들은 일반적으로 적외선 스펙트럼을 다음과 같이 [22]나눕니다.

지정 줄임말 파장
근적외선 NIR 0.7 ~ 2.5 μm
중적외선 미르 3~25μm
원적외선 FIR 25μm 이상

이러한 구분은 정확하지 않으며 출판물에 따라 다를 수 있습니다.이 세 영역은 다른 온도[citation needed] 범위, 즉 공간의 다른 환경을 관찰하는 데 사용됩니다.

천문학에서 사용되는 가장 일반적인 광도계는 사용되는 필터에 따라 다른 스펙트럼 영역에 대문자를 할당합니다. I, J, H, K는 근적외선 파장을 커버하고 L, M, N, Q는 중적외선 영역을 가리킵니다.이 글자들은 일반적으로 대기창과 관련하여 이해되며, 예를 들어 많은 신문의 제목에 나타난다.

센서 응답 분할 방식

적외선 영역의 일부 대기 투과율 그림

세 번째 방식은 다양한 [23]디텍터의 응답에 따라 대역을 분할합니다.

  • 근적외선: 0.7~1.0μm(인간의 눈에 대한 반응의 대략적인 끝에서 실리콘에 대한 반응).
  • 단파 적외선: 1.0~3μm(실리콘 차단에서 MWIR 대기창 차단까지).InGaAs는 약 1.8μm까지 커버합니다.감도가 낮은 납염은 이 영역을 커버합니다.저온 냉각 MCT 검출기는 1.0~2.5μm의 영역을 커버할 수 있다.
  • 중파적외선: 3~5μm(대기창으로 정의되며 안티몬화인듐, InSb 및 테루화수은카드뮴, HgCdTe, 일부는 셀렌화납, PbSe로 덮여 있음)
  • 장파적외선: 8~12 μm 또는 7~14μm(이는 HgCdTe 및 마이크로볼로미터로 덮인 대기창)
  • 초장파 적외선(VLWIR)(12~약 30μm, 도프된 실리콘으로 덮여 있음).

근적외선은 인간의 눈으로 검출할 수 있는 방사선에 가장 가까운 파장 영역이며, 중적외선과 원적외선은 가시 스펙트럼에서 점차 멀리 떨어져 있다.다른 정의는 다른 물리적 메커니즘(방출 피크 대 밴드, 수분 흡수)을 따르며, 최신의 기술적 이유(일반 실리콘 검출기는 약 1,050 nm에 민감하지만 InGaAs의 감도는 특정 구성에 따라 약 950 nm에서 시작하여 1,700 - 2,600 nm 사이에서 끝난다)를 따른다.이러한 사양에 대한 국제 표준은 현재 제공되지 않습니다.

적외선의 시작은 (다른 표준에 따라) 일반적으로 700nm와 800nm 사이의 다양한 값으로 정의되지만 가시광선과 적외선의 경계는 정확하게 정의되지 않습니다.인간의 눈은 700 nm 이상의 파장 이상의 빛에 대해 현저하게 덜 민감하기 때문에, 긴 파장은 일반적인 광원에 의해 조명되는 장면에 거의 영향을 미치지 않습니다.단, 특히 강한 근적외선(IR 레이저, IR LED 선원 또는 가시광이 컬러 겔에 의해 제거된 밝은 대낮의 광원 등)은 최대 780 nm까지 검출될 수 있으며 적색광으로 인식됩니다.1,050 nm의 파장을 제공하는 강렬한 광원은 어두운 적색 광원으로 볼 수 있으며 어두운 장면의 근적외선 조명에 약간의 어려움을 일으킨다(보통 이 실제적인 문제는 간접 조명으로 해결된다).잎은 특히 근적외선(IR)에 밝기 때문에 IR필터 주변의 가시광선이 모두 차단되어 시각적으로 불투명한 IR 통과 사진필터를 통해 들어오는 매우 어두운 이미지에 눈이 적응할 수 있는 시간이 주어지면 IR 광택 [24]잎으로 이루어진 우드 효과를 볼 수 있다.

적외선 통신 대역

광통신에서 사용되는 적외선 스펙트럼 부분은 광원, 전송/흡수 물질(섬유) 및 [25]검출기의 가용성에 따라 7개의 대역으로 나뉜다.

밴드 디스크립터 파장 범위
O밴드 원래의 1,260 ~ 1,360 nm
E밴드 확장된 1,360~1,460 nm
S밴드 단파장 1,460 ~ 1,530 nm
C밴드 종래의 1,530 ~ 1,565 nm
L밴드 장파장 1,565~1,625 nm
U밴드 초롱 파장 1,625~1,675 nm

C 대역은 장거리 통신 네트워크의 주요 대역입니다.S 대역과 L 대역은 그다지 확립되지 않은 기술을 기반으로 하고 있으며 널리 보급되어 있지 않습니다.

열

주요 기사:열방사
방사율이 높은 물질은 다른 온도 환경을 더 많이 반영하는 물질보다 실제 온도에 더 가까워 보입니다.이 열 이미지에서, 차가운 주변을 반사하는 더 반사적인 세라믹 실린더는 입방체 용기(더 많은 방사성 탄화 규소로 구성됨)보다 더 차가워 보이지만, 실제로는 같은 온도를 가집니다.

적외선 복사는 일반적으로 "열 복사"[26]로 알려져 있지만, 모든 주파수의 빛과 전자파가 이를 흡수하는 표면을 가열합니다.태양으로부터의 적외선은 지구 가열의 49%[27]를 차지하며, 나머지는 흡수된 가시광선에 의해 발생하며 더 긴 파장에서 재방사된다.가시광선이나 자외선을 방출하는 레이저는 종이를 그을릴 수 있으며, 백열로 뜨거운 물체는 가시 방사선을 방출합니다.실온에 있는 물체는 주로 8~25μm 대역에 집중된 방사선을 방출하지만, 이는 백열 물체에 의한 가시광선 및 더 뜨거운 물체에 의한 자외선과 구별되지 않는다(흑체 및 빈의 변위 [28]법칙 참조).

열은 온도 차이로 인해 흐르는 전달 중인 에너지입니다.열전도나 열대류에 의해 전달되는 열과는 달리 열복사는 진공 상태를 통해 전파될 수 있습니다.열복사는 주어진 온도에서 분자의 진동으로 인해 물체로부터의 방출과 관련된 많은 파장의 특정 스펙트럼에 의해 특징지어집니다.열복사는 모든 파장에서 물체로부터 방출될 수 있으며, 매우 높은 온도에서 그러한 방사선은 적외선 훨씬 위의 스펙트럼과 연관되어 가시적, 자외선, 심지어 X선 영역(예: 태양 코로나)으로 확장된다.따라서 적외선 방사선과 열 방사선의 일반적인 연관성은 지구 표면 근처에서 종종 발견되는 전형적인 (비교적으로 낮은) 온도에 근거한 우연일 뿐이다.

방사성의 개념은 물체의 적외선 방출을 이해하는 데 중요하다.이는 표면의 특성으로, 열 방출이 흑체의 개념에서 어떻게 벗어나는지를 나타냅니다.더 자세히 설명하자면, 같은 물리 온도에 있는 두 물체는 방사율이 다르면 동일한 적외선 이미지를 나타내지 않을 수 있습니다.예를 들어, 미리 설정된 방사율 값에 대해 방사율이 높은 물체는 더 뜨거워 보이고 방사율이 낮은 물체는 더 차가워 보입니다(대부분의 경우처럼 주변 환경이 보이는 물체보다 더 차가워진다고 가정).물체가 완벽한 방사율보다 낮으면 반사율 및/또는 투명성의 특성을 얻으며, 따라서 주변 환경의 온도는 물체에 의해 부분적으로 반사되거나 물체를 통해 전달된다.만약 그 물체가 더 뜨거운 환경에 있다면, 같은 온도에서 낮은 방사율 물체는 더 높은 방사율 물체에 비해 더 뜨거운 것으로 보일 것이다.따라서 적외선 카메라와 고온계를 사용할 때 방사율을 잘못 선택하고 환경 온도를 고려하지 않으면 부정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

적용들

야경

주요 기사:야경
능동적외선 야간 시야: 카메라는 인간의 눈에는 보이지 않는 적외선 파장으로 그 장면을 비춰줍니다.어두운 백라이트 장면에도 불구하고 액티브 적외선 야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시야시

적외선은 가시광이 부족하여 [29]볼 수 없을 때 야간 시력 장비에 사용됩니다.야간 시력 장치는 주변 빛 광자를 전자로 변환하는 과정을 통해 작동하며, 전자 광자는 화학 및 전기 과정에 의해 증폭된 후 다시 가시광선으로 [29]변환됩니다.적외선 광원을 사용하여 야간 시력 장치에 의한 변환에 사용할 수 있는 주변 빛을 증강할 수 있으며, 실제로 가시 [29]광원을 사용하지 않고도 어두운 곳에서도 가시성을 높일 수 있습니다.

적외선 및 야간 투시 장치의 사용은 물체 및 주변 [30]환경에서 발생하는 적외선 복사(열)를 감지하여 표면 온도 차이를 기반으로 이미지를 생성하는 열 영상과 혼동해서는 안 됩니다.

서모그래피

서모그래피는 재진입 시 우주왕복선 열 보호 시스템의 온도 프로파일을 확인하는 데 도움이 되었습니다.
주요 기사:서모그래피

적외선 방사선을 사용하여 원격으로 물체의 온도를 확인할 수 있습니다(방사율이 알려진 경우).이를 서모그래피라고 하며, NIR 또는 눈에 보이는 매우 뜨거운 물체의 경우에는 열측정법이라고 합니다.서모그래피(열영상)는 주로 군사용과 산업용에 쓰이지만 생산비용이 크게 절감돼 자동차에 적외선 카메라 형태로 보급되고 있다.

서모그래피 카메라는 전자기 스펙트럼의 적외선 범위(대략 9,000-14,000나노미터 또는 9-14μm)에서 방사선을 검출하여 해당 방사선의 이미지를 생성합니다.적외선은 온도에 따라 모든 물체에 의해 방출되기 때문에 흑체방사선법에 따르면 서모그래피는 가시광선이 있든 없든 사람의 환경을 볼 수 있게 해준다.물체에 의해 방출되는 방사선의 양은 온도에 따라 증가하기 때문에 열 촬영으로 온도 변화를 볼 수 있습니다(따라서 이름).

초분광 이미징

주요 기사:초분광 이미징
초분광 열적외선 방출 측정, 겨울철 실외 스캔, 주변 온도 -15°C, Specim LWIR 초분광 이미저로 생성된 이미지.영상의 다양한 대상으로부터의 상대 방사 광도 스펙트럼은 화살표로 표시됩니다.시계 걸쇠와 같은 다른 물체의 적외선 스펙트럼에는 뚜렷한 특징이 있습니다.콘트라스트 레벨은 [31]객체의 온도를 나타냅니다.
디지털 카메라로 기록된 리모컨의 LED에서 나오는 적외선

초분광 화상은, 각 픽셀의 넓은 스펙트럼 범위를 개입시켜 연속하는 스펙트럼을 포함한 「그림」이다.초분광 이미징은 특히 NIR, SWIR, MWIR 및 LWIR 스펙트럼 영역에서 응용 분광학 분야에서 중요해지고 있다.일반적인 적용에는 생물학적, 광물학적, 방위적 및 산업적 측정이 포함됩니다.

열적외선 초분광 이미징도 마찬가지로 서모그래피 카메라를 사용하여 실행할 수 있지만 각 픽셀에 완전한 LWIR 스펙트럼이 포함되어 있다는 근본적인 차이가 있습니다.이것에 의해, 태양이나 달등의 외부 광원을 필요로 하지 않고, 물체의 화학적 식별을 실시할 수 있다.이러한 카메라는 일반적으로 지질 측정, 실외 감시 및 UAV [32]애플리케이션에 적용된다.

기타 이미징

적외선 촬영에서는 근적외선 스펙트럼을 포착하기 위해 적외선 필터가 사용됩니다.디지털 카메라는 종종 적외선 차단기를 사용한다.저렴한 디지털 카메라와 카메라 폰은 필터의 유효성이 낮고, 강렬한 근적외선을 "보여" 밝은 보라색-흰색으로 보입니다.특히 적외선 간섭으로 인해 이미지가 지워질 수 있는 적외선 밝기 영역 근처(램프 근처 등)에서 피사체를 촬영할 때 이 현상이 두드러집니다.원적외선 또는 테라헤르츠 방사선을 이용해 영상을 촬영하는 'T-ray' 영상 기술도 있다.광원이 부족하면 테라헤르츠 촬영이 다른 적외선 이미징 기술보다 더 어려워질 수 있습니다.최근에는 테라헤르츠 시간 영역 분광법과 같은 여러 가지 새로운 발전으로 인해 T선 영상이 상당한 관심을 받고 있다.

다양한 적외선 스펙트럼에서 반사광 사진을 촬영하여 빛의 파장이 변화함에 따른 외관을 보여줍니다.

추적

주요 기사:적외선 호밍

적외선 호밍으로도 알려진 적외선 추적은 스펙트럼의 적외선 부분에 있는 전자파 방사 대상으로부터의 방출을 추적하기 위해 사용하는 수동형 미사일 유도 시스템을 말한다.적외선 탐색을 사용하는 비산물은 적외선(IR)이 가시광선 주파수 스펙트럼 바로 아래에 있고 뜨거운 물체에 의해 강하게 방사되기 때문에 종종 "열 시커"라고 불린다.사람, 자동차 엔진, 항공기와 같은 많은 물체는 열을 발생시키고 유지하며,[33] 따라서 특히 배경에 있는 물체에 비해 적외선 파장의 빛에서 볼 수 있다.

난방

주요 기사:적외선 가열
미용실용 적외선 헤어드라이어, 2010년대경

적외선 복사는 고의적인 발열원으로 사용될 수 있다.예를 들어 적외선 사우나에서 탑승자를 가열하는 데 사용됩니다.또한 항공기의 날개에서 얼음을 제거하는(제빙)[34] 등 다른 가열 용도에도 사용할 수 있다.적외선 복사는 그릴링 또는 그릴링으로 알려진 요리에 사용됩니다.에너지 이점 중 하나는 IR 에너지가 주변의 공기보다는 음식과 같은 불투명한 물체만 가열한다는 것입니다.

적외선 가열은 코팅 경화, 플라스틱 성형, 아닐링, 플라스틱 용접 및 인쇄 건조와 같은 산업 제조 공정에서도 더욱 대중화되고 있습니다.이러한 용도에서는 적외선 히터가 대류 오븐 및 접촉 가열 대신 사용됩니다.

냉각

주요 기사: 복사 냉각

다양한 기술이나 제안된 기술은 적외선 방출을 이용하여 건물이나 다른 시스템을 냉각시킵니다.LWIR(8~15μm) 영역은 이러한 파장의 일부 방사선이 대기를 통해 우주로 방출될 수 있기 때문에 특히 유용합니다.

통신

상세 정보:컨슈머 IR

IR 데이터 전송은 컴퓨터 주변기기 및 개인 디지털 어시스턴트 간의 단거리 통신에도 사용됩니다.이러한 장치는 일반적으로 적외선 데이터 협회인 IrDA가 발표한 표준을 준수합니다.리모컨 및 IrDA 장치는 적외선 발광 다이오드(LED)를 사용하여 렌즈에 의해 집중될 수 있는 적외선을 사용자가 검출기를 겨냥한 빔으로 방출합니다.빔은 수신기가 해석하는 코드에 따라 켜지거나 꺼지는 등 변조됩니다.일반적으로 실용적인 이유로 매우 가까운 IR(800 nm 미만)이 사용됩니다.이 파장은 저렴한 실리콘 포토다이오드에 의해 효율적으로 검출되며, 수신기는 검출된 방사선을 전류로 변환하는 데 사용합니다.이 전기 신호는 IR 송신기로 인해 빠른 맥동을 유지하지만 주변 빛으로부터 천천히 변화하는 적외선 방사선을 걸러내는 하이패스 필터를 통과합니다.적외선 통신은 인구밀도가 높은 지역에서 실내에서 사용할 때 유용합니다.IR은 벽을 통과하지 않기 때문에 인접한 방의 다른 장치에 간섭하지 않습니다.리모컨이 어플라이언스를 명령하는 가장 일반적인 방법은 적외선입니다.적외선 통신에는 RC-5, SIRC와 같은 적외선 원격 제어 프로토콜이 사용됩니다.

적외선 레이저를 사용한 자유 공간 광통신은 방사선 손상을 제외하고 광섬유 케이블을 매설하는 비용에 비해 최대 4기가비트/초로 작동하는 도심 지역에 통신 링크를 설치하는 비교적 저렴한 방법입니다."눈이 적외선(IR)을 감지하지 못하기 때문에 손상을 방지하거나 줄이기 위해 눈을 깜빡이거나 감는 일은 [35]없을 수 있습니다."

적외선 레이저는 광섬유 통신 시스템에 빛을 제공하기 위해 사용됩니다.표준 실리카 파이버에는 파장이 1,330 nm(최소 분산) 또는 1,550 nm(최적의 전송)인 적외선이 최적입니다.

RIAS(Remote Interrared Audible Signage) 프로젝트를 통해 시각장애인을 위한 보조 수단으로 인쇄된 표지판의 음성 부호화 IR 데이터 전송이 연구되고 있다.한 장치에서 다른 장치로 IR 데이터를 전송하는 것을 빔링이라고 부르기도 합니다.

분광학

적외선 진동 분광법(근적외선 분광법 참조)은 구성 결합을 분석하여 분자를 식별하는 데 사용할 수 있는 기술이다.분자 내의 각 화학 결합은 그 결합 특유의 주파수로 진동한다.분자 내 원자의 그룹(예를 들어 CH2)은 그룹 전체의 신장 및 굽힘운동에 의해 발생하는 복수의 진동모드를 가질 수 있다.만약 진동이 분자의 쌍극자의 변화로 이어진다면, 그것은 같은 주파수를 가진 광자를 흡수할 것이다.대부분의 분자의 진동 주파수는 적외선의 주파수와 일치한다.일반적으로 이 기술은 4,000~400cm의−1 중적외선 방사선을 사용하여 유기 화합물을 연구하는 데 사용됩니다.샘플 내의 모든 흡수 주파수의 스펙트럼이 기록된다.이를 사용하여 존재하는 화학 그룹 및 순도 측면에서 샘플 조성에 대한 정보를 얻을 수 있습니다(예를 들어 습식 샘플은 약 3200cm의−1 광범위한 O-H 흡수를 나타냅니다).이 어플리케이션에서 방사선을 표현하는−1 단위 cm는 분광파수이다.그것은 진동수를 진공에서 빛의 속도로 나눈 것이다.

박막 도량형

반도체 산업에서는, 적외선을 이용해 박막이나 주기적인 트렌치 구조등의 소재를 특징지을 수 있습니다.반도체 웨이퍼 표면으로부터의 빛의 반사율을 측정하는 것으로, Forouhi-Bloomer 분산식을 개입시켜 굴절률 n과 소광 계수 k를 구할 수 있다.또한 적외선으로부터의 반사율을 사용하여 고애스펙트비 트렌치 구조의 임계 치수, 깊이 및 사이드월 각도를 결정할 수 있습니다.

기상학

미국 대초원 상공의 적란운의 적외선 위성 사진.

스캐닝 방사계가 장착된 기상 위성은 열 또는 적외선 이미지를 생성하며, 그러면 숙련된 분석가가 구름 높이와 유형을 결정하고, 육지와 지표수 온도를 계산하고, 해양 표면의 특징을 찾을 수 있습니다.스캔의 범위는 일반적으로 10.3~12.5μm(IR4 및 IR5 채널)입니다.

저기압이나 적란운과 같이 상단이 높고 차가운 구름은 종종 빨강 또는 검정색으로 표시되고, 층운이나 층적운과 같은 하층 온난한 구름은 파랑 또는 회색으로 표시되며, 그에 따라 중간 구름은 음영으로 표시된다.뜨거운 육지 표면은 짙은 회색 또는 검은색으로 표시됩니다.적외선 이미지의 단점 중 하나는 층이나 안개와 같은 낮은 구름의 온도가 주변 육지나 해수면과 비슷할 수 있고 나타나지 않는다는 것이다.그러나 IR4 채널(10.3~11.5μm)과 근적외선 채널(1.58~1.64μm)의 밝기 차이를 이용해 낮은 구름을 구별할 수 있어 안개 위성 사진을 생성한다.적외선의 주된 장점은 밤에 영상을 만들어 낼 수 있고, 연속적인 날씨 연구를 가능하게 한다는 것이다.

이 적외선 사진들은 해양의 소용돌이나 소용돌이, 그리고 선박 산업에 귀중한 걸프 스트림과 같은 지도 해류를 묘사할 수 있다.어부들과 농부들은 농작물을 서리로부터 보호하거나 바다로부터의 어획량을 늘리기 위해 땅과 물의 온도를 아는 것에 관심이 있다.심지어 엘니뇨 현상도 발견할 수 있다.색채 디지털화 기법을 사용하여 회색 음영 서멀 이미지를 색상으로 변환하여 원하는 정보를 쉽게 식별할 수 있습니다.

6.40~7.08μm의 주요 수증기 채널은 일부 기상 위성에 의해 촬영될 수 있으며 대기 중의 수분량을 보여준다.

기후학

메탄, 물, 이산화탄소 분자가 태양열을 재방사하는 온실효과

기후학 분야에서는 대기 적외선을 감시하여 지구와 대기 간의 에너지 교환 경향을 검출한다.이러한 경향은 지구의 기후의 장기적인 변화에 대한 정보를 제공한다.그것은 태양 복사와 함께 지구 온난화에 대한 연구에서 연구된 주요 변수 중 하나이다.

이 연구 분야에서는 연속적인 실외 측정을 수행하기 위해 고온계를 사용한다.약 4.5μm에서 50μm 사이의 적외선 방사선에 대한 감도를 가진 광대역 적외선 방사선계입니다.

천문학

주요 기사:적외선 천문학 및 원적외선 천문학
행성 베타 픽토리스 b를 가진 베타 픽토리스. 가운데에서 떨어진 밝은 파란색 점이 적외선으로 보입니다.두 이미지를 결합하고, 내부 디스크의 크기는 3.6μm입니다.

천문학자들은 거울, 렌즈, 고체 디지털 검출기를 포함한 광학 부품을 사용하여 전자기 스펙트럼의 적외선 부분에 있는 물체를 관찰합니다.이러한 이유로 그것은 광학 천문학의 일부로 분류된다.이미지를 형성하기 위해서는 적외선 망원경의 구성 요소를 열원으로부터 조심스럽게 차폐해야 하며, 검출기는 액체 헬륨을 사용하여 냉각됩니다.

지구 기반 적외선 망원경의 감도는 대기 중의 수증기에 의해 상당히 제한되는데, 이는 선택된 대기 창 밖의 우주에서 도달하는 적외선 방사선의 일부를 흡수한다.이러한 제한은 망원경 관측소를 높은 고도에 배치하거나 풍선이나 항공기와 함께 망원경을 높이 올려서 부분적으로 완화시킬 수 있다.우주 망원경은 이러한 장애를 겪지 않기 때문에, 우주 공간은 적외선 천문학의 이상적인 장소로 여겨진다.

스펙트럼의 적외선 부분은 천문학자들에게 몇 가지 유용한 이점이 있다.우리 은하의 차갑고 어두운 가스와 먼지로 이루어진 분자 구름은 내장된 별에 의해 조사될 때 복사된 열로 빛날 것입니다.적외선은 또한 원시성이 가시광선을 방출하기 전에 이를 감지하는 데 사용될 수 있다.별은 적외선 스펙트럼에서 에너지의 작은 부분을 방출하기 때문에 행성과 같은 가까운 차가운 물체가 더 쉽게 발견될 수 있습니다.(가시광선 스펙트럼에서는 별의 눈부심이 행성의 반사광을 흡수합니다.)

적외선은 또한 종종 가스와 먼지에 가려져 있는 활동 은하의 중심부를 관찰하는데도 유용합니다.적색편이가 큰 멀리 있는 은하는 스펙트럼의 피크 부분이 더 긴 파장으로 이동하기 때문에 [7]적외선에서 더 쉽게 관측됩니다.

적외선 청소

적외선 클리닝은 일부 동영상 필름 스캐너, 필름 스캐너 및 플랫베드 스캐너에서 완료된 스캔에 대한 먼지 및 긁힘의 영향을 줄이거나 제거하기 위해 사용되는 기술입니다.이 기능은 세 가지 가시 컬러 채널(빨간색, 녹색 및 파란색)과 동일한 위치 및 해상도로 스캔에서 추가 적외선 채널을 수집하여 작동합니다.적외선 채널은 다른 채널과 함께 스크래치 및 먼지 위치를 감지하는 데 사용됩니다.이러한 결함을 찾으면 스케일링을 통해 수정하거나 [36]인페인팅으로 대체할 수 있습니다.

미술품 보존 및 분석

레오나르도 다빈치의 모나리자의 적외선 반사도
Infrared reflectography-en.svg

적외반사법을[37] 통해 그림, 특히 작가의 밑그림이나 윤곽을 비파괴적으로 드러낼 수 있다.미술품 관리자들은 눈에 보이는 페인트 층이 밑그림이나 그 사이의 층과 어떻게 다른지 조사하기 위해 이 기술을 사용한다.이는 그림이 원작자에 의한 프라임 버전인지 카피 버전인지, 과도한 복원 작업으로 인해 변형된 것인지 판단하는 데 매우 유용한 정보이다.일반적으로 펜티멘티가 많을수록 그림이 프라임 버전이 될 가능성이 높다.또한 작업 [38]관행에 대한 유용한 통찰력을 제공합니다.리플렉토그래피는 그림 전체의 밑바탕에 깔린 땅에서도 사용되지 않는 한 리플렉토그래피에서 잘 드러나는 카본블랙의 사용을 종종 드러낸다.

최근 적외선 감지 카메라의 디자인이 발전함에 따라 언더페인팅과 펜티멘티뿐만 아니라 나중에 [39]화가가 덧칠한 그림 전체를 발견하고 묘사할 수 있게 되었다.주목할 만한 예로는 피카소의 다림질과 블루룸이 있는데, 두 경우 모두 오늘날 알려진 것처럼 그림 아래에 한 남자의 초상화가 보인다.

다양한 종류의 물건들, 특히 사해 두루마리, 파피리 별장의 로마 작품들, [40]둔황 동굴에서 발견된 실크로드 문서들에 대해 보존자들과 과학자들에 의해 비슷한 적외선이 사용되었습니다.잉크에 사용되는 카본 블랙은 매우 잘 보일 수 있습니다.

생물계

상세 정보:뱀의 적외선 감지
쥐를 잡아먹는 뱀의 열 사진 이미지

Pit Viper의 머리에는 적외선 감지 구덩이가 한 쌍 있다.이 생물학적 적외선 감지 [41][42]시스템의 정확한 열 감도에 대해서는 불확실합니다.

는thermoreceptive 기관들을 가지고 있습니다 다른 유기체들이 비단뱀(가족 비단 구렁이), 약간의 보아 뱀(가족 보아과), 공용 위흡혈 박쥐(흡혈 박쥐), 보석 딱정 벌레의(Melanophila acuminata)[43]을 가르치는 데 간과한 나비들(Pachliopta aristolochiae과 Troides rhadamantus plateni)다양한, 그리고 어쩌면 흡혈 곤충(트리아 토마 infestans)..[44]

Venturia inaequalis와 같은 몇몇 곰팡이들은 [45]배출을 위해 근적외선을 필요로 한다.

근적외선 시야(780–1,000 nm)는 시각 [46]색소의 소음으로 인해 오랫동안 불가능하다고 여겨졌지만, 근적외선의 느낌은 일반적인 잉어와 세 가지 시클리드 [46][47][48][49][50]종에서 보고되었다.물고기들은 먹이를 포획하기[46] 위해 그리고 사진 방향의 [50]수영 방향을 위해 NIR을 사용합니다.어류의 NIR 감각은 황혼기의 열악한[46] 조명 조건과 탁한 [50]지표수에서 관련이 있을 수 있다.

광바이오모듈레이션

근적외선, 즉 광생물 변조는 상처 치유뿐만 아니라 화학 요법에 의해 유발되는 구강 궤양의 치료에 사용된다.항헤르페스 바이러스 [51]치료와 관련된 작업이 있습니다.연구 프로젝트에는 시토크롬c 산화효소 상향 조절 및 기타 가능한 [52]메커니즘을 통한 중추신경계 치유 효과에 대한 연구가 포함됩니다.

건강상의 위험

특정 산업용 고열 환경에서 강한 적외선을 방출하면 눈이 손상되거나 사용자가 실명할 수 있습니다.방사선이 보이지 않기 때문에 그러한 [53]장소에서는 특수 적외선 방지 고글을 착용해야 합니다.

적외선 과학의 역사

적외선의 발견은 19세기 초 천문학자 윌리엄 허셜에 기인한다.허셜은 1800년 런던 왕립학회 이전에 그의 결과를 발표했다.허셜은 태양으로부터 빛을 굴절시키기 위해 프리즘을 사용했고 온도계에 기록된 온도 상승을 통해 스펙트럼의 붉은 부분 너머의 적외선을 감지했다.그는 그 결과에 놀랐고 그들을 "열량선"[54][55]이라고 불렀다."적외선"이라는 용어는 19세기 [56]후반까지 등장하지 않았다.

기타 중요한 날짜는 다음과 같습니다.[23]

적외선은 1800년 윌리엄 허셜에 의해 발견되었다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

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    다음 항목도 참조하십시오.
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