زخم تطوير مستشعر الأشعة تحت الحمراء جيد

أي جسم تزيد درجة حرارته عن الصفر المطلق يُشعّ طاقةً إلى الفضاء الخارجي على شكل ضوء تحت أحمر. وتُسمى تقنية الاستشعار التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء لقياس الكميات الفيزيائية ذات الصلة بتقنية الاستشعار تحت الأحمر.

تُعد تقنية استشعار الأشعة تحت الحمراء من أسرع التقنيات تطورًا في السنوات الأخيرة، حيث تُستخدم على نطاق واسع في مجالات الفضاء والفلك والأرصاد الجوية والعسكرية والصناعية والمدنية وغيرها، وتلعب دورًا بالغ الأهمية. الأشعة تحت الحمراء، في جوهرها، هي نوع من موجات الإشعاع الكهرومغناطيسي، يتراوح طولها الموجي بين 0.78 و1000 متر تقريبًا، نظرًا لوقوعها في الضوء المرئي خارج نطاق الضوء الأحمر، ولذلك تُسمى بالأشعة تحت الحمراء. أي جسم بدرجة حرارة أعلى من الصفر المطلق يشع طاقة إلى الفضاء الخارجي على شكل ضوء تحت أحمر. تُسمى تقنية الاستشعار التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء لقياس الكميات الفيزيائية ذات الصلة بتقنية استشعار الأشعة تحت الحمراء.

مستشعر الأشعة تحت الحمراء الفوتوني هو نوع من المستشعرات يعمل باستخدام تأثير الفوتون في الأشعة تحت الحمراء. يشير ما يسمى بتأثير الفوتون إلى أنه عند سقوط الأشعة تحت الحمراء على بعض المواد شبه الموصلة، يتفاعل تدفق الفوتون في الأشعة تحت الحمراء مع الإلكترونات في المادة، مما يغير حالة طاقة الإلكترونات، ويؤدي إلى ظواهر كهربائية مختلفة. من خلال قياس التغيرات في الخصائص الإلكترونية لأشباه الموصلات، يمكن معرفة شدة الأشعة تحت الحمراء المقابلة. الأنواع الرئيسية لكاشفات الفوتون هي: كاشف ضوئي داخلي، كاشف ضوئي خارجي، كاشف حامل حر، كاشف بئر كمي QWIP، وغيرها. تنقسم الكواشف الضوئية الداخلية إلى نوع موصل ضوئي، ونوع مولد للفولت الضوئي، ونوع كهروضوئي مغناطيسي. الخصائص الرئيسية لكاشف الفوتون هي الحساسية العالية وسرعة الاستجابة السريعة وتردد الاستجابة العالي، ولكن العيب هو أن نطاق الكشف ضيق، ويعمل بشكل عام في درجات حرارة منخفضة (من أجل الحفاظ على حساسية عالية، غالبًا ما يتم استخدام النيتروجين السائل أو التبريد الحراري الكهربائي لتبريد كاشف الفوتون إلى درجة حرارة عمل أقل).

يتميز جهاز تحليل المكونات، القائم على تقنية طيف الأشعة تحت الحمراء، بكونه صديقًا للبيئة وسريعًا وغير مدمر ومتصلًا بالإنترنت، وهو أحد التطورات السريعة في تقنيات التحليل عالية التقنية في مجال الكيمياء التحليلية. للعديد من جزيئات الغاز المكونة من الدياتومات غير المتماثلة والذرات المتعددة نطاقات امتصاص مقابلة في نطاق الأشعة تحت الحمراء، ويختلف طول موجة هذه النطاقات وقوة امتصاصها باختلاف الجزيئات الموجودة في الأجسام المقاسة. ووفقًا لتوزيع نطاقات الامتصاص لجزيئات الغاز المختلفة وقوة الامتصاص، يمكن تحديد تركيب ومحتوى جزيئات الغاز في الجسم المقاس. يُستخدم محلل الغاز بالأشعة تحت الحمراء لإشعاع الوسط المقاس بالأشعة تحت الحمراء، ووفقًا لخصائص امتصاص الأشعة تحت الحمراء لمختلف الوسائط الجزيئية، باستخدام خصائص طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء للغاز، لتحقيق تركيب الغاز أو تحليل تركيزه من خلال التحليل الطيفي.

يمكن الحصول على الطيف التشخيصي للهيدروكسيل، والماء، والكربونات، وAl-OH، وMg-OH، وFe-OH، وغيرها من الروابط الجزيئية عن طريق تعريض الجسم المستهدف للأشعة تحت الحمراء، ثم قياس طول الموجة وعمقها وعرضها وتحليلها لمعرفة أنواعها ومكوناتها ونسب العناصر المعدنية الرئيسية. وبالتالي، يمكن إجراء تحليل تركيب الأوساط الصلبة.