絶対零度を超える温度の物体は、赤外線の形で宇宙空間にエネルギーを放射します。赤外線を用いて関連する物理量を測定するセンシング技術は、赤外線センシング技術と呼ばれます。
赤外線センサー技術は近年最も急速に発展している技術の一つであり、航空宇宙、天文学、気象学、軍事、工業、民生など幅広い分野で活用され、かけがえのない重要な役割を果たしています。赤外線は本質的に電磁波の一種であり、その波長範囲はおよそ0.78m～1000mのスペクトル範囲です。可視光線の外側、赤色光に位置するため、赤外線と呼ばれています。絶対零度以上の物体は、赤外線の形で宇宙空間にエネルギーを放射します。赤外線を用いて関連する物理量を測定するセンシング技術は、赤外線センシング技術と呼ばれます。
フォトニック赤外線センサーは、赤外線の光子効果を利用したセンサーの一種です。いわゆる光子効果とは、赤外線が半導体材料に入射すると、赤外線中の光子流が半導体材料中の電子と相互作用し、電子のエネルギー状態を変化させ、様々な電気現象を引き起こすことを指します。半導体材料の電子特性の変化を測定することで、対応する赤外線の強度を知ることができます。光子検出器の主な種類は、内蔵型光検出器、外部型光検出器、自由キャリア検出器、QWIP量子井戸検出器などです。内蔵型光検出器はさらに、光伝導型、光起電力型、光磁気電気型に分類されます。光子検出器の主な特徴は、高感度、高速応答、高応答周波数ですが、検出帯域が狭く、一般的に低温で動作することが欠点です（高感度を維持するために、液体窒素や熱電冷却を用いて光子検出器をより低い動作温度まで冷却することがよくあります）。
赤外線スペクトル技術に基づく成分分析装置は、グリーン、高速、非破壊、オンラインなどの特徴を備えており、分析化学分野におけるハイテク分析技術の急速な発展の一つです。 非対称二原子および多原子で構成される多くのガス分子は、赤外線放射帯域に対応する吸収帯を持ち、測定対象物に含まれる異なる分子により、吸収帯の波長と吸収強度が異なります。 各種ガス分子の吸収帯の分布と吸収強度に基づいて、測定対象物中のガス分子の組成と含有量を識別できます。 赤外線ガス分析装置は、測定媒体に赤外線を照射し、各種分子媒体の赤外線吸収特性に基づき、ガスの赤外線吸収スペクトル特性を利用し、スペクトル分析を通じてガスの組成または濃度分析を実現します。
対象物に赤外線を照射することで、水酸基、水、炭酸塩、Al-OH、Mg-OH、Fe-OHなどの分子結合の診断スペクトルを取得し、スペクトルの波長位置、深さ、幅を測定・分析することで、主要金属元素の種類、成分、比率を求めることができます。これにより、固体媒体の組成分析が可能になります。
投稿日時: 2023年7月4日