絶対零度以上の温度を持つ物体はすべて、赤外線という形で宇宙空間にエネルギーを放射する。赤外線放射を利用し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る。
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、産業、民生などの分野で広く利用され、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。可視光線の赤色光以外の領域に位置するため、赤外線と呼ばれています。絶対零度以上の温度を持つ物体はすべて、赤外線の形でエネルギーを宇宙空間に放射します。赤外線放射を利用して関連する物理量を測定するセンシング技術を赤外線センシング技術と呼びます。
光子赤外線センサーは、赤外線の光子効果を利用して動作する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、赤外線中の光子の流れ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現象を指します。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、内部光検出器、外部光検出器、自由キャリア検出器、QWIP量子井戸検出器などです。内部光検出器はさらに、光伝導型、光起電力型、光磁気電気型に細分化されます。光子検出器の主な特徴は、高感度、高速応答速度、高応答周波数ですが、欠点は検出帯域が狭く、一般的に低温で動作することです(高感度を維持するために、光子検出器をより低い動作温度に冷却するために、液体窒素または熱電冷却がよく使用されます)。
赤外線スペクトル技術に基づく成分分析装置は、環境に優しく、高速で、非破壊的かつオンラインという特徴を持ち、分析化学分野における急速に発展しているハイテク分析技術の一つです。非対称二原子分子や多原子分子からなる多くのガス分子は、赤外線放射帯にそれぞれ対応する吸収帯を持ち、測定対象に含まれる分子が異なるため、吸収帯の波長と吸収強度も異なります。様々なガス分子の吸収帯の分布と吸収強度に基づいて、測定対象中のガス分子の組成と含有量を特定することができます。赤外線ガス分析装置は、測定対象媒体に赤外線を照射し、様々な分子媒体の赤外線吸収特性に基づいて、ガスの赤外線吸収スペクトル特性を利用し、スペクトル分析によっ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が得られ、その後、スペクトルの波長位置、深さ、幅を測定・分析することで、その種類、成分、主要金属元素の比率を求めることができる。これにより、固体媒体の組成分析が可能となる。
投稿日時:2023年7月4日





