Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối đều phát ra năng lượng vào không gian bên ngoài dưới dạng ánh sáng hồng ngoại. Công nghệ cảm biến sử dụng bức xạ hồng ngoại để đo các đại lượng vật lý liên quan được gọi là công nghệ cảm biến hồng ngoại.
Công nghệ cảm biến hồng ngoại là một trong những công nghệ phát triển nhanh nhất trong những năm gần đây, được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, thiên văn học, khí tượng học, quân sự, công nghiệp và dân dụng cùng nhiều lĩnh vực khác, đóng vai trò quan trọng không thể thiếu. Về bản chất, hồng ngoại là một loại sóng bức xạ điện từ, bước sóng nằm trong khoảng 0,78m ~ 1000m, do nằm ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy được nên mới có tên là hồng ngoại. Bất kỳ vật thể nào có nhiệt độ trên độ không tuyệt đối đều phát ra năng lượng vào không gian dưới dạng ánh sáng hồng ngoại. Công nghệ cảm biến sử dụng bức xạ hồng ngoại để đo các đại lượng vật lý liên quan được gọi là công nghệ cảm biến hồng ngoại.
Cảm biến hồng ngoại quang tử là một loại cảm biến hoạt động bằng cách sử dụng hiệu ứng photon của bức xạ hồng ngoại. Cái gọi là hiệu ứng photon đề cập đến việc khi có bức xạ hồng ngoại chiếu vào một số vật liệu bán dẫn, dòng photon trong bức xạ hồng ngoại tương tác với các electron trong vật liệu bán dẫn, làm thay đổi trạng thái năng lượng của các electron, dẫn đến các hiện tượng điện khác nhau. Bằng cách đo sự thay đổi trong các tính chất điện tử của vật liệu bán dẫn, người ta có thể biết được cường độ của bức xạ hồng ngoại tương ứng. Các loại máy dò photon chính bao gồm máy dò quang bên trong, máy dò quang bên ngoài, máy dò điện tích tự do, máy dò giếng lượng tử QWIP, v.v. Máy dò quang bên trong được chia nhỏ hơn nữa thành loại dẫn quang, loại tạo quang điện và loại từ điện quang. Đặc điểm chính của máy dò photon là độ nhạy cao, tốc độ phản hồi nhanh và tần số phản hồi cao, nhưng nhược điểm là dải phát hiện hẹp và thường hoạt động ở nhiệt độ thấp (để duy trì độ nhạy cao, nitơ lỏng hoặc làm lạnh nhiệt điện thường được sử dụng để làm mát máy dò photon xuống nhiệt độ hoạt động thấp hơn).
Thiết bị phân tích thành phần dựa trên công nghệ quang phổ hồng ngoại có đặc điểm thân thiện với môi trường, nhanh chóng, không phá hủy và trực tuyến, là một trong những công nghệ phân tích công nghệ cao phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực hóa học phân tích. Nhiều phân tử khí được cấu tạo từ các phân tử lưỡng nguyên tử và đa nguyên tử không đối xứng có các dải hấp thụ tương ứng trong dải bức xạ hồng ngoại, và bước sóng cũng như cường độ hấp thụ của các dải hấp thụ khác nhau là do các phân tử khác nhau có trong vật thể cần đo. Dựa trên sự phân bố các dải hấp thụ của các phân tử khí khác nhau và cường độ hấp thụ, thành phần và hàm lượng các phân tử khí trong vật thể cần đo có thể được xác định. Máy phân tích khí hồng ngoại được sử dụng để chiếu ánh sáng hồng ngoại vào môi trường cần đo, và dựa trên đặc tính hấp thụ hồng ngoại của các môi trường phân tử khác nhau, sử dụng đặc điểm quang phổ hấp thụ hồng ngoại của khí, thông qua phân tích quang phổ để đạt được phân tích thành phần hoặc nồng độ khí.
Phổ chẩn đoán của hydroxyl, nước, cacbonat, Al-OH, Mg-OH, Fe-OH và các liên kết phân tử khác có thể thu được bằng cách chiếu tia hồng ngoại vào vật thể cần nghiên cứu. Sau đó, vị trí bước sóng, độ sâu và độ rộng của phổ có thể được đo và phân tích để xác định loại, thành phần và tỷ lệ các nguyên tố kim loại chính. Như vậy, có thể thực hiện phân tích thành phần của môi trường rắn.
Thời gian đăng bài: 04/07/2023