Entdeckung der Infrarotstrahlung
Entdeckt wurde die Infrarotstrahlung um 1800 von Friedrich Wilhelm Herschel bei dem Versuch, die Temperatur der verschiedenen Farben des Sonnenlichtes zu messen. Er ließ dazu Sonnenlicht durch ein Prisma fallen und platzierte Thermometer in den einzelnen Farbbereichen. Er bemerkte, dass jenseits des roten Endes des sichtbaren Spektrums das Thermometer die höchste Temperatur anzeigte. Aus dem beobachteten Temperaturanstieg schloss er, dass sich das Sonnenspektrum jenseits des sichtbaren roten Lichtes fortsetzt.
Die weitere Unterteilung des infraroten Spektralbereiches ist unterschiedlich definiert. Die technischen Anwendungen NDIR-Gasanalyse, Flammenspektroskopie und Pyrometrie verwenden häufig die Einteilung in NIR, SWIR, MWIR, LWIR und FIR. Die CIE (Internationale Beleuchtungskommission) sowie die DIN 5031-7 verwenden die Einteilung in IR-A, IR-B und IR-C.
| Bezeichnung | Deutsche Abkürzung | Englische Abkürzung | Abkürzung nach CIE bzw. DIN | Wellenlänge [µm] |
| Nahes Infrarot | NIR | NIR | IR-A | 0,78 … 1,4 |
| Nahes Infrarot | NIR | SWIR | IR-B | 1,4 … 3,0 |
| Mittleres Infrarot | MIR | MWIR | IR-C | 3,0 … 8,0 |
| Mittleres Infrarot | MIR | LWIR | IR-C | 8,0 … 15,0 (50,0) |
| Fernes Infrarot | FIR | FIR | IR-C | 15,0 (50,0) … 1.000,0 |
Quellen der Infrarotstrahlung
Quellen der Infrarotstrahlung sind zunächst einmal alle Gegenstände, wobei deren Temperatur der wichtigste Parameter ist (Temperaturstrahler, Plancksches Strahlungsgesetz). Das wird bei der berührungslosen Temperaturmessung, der Pyrometrie, ausgenutzt. Intensität und spektrale Verteilung hängen darüber hinaus noch von der Oberfläche des Gegenstands ab, was mit dem Emissionsfaktor beschrieben wird. Ein idealer Temperaturstrahler hat einen spektral konstanten Emissionsfaktor von 1 und wird als Schwarzer Strahler bezeichnet. Kommerziell verfügbare Strahler sind aber meist gar nicht schwarz sondern besitzen einen elektrisch beheizten Hohlraum, der durch eine Lochblende die Strahlung austreten lässt. Physikalisch ist ein solcher Hohlraum fast ideal „schwarz“, da er keine Strahlung reflektiert (Hohlraumstrahlung). Technisch ist er aber einfacher herstellbar und außerdem viel langzeitstabiler als eine ideal schwarze Oberfläche. Glühlampen sind ebenfalls Temperaturstrahler. Allerdings ist ihre obere Wellenlänge durch die Absorption des Glaskolbens auf etwa 4 µm beschränkt. Weitere Quellen von Infrarotstrahlung sind LEDs und Laser. Deren Spektrum ist aber meist auf einen kleinen Bereich beschränkt, der vom Halbleitermaterial abhängt.
Elektromagnetisches Spektrum
Pyroelektrische Detektoren von InfraTec spielen ihre Stärken in der Messtechnik vor allem im mittleren Infrarot aus, können aber auch für Laseranwendungen im UV sowie in dem Bereich der fernen Infrarotstrahlung genutzt werden.
Im mittleren infrarote Bereich von 2,5 bis 13 µm liegen die Absorptionsbanden zahlreicher Gase. Durch Bestimmung der charakteristischen Strahlungsabsorption mittels thermischer Sensoren (pyroelektrischer Detektor und Thermopile) lassen sich die Konzentrationen von Gasen wie CO2, CO, NOx, Ozon und Kohlenwasserstoffe (Alkane, Kältemittel, Halogen- und aromatische Kohlenwasserstoffe) messen. Die Nutzung der ATR-Infrarotspektroskopie (ATR – attenuated total reflection = abgeschwächte Totalreflexion) ermöglicht unter anderem das Messen von Gasen auch in flüssigen Medien.
Durch das Erkennen von typischen Gasemissionen im MIR, welche bei einem Brand entstehen, können Flammen selektiv und sehr sicher über weite Entfernungen erkannt werden (Flammendetektor, Tripel IR, IR3).
Detektorsuche
InfraTec bietet Ihnen fünf Produktgruppen mit rund 50 verschiedenen pyroelektrischen Detektoren. Wählen Sie Ihre passenden Infrarotdetektoren mit unserer detaillierten Detektorsuche.
