Инфракрасная техника - это область прикладной физики и техники,
занимающаяся разработкой и применением в научных исследованиях, на
производстве и в военном деле приборов, действие которых основано на
использовании инфракрасного излучения. На шкале электромагнитных волн
инфракрасное излучение занимает довольно широкую область между красным
концом видимого света и коротковолновым радиоизлучением (длины волн от
0,74 мкм до 1-2 мм).
Оказалось, что невидимый "теплый свет" несет много интересной информации
о свойствах различных объектов природы. Надо было научиться читать эту
информацию, чтобы использовать ее в практической деятельности. Решает
эти задачи инфракрасная техника - приборы для обнаружения невидимого
ИК-излучения, наблюдения, фотографирования тел в ИК-лучах, а также
приборы, помогающие воздействовать ИК-излучением на тела, чтобы получать
заданные свойства веществ.
Многие вещества, прозрачные для видимого света, не пропускают ИК-лучи, и
наоборот. Например, слой воды толщиной несколько сантиметров позволяет
отчетливо видеть находящиеся под ним предметы, но он непрозрачен для
ИК-излучения с длинами волн больше 1 мкм. Вода часто используется как
теплозащитный экран. А вот черная бумага, напротив, хорошо пропускает
инфракрасные волны с длиной от 50 до 2000 мкм. Полиэтилен прозрачен для
ИК-лучей любых длин волн свыше 100 мкм, а кварц - только от 100 до 1000
мкм. Из веществ с такой "выборочной" прозрачностью изготовляют фильтры,
выделяющие нужную часть диапазона ИК-излучения. Это важно, например, при
фотографировании тел в ИК-лучах - инфракрасной фотографии.
Наиболее прост метод фотографирования на фотопленку, чувствительную к
ИК-излучению. При этом на объектив фотоаппарата устанавливают
светофильтр, пропускающий ИК-лучи и непрозрачный для видимого света.
Установка для испытания полупроводников
инфракрасными лучами
Фотографирование в ИК-лучах широко используется в металлургии и
металлообрабатывающей промышленности для обнаружения невидимых, скрытых
дефектов в изделиях (см. Дефектоскопия). Здесь важную роль играет то
обстоятельство, что разные по плотности участки изделий неодинаково
излучают ИК-лучи. Если в детали есть трещины или внутренние полости
(раковины), то на ярком фоне всего предмета они будут выглядеть как
темные пятна.
А как увидеть слабо "светящийся" или удаленный предмет, от которого до
нас доходит очень малая часть ИК-излучения? Здесь на помощь приходит
специальный прибор - электронно-оптический преобразователь (ЭОП),
который "переводит" невидимое излучение в видимое и одновременно
усиливает его яркость.
Простейший ЭОП представляет собой устройство, имеющее стеклянный корпус
с двойными стенками и дном (см. рис.), из которого выкачан воздух. На
внутренней стороне наружного дна нанесен полупрозрачный фотокатод (см.
Фотоэлемент), а напротив него на другой стенке - люминесцентный экран. С
помощью специальных линз изображение в инфракрасных лучах проектируется
на фотокатод. Под действием ИК-лучей фотокатод начинает испускать
электроны, причем с тех участков, где яркость лучей больше,
соответственно больше испускается и электронов. Между экраном и
фотокатодом приложено высокое напряжение, благодаря чему электроны
разгоняются, бомбардируют экран и вызывают его свечение. Интенсивность
свечения
отдельных точек экрана зависит от плотности потока электронов,
вследствие чего на экране возникает видимое изображение объекта. Это
изображение можно сфотографировать на обычную пленку.
Другой прибор - инфракрасный видикон позволяет не только преобразовать
ИК-изо-бражение в видимое, но и передать его по телевизионным каналам.
Экран передающей трубки (см. Телевидение) изготовлен из специальных
полупроводниковых элементов - фотополупроводников, чувствительных к
ИК-излучению. Ток в таком элементе меняется в зависимости от
освещенности его поверхности: чем больше яркость падающих на него
ИК-лучей, тем больше сила тока. Спроецированное на экран передающей
трубки ИК-изображение, как и в обычном видиконе, "считывается"
электронным лучом, преобразуется в электромагнитные волны и передается
"в эфир".
Нагретые тела, растения, живые организмы постоянно испускают ИК-лучи той
или иной яркости независимо от времени суток. Благодаря этому свойству
ИК-техника дает возможность вести наблюдения даже в абсолютной темноте.
На ИК-лучах работают приборы ночного вйдения и ночного фотографирования,
земной и космической связи, средства скрытой сигнализации и т. п.
С помощью приборов инфракрасного излучения можно снять карту температуры
человеческого тела и по ней судить о состоянии здоровья человека.
Спектры в инфракрасной области излучения помогают исследователям понять
строение сложных органических молекул. Мощные потоки излучения
инфракрасных ламп используются во многих технологических процессах: для
быстрой сушки окрашенных автомобильных кузовов, обогрева молодняка
сельскохозяйственных животных на фермах и т. д.
