Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet de l'énergie dans l'espace sous forme de lumière infrarouge. La technologie de détection qui utilise le rayonnement infrarouge pour mesurer des grandeurs physiques pertinentes est appelée technologie de détection infrarouge.
La technologie des capteurs infrarouges est l'une des plus dynamiques de ces dernières années. Largement utilisée dans l'aérospatiale, l'astronomie, la météorologie, l'armée, l'industrie et le civil, elle joue un rôle essentiel et irremplaçable dans de nombreux domaines. L'infrarouge est une onde électromagnétique dont la plage de longueurs d'onde s'étend d'environ 0,78 m à 1 000 m, car elle se situe dans la lumière visible, en dehors de la lumière rouge. Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet de l'énergie dans l'espace sous forme de lumière infrarouge. La technologie de détection utilisant le rayonnement infrarouge pour mesurer des grandeurs physiques pertinentes est appelée technologie de détection infrarouge.
Un capteur infrarouge photonique utilise l'effet photonique du rayonnement infrarouge. Cet effet se produit lorsque, lors d'un incident infrarouge sur certains matériaux semi-conducteurs, le flux de photons du rayonnement infrarouge interagit avec les électrons du matériau semi-conducteur, modifiant ainsi leur état énergétique et provoquant divers phénomènes électriques. La mesure des variations des propriétés électroniques des matériaux semi-conducteurs permet de connaître l'intensité du rayonnement infrarouge correspondant. Les principaux types de détecteurs de photons sont les photodétecteurs internes, les photodétecteurs externes, les détecteurs à porteurs libres, les détecteurs à puits quantiques QWIP, etc. Les photodétecteurs internes sont eux-mêmes subdivisés en photoconducteurs, générateurs de photovoltagènes et photomagnétoélectriques. Les principales caractéristiques du détecteur de photons sont une sensibilité élevée, une vitesse de réponse rapide et une fréquence de réponse élevée. Cependant, l'inconvénient réside dans sa bande de détection étroite et son fonctionnement généralement à basse température (afin de maintenir une sensibilité élevée, on utilise souvent de l'azote liquide ou un système de réfrigération thermoélectrique pour refroidir le détecteur de photons à une température inférieure).
L'instrument d'analyse de composants basé sur la technologie du spectre infrarouge est écologique, rapide, non destructif et en ligne. Il s'inscrit dans le développement rapide des technologies d'analyse de pointe en chimie analytique. De nombreuses molécules gazeuses composées de diatomées et de polyatomes asymétriques présentent des bandes d'absorption correspondantes dans le rayonnement infrarouge. Leur longueur d'onde et leur intensité d'absorption varient en fonction des molécules présentes dans les objets mesurés. La distribution des bandes d'absorption des différentes molécules gazeuses et leur intensité permettent d'identifier la composition et la teneur en molécules gazeuses de l'objet mesuré. L'analyseur de gaz infrarouge est utilisé pour irradier le milieu mesuré avec de la lumière infrarouge. Selon les caractéristiques d'absorption infrarouge des différents milieux moléculaires, il utilise le spectre d'absorption infrarouge du gaz pour analyser sa composition ou sa concentration par analyse spectrale.
Le spectre diagnostique des liaisons hydroxyle, eau, carbonate, Al-OH, Mg-OH, Fe-OH et autres liaisons moléculaires peut être obtenu par irradiation infrarouge de l'objet cible. La longueur d'onde, la profondeur et la largeur du spectre peuvent ensuite être mesurées et analysées afin d'en déterminer les espèces, les composants et le rapport des principaux éléments métalliques. L'analyse de la composition des milieux solides est ainsi possible.
Date de publication : 04/07/2023