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 les grandeurs physiques pertinentes est appelée technologie de détection infrarouge.
La technologie des capteurs infrarouges est l'une des technologies ayant connu le développement le plus rapide ces dernières années. Ces capteurs sont largement utilisés dans l'aérospatiale, l'astronomie, la météorologie, le secteur militaire, l'industrie et le génie civil, et jouent un rôle irremplaçable. L'infrarouge est un type d'onde de rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde se situe approximativement entre 0,78 m et 1 000 m. Il est appelé infrarouge car il se trouve dans le spectre visible, au-delà du 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 qui utilise le rayonnement infrarouge pour mesurer des grandeurs physiques est appelée détection infrarouge.
Un capteur infrarouge photonique est un type de capteur qui exploite l'effet photonique du rayonnement infrarouge. Cet effet se produit lorsque des photons infrarouges interagissent avec les électrons d'un matériau semi-conducteur, modifiant ainsi leur état énergétique et engendrant divers phénomènes électriques. La mesure de ces variations des propriétés électroniques du semi-conducteur permet de déterminer 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 et les détecteurs à puits quantiques QWIP. Les photodétecteurs internes se subdivisent en photodétecteurs photoconducteurs, photovoltaïques et photomagnétoélectriques. Leurs principales caractéristiques sont une sensibilité élevée, une vitesse de réponse rapide et une fréquence de réponse élevée. Cependant, leur bande passante est étroite et ils fonctionnent généralement à basse température (pour maintenir une sensibilité élevée, on utilise souvent de l'azote liquide ou un système de refroidissement thermoélectrique pour les abaisser).
L'instrument d'analyse de composants basé sur la technologie de la spectroscopie infrarouge présente l'avantage d'être écologique, rapide, non destructif et utilisable en ligne. Il représente une avancée majeure dans le domaine de la chimie analytique, notamment en matière de technologies de pointe. De nombreuses molécules gazeuses, composées de diatomées asymétriques et de polyatomes, présentent des bandes d'absorption spécifiques dans le spectre infrarouge. La longueur d'onde et l'intensité de ces bandes varient selon les molécules présentes dans l'échantillon analysé. L'analyse de la composition et de la concentration des gaz présents dans l'échantillon peut être réalisée à partir de la distribution et de l'intensité des bandes d'absorption. L'analyseur de gaz infrarouge irradie le milieu à analyser avec de la lumière infrarouge et, en exploitant les caractéristiques d'absorption infrarouge des différents milieux moléculaires et leurs spectres d'absorption, permet d'obtenir une 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 position spectrale, la profondeur et la largeur du spectre sont ensuite mesurées et analysées afin de déterminer les espèces, les composants et les proportions des principaux éléments métalliques. L'analyse de la composition des milieux solides est ainsi possible.
Date de publication : 4 juillet 2023