Infrapunahavaitus

Infrapunahavaitus tarkoittaa kohteiden infrapunasäteilyn havaitsemista ja tulkintaa. Kaikki kappaleet, joiden lämpötila on yli absoluuttisen nollan, emittoivat infrapunasäteilyä, jonka spektri riippuu sekä lämpötilasta että emissiviteetistä. Havaitsemisiin käytetään yleisesti lämpökameroita, fotodiodeja ja bolometreja, ja tulkinnassa huomioidaan kalibrointi sekä kohteen emissiviteetti.

Perusteet kuvataan Planckin säteilylailla sekä Wienin siirtymälailla, joiden avulla voidaan määrittää säteilyn spektri ja kyseisen kappaleen lämpötila. Infrapunahavaituksessa mittaukset tuottavat joko kuvia lämpötilasäätöineen tai signaalin, joka on verrannollinen pinta- ja ilmasto-olosuhteiden lämpötilaan. Lämpötilan lisäksi käyttöön otetaan emissiviteetin tuntemus, koska eri materiaalit heijastavat ja emittoivat infrapunaa eri tavalla.

Teknologian ytimessä ovat jäähdytetyt ja jäähdyttämättömät infrapunadetektorit. Yleisimpiä alueita ovat MWIR-alue noin 3–5 µm ja LWIR-alue noin 8–12 µm. Detektoreina käytetään muun muassa InSb-, HgCdTe- ja uncooled-mikrobolometrejä. Teknisesti infrapunahavainnot voivat hyödyntää yksittäisiä sensoreita, monispektrisiä tai hyperspektrisiä järjestelmiä sekä erilaisia kameroita, sekä suoria lämpökuvia että spektrikehysten avulla tehtyä analyysia.

Käyttökohteita ovat meteorologia ja sääennusteet, teollinen prosessien valvonta, rakennusten energiatehokkuuden arviointi, turvallisuus ja yöaikainen näkö, sekä tähtitieteen ja materiaalitutkimuksen tutkimusmenetelmät. Rajoitteina ovat emissiviteetin epävarmuus, ilmakehän absorptio sekä lämpötilan ja valaistuksen vaikutukset, jotka vaativat kalibrointia ja huolellista tulkintaa.