红外技术论文.doc

红 外 技 术 班级：通信111501 姓名：郭晓茹 韦晓璐 宋梦洒 伍琴 刘瑶 日期：2014年9月15日 红外技术 一、红外线概述 1672年，牛顿使用分光棱镜把太阳光（白光）分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各色单色光，证实了太阳光（白光）是由各种颜色的光复合而成。1800年，英国物理学家F. W. 赫歇尔从热的观点来研究各种色光时，偶然发现放在光带红光外的一支温度计，比其他色光温度的指示数值高。经过反复试验，这个所谓热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是他宣布:太阳发出的辐射中除可见光线外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，叫做红外线。 二、红外发展史 红外技术发展的先导是红外探测器的发展。 1800年，F·W·赫歇尔发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。 1830年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在1940年以前，研制成的红外探测器主要是热敏型探测器。 19世纪，科学家们使用热敏型红外探测器，认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有相同的物理性质，遵守相同的规律。它们都是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的特征参数并可以测量。 20世纪初开始，测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。 30年代，首次出现红外光谱代，以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。 40年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。 50年代，半导体物理学的迅速发展，使光电型红外探测器得到新的推动。 到60年初期，对于1～3、3～5和8～13微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术在军、民两用方面都得到了广泛的应用。 60年代中叶起，红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。 1.在1～14微米范围内的探测器已从单元发展到多元，从多元发展到焦平面阵列。 2.红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外。 3.轻小型化。非致冷、集成式、大面阵红外探测器方向发展。 4.红外探测系统从单波段向多波段发展。 60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 三、红外基本特征 1.红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，具有与无线电波及可见光一样的本质，波长在770纳米至1毫米之间，在光谱上位于红色光外侧。 2.所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。 3.穿透云雾能力比可见光强 （1）利用红外线观测低空水蒸气含量进行天气预报； （2）晴天利用红外线观测大气CO⒉含量，估计温室效应； （3）晴天利用红外线观测大气污染的情况。 （4）红外线具有很强热效应，并易于被物体吸收，通常被作为热源。俗称红外光 红外线划分 红外线可分为：近红外线（700~2000nm）、中红外线（3000~5000nm）、远红外线（8000~14000nm）。 红外线还有一些与可见光不一样的独有特性: 1.红外线对人的眼睛不敏感，所以必须用对红外线敏感的红外探测器才能接收到。 2.红外线的热效应比可见光要强得多。 3.红外线的光量子能量比可见光的小，例如10μm波长的红外光子的能量大约是可见光光子能量的1/20。 4.红外线更易被物质所吸收，但对于薄雾来说，长波红外线更容易通过。 四、红外技术的应用 1、红外光谱仪 红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，进行分子结构和化学组成分析的仪器。 两种类型 色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪） 傅立叶变换红外光谱仪目前广泛使用，下面对其进行详细说明 红外光谱仪原理图 傅立叶变换红外光谱仪被称为第三代红外光谱仪，利用麦克尔逊干涉仪将两束光程差按一定速度变化的复色红外光相互干涉，形成干涉光，再与样品作用。探测器将得到的干涉信号送入到计算机进行傅立叶变化的数学处理，把干涉图还原成光谱图。 红外光谱仪特点 1.只需三个分束器即可覆盖从紫外到远红外的区段。 2.专利干涉仪，连续动态调整，稳定性极高。 3.可实现LC/FTIR、TGA/FTIR、GC/FTIR等技术联用。 4.智能附件即插即用，自动识别，仪器参数自动调整。 5.光学台一体化设计，主部件对针定位，无需调整。 红外光谱仪应用领域 1.进行化合物的鉴定 进行未