การพัฒนาเซ็นเซอร์อินฟราเรดกำลังไปได้ดี

วัตถุใดๆ ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะแผ่พลังงานออกไปสู่อวกาศในรูปของแสงอินฟราเรด เทคโนโลยีการตรวจวัดที่ใช้รังสีอินฟราเรดในการวัดปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องเรียกว่า เทคโนโลยีการตรวจวัดด้วยอินฟราเรด

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์อินฟราเรดเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่พัฒนาอย่างรวดเร็วที่สุดในปัจจุบัน เซ็นเซอร์อินฟราเรดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านอวกาศ ดาราศาสตร์ อุตุนิยมวิทยา การทหาร อุตสาหกรรม และพลเรือน รวมถึงสาขาอื่นๆ โดยมีบทบาทสำคัญที่ไม่อาจทดแทนได้ อินฟราเรดโดยพื้นฐานแล้วเป็นคลื่นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ช่วงความยาวคลื่นโดยประมาณอยู่ที่ 0.78 เมตรถึง 1000 เมตร เนื่องจากอยู่ในช่วงแสงที่มองเห็นได้นอกเหนือจากแสงสีแดง จึงเรียกว่าอินฟราเรด วัตถุใดๆ ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์จะแผ่พลังงานออกสู่อวกาศในรูปของแสงอินฟราเรด เทคโนโลยีการตรวจวัดที่ใช้รังสีอินฟราเรดในการวัดปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องเรียกว่าเทคโนโลยีการตรวจวัดอินฟราเรด

เซ็นเซอร์อินฟราเรดแบบโฟตอนิกส์เป็นเซ็นเซอร์ชนิดหนึ่งที่ทำงานโดยใช้ปรากฏการณ์โฟตอนของรังสีอินฟราเรด ปรากฏการณ์โฟตอนหมายถึง เมื่อรังสีอินฟราเรดตกกระทบวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ โฟตอนในรังสีอินฟราเรดจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ทำให้สถานะพลังงานของอิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าต่างๆ การวัดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์จะช่วยให้ทราบความแรงของรังสีอินฟราเรดที่เกี่ยวข้องได้ ประเภทหลักของตัวตรวจจับโฟตอน ได้แก่ ตัวตรวจจับโฟตอนภายใน ตัวตรวจจับโฟตอนภายนอก ตัวตรวจจับพาหะอิสระ ตัวตรวจจับควอนตัมเวลล์ QWIP และอื่นๆ ตัวตรวจจับโฟตอนภายในยังแบ่งย่อยออกเป็นประเภทนำไฟฟ้าด้วยแสง ประเภทสร้างแรงดันไฟฟ้าด้วยแสง และประเภทแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยแสง คุณลักษณะหลักของเครื่องตรวจจับโฟตอนคือ ความไวสูง ความเร็วในการตอบสนองเร็ว และความถี่ในการตอบสนองสูง แต่ข้อเสียคือ แถบความถี่ในการตรวจจับแคบ และโดยทั่วไปจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำ (เพื่อรักษาความไวสูง มักใช้ไนโตรเจนเหลวหรือระบบทำความเย็นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกเพื่อลดอุณหภูมิการทำงานของเครื่องตรวจจับโฟตอน)

เครื่องมือวิเคราะห์องค์ประกอบโดยใช้เทคโนโลยีสเปกตรัมอินฟราเรดมีคุณสมบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวดเร็ว ไม่ทำลายตัวอย่าง และใช้งานได้แบบออนไลน์ และเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการวิเคราะห์ขั้นสูงที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วในสาขาเคมีวิเคราะห์ โมเลกุลของก๊าซหลายชนิดที่ประกอบด้วยไดอะตอมและโพลีอะตอมที่ไม่สมมาตรจะมีแถบการดูดกลืนแสงที่สอดคล้องกันในช่วงรังสีอินฟราเรด โดยความยาวคลื่นและความแรงของการดูดกลืนแสงจะแตกต่างกันเนื่องจากโมเลกุลที่อยู่ในวัตถุที่วัดแตกต่างกัน จากการกระจายตัวของแถบการดูดกลืนแสงของโมเลกุลก๊าซต่างๆ และความแรงของการดูดกลืนแสง ทำให้สามารถระบุองค์ประกอบและปริมาณของโมเลกุลก๊าซในวัตถุที่วัดได้ เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรดใช้การฉายแสงอินฟราเรดไปยังตัวกลางที่วัด และตามลักษณะการดูดกลืนแสงอินฟราเรดของตัวกลางโมเลกุลต่างๆ โดยใช้ลักษณะสเปกตรัมการดูดกลืนแสงอินฟราเรดของก๊าซ ผ่านการวิเคราะห์สเปกตรัม เพื่อให้ได้การวิเคราะห์องค์ประกอบหรือความเข้มข้นของก๊าซ

สามารถตรวจวัดสเปกตรัมการวินิจฉัยของพันธะโมเลกุลต่างๆ เช่น ไฮดรอกซิล น้ำ คาร์บอเนต อลูมิเนียมไฮดรอกซิล แมกนีเซียมไฮดรอกซิล เหล็กไฮดรอกซิล และพันธะอื่นๆ ได้โดยการฉายรังสีอินฟราเรดไปยังวัตถุเป้าหมาย จากนั้นจึงวัดและวิเคราะห์ตำแหน่งความยาวคลื่น ความลึก และความกว้างของสเปกตรัม เพื่อหาชนิด องค์ประกอบ และอัตราส่วนของธาตุโลหะหลัก ดังนั้นจึงสามารถวิเคราะห์องค์ประกอบของตัวกลางที่เป็นของแข็งได้