Источники ик-излучения. Их классификация.

Излучение разделяют на когерентное и некогерентное. Первое – это связанное излучение волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз (лазеры). Второе – электромагнитные колебания не связанные между собой по частоте и фазе. Это излучение большинства источников, представляющих собой спектр частот и оно хаотически несогласованно во времени и направлению.

По физической природе и происхождению источники излучения можно разделить на 4 группы:

1) Источники температурного излучения в виде нагретых тел или в результате сжигания горючих веществ.

2) Электролюминесцентные источники, генерирующие ИК-излучение при прохождении электрического тока через газ или пары металла (газосветные лампы).

3) Когерентные квантовые источники – лазеры или ОКГ (оптические квантовые генераторы).

4) Природные естественные источники - это температурные источники (Солнце, Луна, Земля, планеты, поверхность моря, облака, участки суши).

Источники температурного излучения.

1. АЧТ – используется в качестве образцовых ИК-излучателей для градуировки фотоприемников, определения чувствительности приборов. Конструктивно – это непрозрачная замкнутая полость с равномерно нагретыми стенками и имеющая отверстие для выхода излучения.

Рабочее отверстие в диафрагме может быть  0,3-10 мм. Конус ~ 15%, сердечник l/d=4. Нагреватель – нихромовая проволока.

_эфф. ≈ 0,995

2. Излучатели с открытыми телами накала металлическими и неметаллическими. Используются в качестве нагревательных элементов, в спектрофотометрии.

- карборундовые (SiC) стержни (глобары, силиты) Т от 1200 – 1400К до 2100 – 2200К  ≈ 0,85

- штрифт Нернста (эталонный ИК-излучатель) стержень диаметром 1 – 3 мм из ZrO₂ и Y₂O₃. Т_раб = 1700 - 2000К,  = 0,5. Селективный излучатель на длинах волн λ₁=1,5мкм, λ₂= 5,5мкм. Для λ > 7 мкм имеет характеристики близкие АЧТ.

- металлические (W, М₀, Т_а – проволока, лента, труба), используются при более высоких температурах в вакууме, применение – вакуумные печи.

3. Излучатели с телами накала в стеклянных оболочках.

- осветительные лампы (источники ИК для ближней области), вольфрам имеет Т=2400-3000К, <0,4, λ<3мкм, λ_max = 0,8 - 1 мкм.

- ламповые термоизлучатели (для уменьшения доли видимой части спектра), вольфрам покрывают ТаС. Т=2200-2500К, λ_max = 1,2 - 1,3. Используются в ИК-отражателях.

• трубчатые (вольфрам в кварцевой трубке) λ_max = 2 - 3 мкм

4. излучатели в металлических и керамических оболочках – Т=700-1000К , λ_max = 4 - 5 мкм, их называют «темными».

Естественные источники излучения.

1. Солнце Т=5800К, 50% излучения в ИК-области, 40% в видимой, 10% в УФ, соответствует АЧТ с температурой 5600К (при прохождении излучения через атмосферу) и АЧТ – 6000К при излучении в космосе,. До поверхности земли доходит диапазон длин волн 0,3 - 3,0 мкм.

2. Поверхность Земли излучает на длинах волн:

λ₁ = 0,5 мкм – отраженное солнечное излучение

λ₂ = 10 мкм – собственное излучение (~288К), λ_min = 3,5 мкм, =0,35.

Земля излучает в космос около 0,02 Вт с одного см² с максимумом в области 8 - 12 мкм.

Облака эффективно отражают ИК-излучение.