Lämpösäteily ja infrapuna
Infrapuna on laaja käsite. Infrapuna on näkyvää valoa pitkäaaltoisempaa sähkömagneettista säteilyä. Lähinnä valon aluetta ilmenevää infrapunaa kutsutaan lähi-infrapunaksi (Near InfraRed=NIR). Lämpösäteily (MW, LW) on infrapunasäteilyä, joka on lähi-infrapunaa pitkäaaltoisempaa. Sitä lähettää jokainen kappale, jonka lämpötila on yli absoluuttisen nollapisteen (-273 astetta C). Lämpösäteily liikkuu valon nopeudella, kuten muukin sähkömagneettinen säteily. Säteilyn voimakkuus korreloi kappaleen todelliseen lämpötilaan.
Täydellistä mustakappaletta (=täydellinen säteilijä) lukuunottamatta jokainen kappale myös heijastaa muista lähteistä tulevaa säteilyä. Kappaleen pintamateriaalirakenne määrittelee, kuinka suuri osa kappaleesta tulevasta säteilystä on sen itsensä lähettämää (emittoimaa). Metalliset paljaat pinnat heijastavat enemmän ympäristön energiaa kuin itse lähettävät. Tästä johtuen kiiltäviä metalleja ei voida, varsinkaan matalissa lämpötiloissa (noin alle 100), mitata ollenkaan. Tässä muutamien materiaalien emissiivisyyslukuja.
Kappaleen säteilemän energian osuus kappaleen kokonaisenergian määrästä ilmaistaan emissiivisyytenä. Se on desimaaliluku nollan ja ykkösen väliltä. Mitä suurempi emissiivisyys, sitä vähemmän kappale heijastaa ympäristön energiaa ja sitä enemmän kappale säteilee lämpöä.
Ilmakehän vesihöyry ja hiilidioksidi absorboivat osan lämpösäteilystä lyhyillä infrapunan aallonpituuksilla. Tietyillä aallonpituuksilla lämpösäteily suodattuu lähes olemattomaksi. Lämpökamerat rakennetaan tämän johdosta ilmaisemaan ilmakehässä olevien "infrapunaikkunoiden" läpi. Käytännössä puhutaan lyhytaalto- ja pitkäaaltoalueesta. Keskiaaltoalue (Medium Wave, MW) on 3-5 µm, pitkäaaltoalue (Long Wave, LW) 8-12 µm.
Eri aaltoalueilla lämpösäteily käyttäytyy huomattavan erilaisella tavalla. Kappaleiden emissiivisyys on yleensä pienempi keskiaaltoalueella. Emissiivisyys myös vaihtelee keskiaaltoisella mittauskaistalla selvästi enemmän. Lisäksi säteilyenergian erot ovat huomattavat. Alle 100 asteen lämpötilassa lämpösäteilyenergiaa on huomattavasti enemmän pitkäaaltoalueella. Lämpökamerat kalibroidaan kuitenkin mittaamaan aallonpituuskaistasta riippumatta kohteen lämpötiloja oikein.
Lähellä näkyvän valon aluetta ei havaita kappaleen omaa lähettämää lämpösäteilyä alle n. 650°C vaikka alue määritelläänkin kuuluvaksi myös infrapuna-alueeseen. Tästä johtuen videokameroita, joissa on pimeäkuvausmahdollisuus (infrapunakuvaus), ei voida käyttää lämpökuvaukseen, koska näissä kameroissa ilmaistaan juuri ja juuri silmälle näkymätöntä valon alueen osaa, joka "valaistaan" IR-ledeillä, eikä kappaleen itsensä lähettämää varsinaista lämpösäteilyä. Samaa aluetta hyödynnetään mm. tv:n kaukosäätimissä, tietokoneiden ja matkapuhelinten langattomassa tiedonsiirrossa ja joissain langattomissa kuulokkeissa. Joissakin erikoissovelluksissa hyödynnetään myös lähi-infrapunan alueella toimivia kameroita ilmaisemaan vettä. Veden absorptio on erittäin voimakasta lähi-infrapunan alueella, joten NIR-kuvassa vesi näkyy täysin mustana.
Muita lähi-infrapunan sovellutusalueita:
- S, C ja L alueiden telekommunikaatiossa käytettävien laserien tarkastus
- Piilastujen tarkastus
- Rikospaikkatutkinta
- Spektroskopia
- Teollisen ruoanvalmistuksen tarkastus
Voit lukea laajemman lämpökuvauksen teoriapaketin tästä tai tutustua infrapunatekniikan varhaishistoriaan tästä.
Takaisin pääsivulle
TUOTTEET 
OTA YHTEYS