| 13986122 15360 8522 910 1 P., Основы инфракрасной техники, пер. с англ., M., 1964; Марголин И. А., Румянцев H. M., Основы инфракрасной техники, 2 изд., M., 1957. В.И.Малышев.
ИНФРАКРАСНАЯ ФОТОГРАФИЯ, ИК-ф отография, получение фотоснимков в инфракрасном излучении. Фотоснимки в ИК-излучении можно получать различными методами. Наиболее прост метод непосредственного фотографирования на фотопластинки и плёнки, чувствительные к ИК-излучению (инфра-плёнки или пластинки). При этом на объектив фотоаппарата устанавливают светофильтр, пропускающий ИК-излу-чение и непрозрачный для видимого света. Длинноволновая граница чувствительности [1025-1-52.jpg] совр. инфрафотоматериалов.
Чувствительность инфраплёнок и пластинок относительно мала, поэтому для И. ф. в условиях малой освещённости применяют приборы, состоящие из электронно-оптического преобразователя и обычного фотоаппарата. Электронно-оптич. преобразователь, установленный перед объективом фотоаппарата, преобразует невидимое инфракрасное изображение в видимое и одновременно усиливает его яркость. Такие приборы позволяют получать снимки на обычной фотоплёнке в полной темноте при небольшой мощности облучающего источника ИК-из-лучения. Длинноволновая граница прибора определяется фотокатодом преобразователя и не превышает[1025-1-53.jpg]
С помощью спец. приборов можно получать И. ф. в области[1025-1-54.jpg] Один из них - инфракрасный види-кон - представляет собой телевизионную систему, у к-рой экран передающей трубки изготовлен из фотопроводящих полупроводниковых материалов, изменяющих свою электропроводность под действием ИК-излучения. Получаемое на экране приёмной трубки видимое телевизионное изображение фотографируется обычным фотоаппаратом. Длинноволновая граница видикона зависит от природы материала фотопррводящего экрана и его темп-ры: при T = 79 К (охлаждение жидким азотом)[1025-1-55.jpg] , а при T = 21 К (охлаждение жидким водородом) [1025-1-56.jpg] ~ 20 MKM.
И. ф. позволяет получать дополнительную (по сравнению с фотографией в видимом свете или при рассматривании объекта глазом) информацию об объекте (см. рис. 1-9 на вклейке, табл., XVIII, стр. 352-353). T. к. ИК-излучение рассеивается при прохождении через дымку и туман меньше, чем видимое излучение, И. ф. позволяет получать чёткие снимки предметов, удалённых на сотни км (рис. 1). Благодаря различию коэффициентов отражения и пропускания в видимом и инфракрасном диапазонах на И. ф. можно увидеть детали, не видимые глазом и на обычной фотографии (рис. 2, 3). Эти особенности И. ф. широко используются в ботанике - при изучении болезней растений (рис. 4), в медицине - при диагностике кожных и сосудистых заболеваний (рис. 5), в криминалистике - при обнаружении подделок (рис. 6), в инфракрасной аэросъёмке (рис. 7), в астрономии - при фотографировании звёзд и туманностей (рис. 8). И. ф. можно получать в полной темноте (рис. 9).
Существуют приборы, фиксирующие тепловое ИК-излучение объекта, в разных точках к-рого темп-pa различна. Интенсивность ИК-излучения в каждой точке изображения регистрируется приёмником и преобразуется в световой сигнал, к-рый фиксируется на фотоплёнке. Изображение, получаемое в этом случае, не является И. ф. в обычном смысле, т. к. оно даёт лишь картину распределения темп-ры по поверхности объекта. Такие приборы применяют для обнаружения перегретых участков машин, при ИК-аэросъёмке для получения термальных карт местности и др.
Лит.: Clark W., Photography Ъу infrared, 2 ed., N. Y., 1946 (см. также лит. к ст. Инфракрасное излучение).
В. И. Малышев.
ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ИК- излучение, инфракрасные лучи, электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны[1025-1-57.jpg] = 0,74 мкм) и коротковолновым радиоизлучением ([1025-1-58.jpg]~ 1-2 мм). Инфракрасную область спектра обычно условно разделяют на ближнюю ([1025-1-59.jpg] от 0,74 до 2,5мкм), среднюю (2,5-50 мкм) и далёкую (50-2000 мкм).
И. и. было открыто в 1800 англ, учёным В. Гершелем, к-рый обнаружил, что в полученном с помощью призмы спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) темп-pa термометра повышается (рис. 1). В 19 в. было доказано, что И. и. подчиняется законам оптики и, следовательно, имеет ту же природу, что и видимый свет. В 1923 сов. физик А. А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с [1025-1-61.jpg] ~ ~80 мкм, т. е. соответствующие инфракрасному диапазону длин волн. T. о., экспериментально было доказано, что существует непрерывный переход от видимого излучения к И. и. и радиоволновому и, следовательно, все они имеют электромагнитную природу.
[1025-1-60.jpg]
Рис. 1. Опыт В. Гершеля. Термометр, помещённый за красной частью солнечного спектра, показал повышенную температуру по сравнению с контрольными термометрами, расположенными сбоку.
Спектр И. и., так же как и спектр видимого и ультрафиолетового излучений, может состоять из отдельных линий, полос или быть непрерывным в зависимости от природы источника И. и. Возбуждённые атомы или ионы испускают линейчатые инфракрасные спектры. Напр., при электрическом разряде пары ртути испускают ряд узких линий в интервале 1,014-2,326 мкм; атомы водорода - ряд линий в интервале 0,95- 7,40 мкм. Возбуждённые молекулы испускают полосатые инфракрасные спектры, обусловленные их колебаниями и вращениями (см. Молекулярные спектры). Колебательные и колебательно-вращательные спектры расположены гл. обр.
[1025-1-62.jpg]
Рис. 2. Кривая пропускания атмосферы в области 0,6 -14 мкм. Полосы - "окна" прозрачности: 2,0-2,5 мкм, 3,2-4,2 мкм, 4,5-5,2 мкм, 8,0-13,5 мкм. Полосы поглощения с максимумами при [1025-1-63.jpg] ; 1,13; 1,40; 1,87; 2,74 мкм принадлежат парам воды; при [1025-1-64.jpg] = 2,7 и 4,26 мкм - углекислому газу и при [1025-1-65.jpg]мкм - озону.
в средней, а чисто вращательные- в далёкой инфракрасной области. Так, напр., в спектре излучения газового пламени наблюдается полоса ок. 2,7 мкм, испускаемая молекулами воды, и полосы с [1025-1-66.jpg] и [1025-1-67.jpg] , испускаемые молекулами углекислого газа. Нагретые твёрдые и жидкие тела испускают непрерывный инфракрасный спектр. Нагретое твёрдое тело излучает в очень широком интервале длин волн. При низких темп-pax (ниже 800 К) излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области и такое тело кажется тёмным. При повышении темп-ры доля излучения в видимой области увеличивается и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких темп-рах (выше 5000 К) - белым; при этом возрастает как полная энергия излучения, так и энергия И. и.
Оптические свойства веществ (прозрачность, коэфф. отражения, коэфф. преломления) в инфракрасной области спектра, как правило, значительно отличаются от оптич. свойств в видимой и ультрафиолетовой областях. Многие вещества, прозрачные в видимой области, оказываются непрозрачными в некоторых областях И. и. и наоборот. Напр., слой воды толщиной в неск. см непрозрачен для И. и. с [1025-1-68.jpg] мкм (поэтому вода часто используется как теплозащитный фильтр), пластинки германия и кремния, непрозрачные в видимой области, прозрачны в инфракрасной (германий для [1025-1-69.jpg] кремний для [1025-1-70.jpg]). Чёрная бумага прозрачна в далёкой инфракрасной области. Вещества, прозрачные для И. и. и непрозрачные в видимой области, используются в качестве светофильтров для выделения И. и. Ряд веществ даже в толстых слоях (неск. ел) прозрачен в достаточно больших участках инфракрасного спектра. Из таких веществ изготовляются различные оптич. детали (призмы, линзы, окна и пр.) инфракрасных приборов. Напр., стекло прозрачно до 2,7 мкм, кварц - до
4,0 мкм и от 100 мкм до 1000 мкм, каменная соль - до 15 мкм, йодистый цезий - до 55 мкм. Полиэтилен, парафин, тефлон, алмаз прозрачны для[1025-1-71.jpg] У большинства металлов отражат. способность для И. и. значительно больше, чем для видимого света, и возрастает с увеличением длины волны И. и. (см. Металлооптика). Напр., коэфф. отражения Al, Au, Ag, Cu при[1025-1-72.jpg] достигает 98%. Жидкие и твёрдые неме-таллич. вещества обладают в И. и. селективным отражением, причём положение максимумов отражения зависит от химич. состава вещества.
Проходя через земную атмосферу, И. и. ослабляется в результате рассеяния и поглощения. Азот и кислород воздуха не поглощают И. и. и ослабляют его лишь в результате рассеяния, к-рое, однако, для И. и. значительно меньше, чем для видимого света. Пары воды, углекислый газ, озон и др. примеси, имеющиеся в атмосфере, селективно поглощают И. и. Особенно сильно поглощают И. и. пары воды, полосы поглощения к-рых расположены почти во всей инфракрасной области спектра, а в средней инфракрасной области - углекислый газ. В приземных слоях атмосферы в средней инфракрасной области имеется лишь небольшое число чокон", прозрачных для И. и. (рис. 2). Наличие в атмосфере взвешенных частиц - дыма, пыли, мелких капель воды (дымка, туман) - приводит к дополнительному ослаблению И. и. в результате рассеяния его на этих частицах, причём величина рассеяния зависит от соотношения размеров частиц и длины волны И. и. При малых размерах частиц (воздушная дымка) И. и. рассеивается меньше, чем видимое излучение (что используется в инфракрасной фотографии), а при больших размерах капель (густоь туман) И. и. рассеивается так же сильно, как и видимое.
Источники И. и. Мощным источником И. и. является Солнце, около 50% излучения к-рого лежит в инфракрасной области. Значительная доля (от 70 до 80% ) энергии излучения ламп накаливания с вольфрамовой нитью приходится на И. и. (рис. 3). При фотографировании в темноте и в нек-рых приборах ночного наблюдения лампы для подсветки снабжаются инфракрасным светофильтром, к-рый пропускает только И. и. Мощным источником И. и. является угольная электрич. дуга с темп-рой ~ 3900 К, излучение к-рой близко к излучению чёрного тела, а также различные газоразрядные лампы (импульсные и непрерывного горения). Для радиационного обогрева помещений применяют спирали из нихромовой проволоки, нагреваемые до, темп-ры ~950 К. Для лучшей концентрации И. и. такие нагреватели снабжаются рефлекторами. В научных исследованиях, напр., при получении спектров инфракрасного поглощения в разных областях спектра применяют спец. источники И. и.: ленточные вольфрамовые лампы, штифт Нернста, глобар, ртутные лампы высокого давления и др. Излучение нек-рых оптических квантовых генераторов - лазеров также лежит в инфракрасной области спектра; напр., излучение лазера на неодимовом стекле имеет длину волны 1,06 мкм, лазера на смеси неона и гелия - 1,15 мкм и 3,39 мкм, лазера на углекислом газе - 10,6 мкм, полупроводникового лазера на InSb - 5 мкм и др.
[1025-1-73.jpg]
Рис. 3. Кривые излучения абсолютно чёрного тела Л и вольфрама В при температуре 2450 К. Заштрихованная часть - излучение вольфрама в инфракрасной области; интервал 0,4-0,74 мкм - видимая область.
Приёмники инфракрасного излучения основаны на преобразовании энергии И. и. в другие виды энергии, к-рые могут быть измерены обычными методами. Существуют тепловые и фотоэлектрич. приёмники И. и. В первых поглощённое И. и. вызывает повышение темп-ры термочувствительного элемента приёмника, к-pqe и регистрируется. В фотоэлектрич. приёмниках поглощённое И. и. приводит к появлению или изменению электрического тока или напряжения. Фотоэлектрич. приёмники, в отличие от тепловых, являются селективными приёмниками, т. е. чувствительными лишь в определённой области спектра. Специальные фотоплёнки и пластинки - инфрапластин-ки - также чувствительны к И. и. (до [1025-1-74.jpg] = 1,2 мкм), и потому в И. и. могут быть получены фотографии.
Применение И. и. И. и. находит широкое применение в научных исследованиях, при решении большого числа практич. задач, в военном деле и пр. Исследование спектров испускания и поглощения в инфракрасной области используется при изучении структуры электронной оболочки атомов, для определения структуры молекул, а также для качественного и количественного анализа смесей веществ сложного молекулярного состава, напр, моторного топлива (см. Инфракрасная спектроскопия ).
Благодаря различию коэффициентов рассеяния, отражения и пропускания тел в видимом и И. и. фотография, полученная в И. и., обладает рядом особенностей по сравнению с обычной фотографией. Напр., на инфракрасных снимках часто видны детали, невидимые на обычной фотографии (см. ст. Инфракрасная фотография и рис. 1-9 на вклейке, табл. XVIII, стр. 352-353).
В промышленности И. и. применяется для сушки и нагрева материалов и изделий^ при их облучении (см. Инфракрасный нагрев), а также для обнаружения скрытых дефектов изделий (см. Дефектоскопия).
На основе фотокатодов, чувствительных к И. и. (для [1025-1-75.jpg]< 1,3 мкм), созданы специальные приборы - электронно-оптические преобразователи, в к-рых не видимое глазом инфракрасное изображение объекта на фотокатоде преобразуется в видимое. На этом принципе построены различные приборы ночного видения (бинокли, прицелы и др.), позволяющие при облучении наблюдаемых объектов И. и. от спец. источников вести наблюдение или прицеливание в полной темноте. Создание высокочувствит. приёмников И. и. позволило построить спец. приборы - теплопеленгаторы для обнаружения и пеленгации объектов, темп-pa к-рых выше темп-ры окружающего фона (нагретые трубы кораблей, двигатели самолётов, выхлопные трубы танков и др.), по их собственному тепловому И. и. На принципе использования теплового излучения цели созданы также системы самонаведения на цель снарядов и ракет. Специальная оптич. система и приёмник И. и., расположенные в головной части ракеты, принимают И. и. от цели, темп-pa к-рой выше темп-ры окружающей среды (напр., собственное И. и. самолётов, кораблей, заводов, тепловых электростанций), а автоматическое следящее устройство, связанное с рулями, направляет ракету точно в цель. Инфракрасные локаторы и дальномеры позволяют обнаруживать в темноте любые объекты и измерять расстояния до них.
Оптические квантовые генераторы, излучающие в инфракрасной области, используются также для наземной и космической связи.
Лит.; Леконт Ж., Инфракрасное излучение, пер. с франц., M-, 1958; Дерибере M-, Практические применения инфракрасных лучей, пер. с франц., M.- Л., 1959; Козелкин В. В., Усольцев И. Ф., Основы инфракрасной техники, M., 1967; Соловьёв С. M., Инфракрасная фотография, M., 1960; Лебедев П. Д., Сушка инфракрасными лучами, M.- Л., 1955. В. И. Малышев.
1027.htm
ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА, прибор для исследования и регистрации ядерных частиц и излучений, действие к-рого основано на способности быстрых заряженных частиц вызывать ионизацию газа. И. к. представляет собой воздушный или газовый электрич. конденсатор, к электродам к-рого приложена разность потенциалов V. При попадании ионизирующих частиц в пространство между электродами там образуются электроны и ионы газа, к-рые, перемещаясь в электрич. поле, собираются на электродах и фиксируются регистрирующей аппаратурой. Наиболее простой является И. к. с параллельными плоскими электродами (дисками). Диаметр диска в неск. раз превышает расстояние между ними. В цилиндрич. И. к. электроды |
