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近紅外與遠紅外線的區別(2021)
發布時間: 2021-01-13   695 次瀏覽   

太陽光線大致可分為可見光及不可見光??梢姽饨浫忡R后會折射出紫、藍、青、綠、黃、橙、紅顏色的光線(光譜)。紅光外側的光線,在光譜中波長自0.77μm至1000μm的一段被稱為紅外光,又稱紅外線。 紅外線屬于電磁波的范疇,是一種具有強熱作用的電磁波。紅外線的波長范圍很寬,人們將不同波長范圍的紅外線分為近紅外、中紅外和遠紅外區域,相對應波長的電磁波稱為近紅外線、中紅外線及遠紅外線。 紅外線是一種光波,它的波長比無線電波短,比可見光長。肉眼看不到紅外線,任何物體都發射著紅外線。熱物體的紅外線輻射比冷物體強。


遠紅外線簡介

自然界有無數的遠紅外放射源:宇宙星體、太陽;地球上的海洋、山嶺、巖石、土壤、森林、城市、鄉村、以及人類生產制造出來的各種物品,凡在絕對零度(-273.15℃)以上的環境,無所不有地發射出不同程度的紅外線?,F代物理學稱之為熱射線。由能量守恒定律得知,宇宙的總能量不會增加,也不會減少,只可以改變能量的方式。熱能便是宇宙能量的一種,可以用放射(輻射)、傳導和對流的方式進行轉換。在放射的過程中,便有一部份熱能形成紅外線。紅外線放射速度與可見光線相同,而且能夠像光一樣直線前進;如果使用反射板,便能改變它的傳導方向。

幾十年前,航天科學家對處于真空、失重、超低溫、過負荷狀態的宇宙飛船內的人類生存條件進行調查研究,得知太陽光當中波長為 6000~15000納米的遠紅外線是生物生存必不可少的因素。因此,人們把這一段波長的遠紅外線稱為“生命光波”。這一段波長的光線,與人體發射出來的遠紅外線的波長相近,能與生物體內細胞的水分子產生最有效的“共振”,同時具備了滲透性能,有效地促進動物及植物的生長。

遠紅外線產生

產生遠紅外線主要方法選擇熱交換能力強、能放射特定波長遠紅外線的材料,然后加工制造成各種形式、各種用途的的產品。遠紅外線纖維產品所采用的材料能有效放射5.6um-15um的遠紅外線,占整體波長90%以上。常用發生遠紅外線的材料和產品有如下種類:

1.生物炭:例如高溫竹炭、備長炭、竹炭粉、竹炭粉纖維以及各種制品等。

2.碳纖維制品:例如用來取暖的碳纖維地暖片、碳纖維發熱電纜、碳纖維暖氣片等,在產生熱量的同時,會產生85%左右的遠紅外線來輻射熱量。

3.電氣石:例如電氣石原礦、電氣石顆粒、電氣石粉、電氣石微粉紡織纖維以及各種制品等。

4.遠紅外陶瓷:例如利用電氣石、神山麥飯石、桂陽石、火山巖等高負離子、遠紅外材料按照不同的比例配各種用途的陶瓷材料,再燒制成各種用途的產品。

5.遠紅外陶瓷制品:例如遠紅外陶瓷球、陶瓷裝飾建材、陶瓷涂料、陶瓷酒具餐具、陶瓷燈具、陶瓷工藝品、陶瓷微粉紡織纖維、陶瓷能量板、家用電器陶瓷元件等等。

6.金屬氧化物及碳化硅:致密多孔的金屬氧化物薄膜如氧化鋁、氧化銅、氧化銀,以及疏松多孔的碳化硅物質,在溫度高于150攝氏度時發出的遠紅外線,波長主要集中在8~13微米,是石英管﹑紅外線燈泡﹑線管之類產品始終無法達到的。

廣西地區地質結構奇特,遠古時代火山活躍,稀散礦物和特種礦物資源極其豐富。隨著當今世界環保和健康潮流的興起,各種性能奇特的非金屬礦物材料已經成為當前熱門的遠紅外材料家族的主要成員。

紅外線種類劃分

根據使用者的要求不同,紅外線劃分范圍很不相同。

把能通過大氣的三個波段劃分為:

近紅外波段 1~3微米

中紅外波段 3~5微米

遠紅外波段 8~14微米

根據紅外光譜劃分為:

近紅外波段 1~3微米

中紅外波段 3~40微米

遠紅外波段 40~1000微米

醫學領域中常常如此劃分:

近紅外區 0.76~3微米

中紅外區 3~30微米

遠紅外區 30~1000微米

近紅外線或稱短波紅外線,波長0.76~1.5微米,穿入人體組織較深,約5~10毫米;遠紅外線或稱長波紅外線,波長1.5~400微米,多被表層皮膚吸收,穿透組織深度小于2毫米。(但在實際應用中通常把2.5微米以上的紅外線通稱為遠紅外線。)

近紅外線概述

近紅外光譜(NIR)分析技術是分析化學領域迅猛發展的高新分析技術,越來越引起國內外分析專家的注目,在分析化學領域被譽為分析“巨人”,它的出現可以說帶來了又一次分析技術的革命。

近紅外區域是人們最早發現的非可見光區域。但由于物質在該譜區的倍頻和合頻吸收信號弱,譜帶重疊,解析復雜,受當時的技術水平限制,近紅外光譜“沉睡” 了近一個半世紀。直到20世紀60年代,隨著商品化儀器的出現及Norris等人所做的大量工作,提出物質的含量與近紅外區內多個不同的波長點吸收峰呈線性關系的理論,并利用NIR漫反射技術測定了農產品中的水分、蛋白、脂肪等成分,才使得近紅外光譜技術曾經在農副產品分析中得到廣泛應用。

到60年代中后期,隨著各種新的分析技術的出現,加之經典近紅外光譜分析技術暴露出的靈敏度低、抗干擾性差的弱點,使人們淡漠了該技術在分析測試中的應用,此后,近紅外光譜進入了一個沉默的時期。70年代產生的化學計量學(Chemometrics)學科的重要組成部分——多元校正技術在光譜分析中的成功應用,促進了近紅外光譜技術的推廣。到80年代后期,計算機技術的迅速發展,帶動了分析儀器的數字化和化學計量學的發展,通過化學計量學方法在解決光譜信息提取和背景干擾方面取得的良好效果,加之近紅外光譜在測樣技術上所獨有的特點,使人們重新認識了近紅外光譜的價值,近紅外光譜在各領域中的應用研究陸續展開。

進入90年代,近紅外光譜在工業領域中的應用全面展開,有關近紅外光譜的研究及應用文獻幾乎呈指數增長,成為發展最快、最引人注目的一門獨立的分析技術。由于近紅外光在常規光纖中具有良好的傳輸特性,使近紅外光譜在在線分析領域也得到了很好的應用,并取得良好的社會效益和經濟效益,從此近紅外光譜技術進入一個快速發展的新時期。

近紅外線特點

近紅外光(Near Infrared,NIR)是介于可見光(ⅥS)和中紅外光(MIR)之間的電磁波,按ASTM(美國試驗和材料檢測協會)定義是指波長在780~2526nm范圍內的電磁波,習慣上又將近紅外區劃分為近紅外短波(780~1100nm)和近紅外長波(1100~2526nm)兩個區域。

近紅外光譜屬于分子振動光譜的倍頻和主頻吸收光譜,主要是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態向高能級躍遷時產生的,具有較強的穿透能力。近紅外光主要是對含氫基團X-H(X=C、N、O)振動的倍頻和合頻吸收,其中包含了大多數類型有機化合物的組成和分子結構的信息。由于不同的有機物含有不同的基團,不同的基團有不同的能級,不同的基團和同一基團在不同物理化學環境中對近紅外光的吸收波長都有明顯差別,且吸收系數小,發熱少,因此近紅外光譜可作為獲取信息的一種有效的載體。近紅外光照射時,頻率相同的光線和基團將發生共振現象,光的能量通過分子偶極矩的變化傳遞給分子;而近紅外光的頻率和樣品的振動頻率不相同,該頻率的紅外光就不會被吸收。因此,選用連續改變頻率的近紅外光照射某樣品時, 由于試樣對不同頻率近紅外光的選擇性吸收,通過試樣后的近紅外光線在某些波長范圍內會變弱,透射出來的紅外光線就攜帶有機物組分和結構的信息。通過檢測器分析透射或反射光線的光密度, 就可以確定該組分的含量。

以上就是我們對近紅外與遠紅外線之間的區別解析,希望對好學不倦的您有些許幫助。您還想了解更多知識點嗎?或者有任何疑問,歡迎留言給我們,我們將會盡快為您解答。