Wednesday, 10 July 2024

สำรวจคุณประโยชน์อินฟราเรด (Infrared) ประโยชน์และการใช้งาน

อินฟราเรดประโยชน์

เราทุกคนรู้ว่ารังสีอินฟราเรด (Infrared Ray) คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าของเรา และย่านความถี่อยู่ระหว่าง 740 นาโนเมตร (nm) ถึง 400000 นาโนเมตร (nm) เนื่องจากดวงตาของเราไม่สามารถตรวจจับความถี่ของมันได้ เราจึงมักไม่รับรู้ถึงรังสีอินฟราเรดที่เราเผชิญอยู่ในแต่ละวัน

แม้ว่ารังสีเหล่านี้จะมองไม่เห็นด้วยตาของเรา แต่ก็เป็นจุดเปลี่ยนในหลายอุตสาหกรรมเช่นกล้องวงจรปิดสำหรับการเฝ้าระวัง ด้วยการถือกำเนิดของเซ็นเซอร์ SWIR (Short Wavelength Infrared) และเซ็นเซอร์ LWIR (Long Wavelength Infrared) ภาคการบินและอวกาศ การทหาร และการป้องกัน

อินฟราเรดคือ

 

ประโยชน์ของรังสีอินฟราเรด

รังสีอินฟราเรด มีการนำไปใช้งานที่หลากหลายในสาขาต่างๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ต่อไปนี้คือการใช้งานทั่วไปซึ่งมีรายละเอียดเพิ่มเติมดังต่อไปนี้:

 

1. การถ่ายภาพความร้อน:

เราสามารถรับรู้พลังงานอินฟราเรดบางส่วนว่าเป็นความร้อน วัตถุบางชนิดร้อนมากจนปล่อยแสงที่มองเห็นออกมาด้วยเช่นไฟนั่นเอง วัตถุอื่นๆ เช่นมนุษย์ นั้นไม่ร้อนมากปล่อยเพียงคลื่นอินฟราเรดเท่านั้น ดวงตาของเราไม่สามารถมองเห็นคลื่นอินฟราเรดเหล่านี้ได้

แต่เครื่องมือที่สามารถรับรู้พลังงานอินฟราเรดเช่นกล้องมองกลางคืนหรือกล้องอินฟราเรด ช่วยให้เรา “มองเห็น” คลื่นอินฟราเรดที่เปล่งออกมาจากวัตถุอุ่นเช่นมนุษย์และสัตว์ได้

กล้องอินฟราเรดตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุเพื่อสร้างภาพตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การใช้งานต่างๆ ได้แก่ การตรวจสอบอาคาร การวินิจฉัยทางไฟฟ้า การดับเพลิง การบังคับใช้กฎหมาย การดำเนินการค้นหาและกู้ภัย และการวินิจฉัยทางการแพทย์

 

2. เครื่องทำความร้อน:

เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดคืออุปกรณ์ทำความร้อนที่มีตัวปล่อยอุณหภูมิสูงซึ่งจะถ่ายโอนพลังงานไปยังวัตถุที่เย็นกว่าผ่านรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ความยาวคลื่นสูงสุดของรังสีอินฟราเรดอยู่ในช่วงตั้งแต่ 750 นาโนเมตรถึง 1 มม. ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวปล่อย

วิธีการนี้ไม่จำเป็นต้องมีการสัมผัสผ่านตัวกลางเช่นอากาศระหว่างตัวปล่อยและวัตถุสำหรับการถ่ายโอนพลังงาน เครื่องทำความร้อนแบบอินฟราเรดสามารถทำงานได้ในสุญญากาศหรือบรรยากาศ

เป็นวิธีการทำความร้อนที่ใช้รังสีอินฟราเรดเพื่อถ่ายเทความร้อนไปยังวัตถุและพื้นผิวโดยตรง แทนที่จะให้ความร้อนกับอากาศโดยรอบ กระบวนการนี้คล้ายกับวิธีที่ดวงอาทิตย์ทำให้โลกร้อน

นิยมใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม การทำความร้อนในพื้นที่ การทำความร้อนกลางแจ้ง (เช่น ลานบ้าน) และการเตรียมอาหาร (เช่น เตาย่าง เตาอบเครื่องปิ้งขนมปัง)

 

3. การสำรวจระยะไกล:

การสำรวจระยะไกลด้วยอินฟราเรดใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดเพื่อตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิวโลก อินฟราเรดคลื่นกลาง (MWIR) และคลื่นยาว (LWIR) อยู่ภายในขอบเขตอินฟราเรดความร้อน

การแผ่รังสีเหล่านี้ปล่อยออกมาจากวัตถุอุ่นเช่นพื้นผิวโลก ใช้ในการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมเพื่อวัดอุณหภูมิพื้นดินและพื้นผิวน้ำทะเล การสำรวจระยะไกลด้วยอินฟราเรดความร้อนมักใช้ในการตรวจจับไฟป่า

 

4. การสื่อสาร:

การสื่อสารด้วยอินฟราเรดเป็นหนึ่งในวิธีการสื่อสารไร้สายที่ง่ายที่สุด และทำหน้าที่เป็นวิธีที่คุ้มค่าในการส่งข้อมูล 2-3 บิตแบบไร้สาย

รีโมทคอนโทรล คีย์บอร์ดไร้สาย เมาส์คอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน (เช่น การถ่ายโอนข้อมูลอินฟราเรด) และอุปกรณ์ง่ายๆ เหล่านั้นส่วนใหญ่จะสื่อสารกับเครื่องรับผ่านคลื่นอินฟราเรด

 

5. สเปกโทรสโกปี (IR Spectroscopy) :

IR spectroscopy (ซึ่งย่อมาจากอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี) หมายถึงการวิเคราะห์อันตรกิริยาของโมเลกุลกับแสงอินฟราเรด

โดยทั่วไปแนวคิดอินฟราเรดสเปกโทรสโกปีสามารถวิเคราะห์ได้สามวิธี: โดยการวัดการสะท้อน การแผ่รังสี และการดูดกลืนแสง การใช้สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดที่สำคัญคือการกำหนดกลุ่มฟังก์ชันของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเคมีทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์

สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดจะวิเคราะห์การดูดซับ การแผ่รังสี หรือการสะท้อนของรังสีอินฟราเรดด้วยวัสดุเพื่อระบุและหาปริมาณองค์ประกอบ ใช้ในเคมี เภสัชกรรม วัสดุศาสตร์ นิติวิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม และการอนุรักษ์ศิลปะ

 

6. การบำบัด (Infrared therapy):

การบำบัดด้วยแสงอินฟราเรด (Infrared therapy) เป็นวิธีการที่ใช้แสงเป็นนวัตกรรมใหม่ในการรักษาอาการปวดและการอักเสบตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย ต่างจากแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งสามารถทำลายผิวหนังได้ แสงอินฟราเรดช่วยเพิ่มการสร้างเซลล์ใหม่

แสงอินฟราเรดจะถูกส่งไปยังบริเวณที่เกิดการบาดเจ็บหรือการอักเสบในช่วงความยาวคลื่นที่กำหนด ซึ่งจะช่วยส่งเสริมการซ่อมแซมเซลล์ ลักษณะสำคัญของแสงอินฟราเรดคือความสามารถในการทะลุทะลวงได้แม้กระทั่งชั้นลึกของผิวหนัง จึงช่วยบรรเทาอาการปวดได้ดีขึ้น

นอกจากนี้แสงอินฟราเรดยังปลอดภัย เป็นธรรมชาติ ไม่รุกราน และไม่เจ็บปวด ดังนั้นจึงอาจให้ประโยชน์ต่อสุขภาพมากมาย จึงนิยมใช้ในสปา ทรีทเมนท์ กายภาพบำบัด เวชศาสตร์การกีฬา การจัดการความเจ็บปวด และโปรแกรมสุขภาพ

 

7. ดาราศาสตร์:

เป็นสาขาวิชาย่อยของดาราศาสตร์ที่เชี่ยวชาญด้านการสังเกตและวิเคราะห์วัตถุทางดาราศาสตร์โดยใช้รังสีอินฟราเรด (IR) ความยาวคลื่นของแสงอินฟราเรดอยู่ในช่วง 0.75 ถึง 300 ไมโครเมตร และอยู่ระหว่างรังสีที่มองเห็นซึ่งมีช่วงตั้งแต่ 380 ถึง 750 นาโนเมตร

ดาราศาสตร์อินฟราเรดและดาราศาสตร์เชิงแสงมักใช้กล้องโทรทรรศน์ตัวเดียวกัน เนื่องจากกระจกหรือเลนส์เดียวกันมักจะมีประสิทธิภาพในช่วงความยาวคลื่นที่มีทั้งแสงที่มองเห็นและแสงอินฟราเรด

โดยปรกติแสงอินฟราเรดจะถูกไอน้ำในชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับไว้ในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดส่วนใหญ่จึงอยู่ที่ระดับความสูงและมีความชื้นน้อย โดยอยู่เหนือชั้นบรรยากาศมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

และยังมีหอสังเกตการณ์อินฟราเรดในอวกาศเช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ หอดูดาวเฮอร์เชล และล่าสุดคือ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งใช้เพื่อศึกษาดาวฤกษ์เย็น เมฆฝุ่น บรรยากาศของดาวเคราะห์ บริเวณกำเนิดดาว กาแล็กซี และจักรวาลยุคแรกเริ่ม