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赤外線サーモグラフィとは?

赤外線サーモグラフィの測定原理

実際の赤外線サーモグラフィの内部構造を見てみましょう。
全体の流れとしては、測定対象物から放射された赤外線をゲルマニウムレンズで結像させ、マイクロボロメータと呼ばれる特殊な赤外線検出素子で赤外線を検出します。検出された信号はアンプを通り、アナログデータからデジタルデータに変換され、CPUで演算・補正し、画像が表示されます。
以下では簡単なQ&Aを紹介します。

(1)なぜゲルマニウムレンズを使うの?

通常の石英ガラスは赤外線を透過しないため、赤外線サーモグラフィには赤外線を透過するゲルマニウム製のレンズを使用します。ゲルマニウムレンズは可視光を透過しない特殊なレンズで、肉眼では黒く見えます。
ゲルマニウムは非常に高価な材料で、純度の高いものほど高精度に研磨するための特殊な技術も必要となり、そのためゲルマニウムレンズ自体が、高価なものとなります。

ゲルマニウムの化学式 Ge(GeCH2CH2COOH)2O3

(2)赤外線検出素子はどんなものですか?

赤外線を検出する素子には、光電効果による変化を検出する量子型と赤外線放射による温度上昇を検出する熱型とがあります。
最近の半導体プロセス技術とマイクロマシン技術の発展によって熱型検出素子が高品質・安定生産に向くようになってきました。

中でも、赤外線サーモグラフィには非冷却タイプのマイクロボロメータ(抵抗式熱型検出器)が利用されています。

(3)赤外線検出素子はなぜ冷却するの?

非冷却タイプの検出素子でも、ペルチェ素子を利用して一定温度に保持します。
これは、赤外線サーモグラフィの熱雑音の影響を抑え、検出精度を高めるためです。

赤外線を検出するわけですから、素子自体の温度が上がってしまっては大変です。昔の赤外線サーモグラフィは大がかりな液体窒素による冷却装置を設置して測定をしなければなりませんでした。
今では素子自体の開発・改良が格段に進んでいます。それでも素子の温度を一定に保つことは非常に重要な要素で、素子の周囲の温度制御には高度な冷却技術が必要とされています。

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