通过短波红外能够“看出”澳大利亚阿德莱德郊区火灾仍在蔓延。左侧可见光图像清晰显示烟雾范围,但右侧的短波红外图像透过烟雾,让消防员能够“火眼晶晶”。
· 发现矿藏
短波红外波段让精准识别矿物成为可能。根据矿物含量,不同成分会吸收光波的量,从而形成不同的反射率。
可见光图像(左图)显示出采矿区域,但不能展示有价值的地质和矿物信息。在短波红外图像(右图)中,地质学和矿物学信息清晰可辨,可用于地质解译。
上图为内华达州某矿区,利用 WV-3 0.75 m 短波红外波段,识别肉眼看不到的矿物。
利用短波红外图像在地质领域的应用。根据不同的矿物对光波的吸收情况,反映出不同的光谱长度,根据波长探测含有 l-OH、Mg-OH、Fe-OH、Si-OH、碳酸盐、铵以及硫酸盐等离子组的物质,从而判断这些矿区具有哪些矿石。地质专家和采矿业者在勘探阶段常常花费数以百万计美元寻找潜在矿区,如果能够利用短波红外影像,可在计划实地核查之前缩小潜在矿区范围,从而降低成本、提高效率。
材料分选的应用案例
材料分选目的主要是用于两个方面:同类产品分级、异类产品分离。
工业应用方面,主要要求高效、精准、成本控制。如何制定适合工业应用,又能够高效体现近红外技术的方案,至关重要。在工业检测方案制定过程中,其设计的关键技术主要包括:光谱分离、光谱标定、分选控制、图像识别等。
传统材料分选方式多采用人工、物理特性或者化学检测方式进行分选,但这些检测方式要么效率低下、准确率低,要么分选过程会造成损伤,无法实现高效分选。
近红外分选技术同传统分选技术相比,则具有高效、无损、快速、简单的特点。
近红外光谱波段为780nm-2500nm.近红外光谱分析技术基于(X-H)分子官能团的化学键的简谐振动,其简谐振动的振幅与其相应势能有关。但分子官能团吸收光子时,其势能会由基态向激发态跃迁,从而会在近红外光谱上形成特征吸收峰。由于不同物质含有的X-H化学键的形式、个数不同,所以不同材料在近红外光谱形成的吸收峰也各有不同,因而通过吸收峰的位置及强度可以判断材料种类。
图为近红外分子官能团吸收分布图表。可以看出,图表主要分为合频区和倍频区,对应的不同区域吸收的光子能量不同。其中在合频区吸收最强,第一倍频区次之。
工业分选示例:棉花异纤