فروسرخ نزدیک (Near Infrared - NIR)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
فروسرخ نزدیک (Near Infrared - NIR) :
فروسرخ نزدیک (NIR) به بخشی از طیف فروسرخ با طول موج حدود 0.7 تا 1.4 میکرومتر (700 تا 1400 نانومتر) گفته می شود. این ناحیه نزدیک ترین ناحیه فروسرخ به نور مرئی است و از برخی جهات رفتاری شبیه به نور مرئی دارد. نور فروسرخ نزدیک به راحتی توسط برخی مواد (مانند شیشه و سیلیکون) عبور داده می شود و می توان آن را با لنزهای معمولی (البته از جنس مواد مناسب) متمرکز کرد. این ویژگی ها باعث کاربردهای فراوان آن در فناوری های مختلف شده است.
خواص نوری: در ناحیه NIR، جذب توسط مواد معمولا کم است و بسیاری از مواد نیمه رسانا (مانند سیلیکون) شفاف هستند (زیرا انرژی فوتون های NIR کمتر از گاف نواری سیلیکون است). آب در این ناحیه جذب نسبتا کمی دارد (در مقایسه با نواحی بلندتر فروسرخ). پراکندگی نور (Scattering) در NIR کمتر از نور مرئی است، بنابراین می تواند مسافت بیشتری را در محیط های ابری یا مه آلود طی کند.
کاربردها: 1. مخابرات فیبر نوری: مهم ترین کاربرد فناوری NIR در فیبر نوری است. فیبرهای سیلیکا در دو طول موج 1.3 و 1.55 میکرومتر (که در محدوده NIR قرار دارند) کمترین تلفات و کمترین پاشندگی را دارند. پنجره های مخابراتی (O، E، S، C، L) در این ناحیه تعریف شده اند. لیزرها و LEDهای NIR برای انتقال داده ها با سرعت بسیار بالا در فیبرهای نوری استفاده می شوند.
2. کنترل از راه دور: دیودهای فروسرخ (IRED) که در کنترل های تلویزیون و سایر لوازم خانگی استفاده می شوند، معمولا در طول موج حدود 940 نانومتر (NIR) کار می کنند. این نور برای چشم انسان نامرئی است، اما گیرنده آن را تشخیص می دهد. 3. سنجش از دور و کشاورزی دقیق: پوشش گیاهی سالم، نور مرئی قرمز را جذب کرده و نور فروسرخ نزدیک را به شدت بازتاب می کند (به دلیل ساختار سلولی برگ ها). شاخص های گیاهی مانند NDVI از نسبت بازتاب قرمز به NIR برای ارزیابی سلامت گیاهان استفاده می کنند. ماهواره های سنجش از دور (مانند لندست و سنتینل) دارای باندهای NIR هستند. 4. طیف سنجی NIR: برای شناسایی و آنالیز مواد در صنایع غذایی، دارویی، کشاورزی و شیمیایی استفاده می شود. این روش سریع، غیرمخرب و بدون نیاز به آماده سازی نمونه است. 5. بینایی ماشین و بازرسی صنعتی: دوربین های NIR برای بازرسی محصولات در خطوط تولید (تشخیص عیوب، کنترل کیفیت) استفاده می شوند.
کاربردهای پزشکی و بیولوژیکی: - پالس اکسیمتری: دستگاه پالس اکسیمتر (که روی انگشت قرار می گیرد) با تاباندن نور قرمز و NIR و اندازه گیری جذب آنها توسط هموگلوبین اکسیژنه و غیراکسیژنه، میزان اشباع اکسیژن خون را اندازه گیری می کند. - تصویربرداری عملکردی مغز (fNIRS): با تاباندن NIR به جمجمه و اندازه گیری تغییرات جذب، می توان فعالیت نواحی مختلف مغز را (بر اساس تغییرات جریان خون) بررسی کرد. - میکروسکوپ NIR: برای تصویربرداری از بافت های عمیق تر (به دلیل نفوذ بیشتر NIR در بافت).
