赤外線

赤外線（IR、赤外光と呼ばれることもある）は、可視光よりも波長が長く、マイクロ波よりも短い電磁放射（EMR）です。赤外線のスペクトル帯は、赤色光（可視スペクトルの中で最も長い波長）よりもわずかに長い波長から始まるため、IRは人間の目には見えません。IRは一般的に、約750  nm（400  THz）から1  mm（300  GHz）までの波長を含むと理解されています。^{[1] [2] IRは一般的に、地上の光源から放射される長波長の熱IRと、}太陽スペクトルの一部である短波長のIRまたは近IRに分けられます。^{[3]より長いIR波長（30～100 μm）は、}テラヘルツ放射帯の一部に含まれることがあります。^[4]室温近くの物体からの黒体放射は、 ほぼすべてIR帯域にあります。電磁放射の一種である赤外線は、エネルギーと運動量を運び、放射圧を及ぼし、波動と粒子（光子）の両方の特性に対応する特性を持っています。^{[5] [4]}

しかし、赤外線は可視光といくつかの特性を共有しています。可視光と同様に、赤外線は焦点を合わせたり、反射したり、偏光したりすることができます。^{[6]赤外線または熱を生成する放射は可視光よりも長い波長を持ち、}太陽などの天体、電球、多くの生物が赤外線放射の発生源となることが多く、環境中に広く存在していることを示しています。^[7]

赤外線はラテン語の「infra」（「下」の意味）と英語の「red 」に由来しています。赤外線は可視スペクトルの赤色部分のすぐ外側にあるため、「赤の下」という意味になります。^[7]

火が目に見えない熱を発することは古くから知られていた。 1681年、先駆的な実験者エドメ・マリオットは、ガラスは日光に対しては透明だが、放射熱を遮ることを示した。^{[8] [9]} 1800年、天文学者ウィリアム・ハーシェル卿は、温度計への影響から、赤外線が赤色光よりもエネルギーの低いスペクトルにある目に見えない放射線の一種であることを発見した。^{[10]ハーシェルの研究により、}太陽からのエネルギーの半分強が赤外線の形で地球に到達していることが最終的に判明した。吸収された赤外線と放出された赤外線のバランスは、地球の気候に重要な影響を及ぼしている。^[7]

赤外線は分子の回転振動運動の変化によって放出または吸収される。赤外線は分子の双極子モーメントの変化によって振動モードを励起するため、適切な対称性を持つ分子のエネルギー状態を研究するのに有用な周波数範囲となる。赤外線分光法は赤外線領域における光子の吸収と透過を調べる。 ^[11]

赤外線は、工業、科学、軍事、商業、医療の分野で使用されています。能動近赤外線照明を使用した暗視装置を使用すると、観察者に気付かれずに人や動物を観察できます。赤外線天文学では、センサーを備えた望遠鏡を使用して、分子雲などの宇宙の塵の多い領域を貫通し、惑星などの物体を検出し、宇宙の初期の高度に赤方偏移した物体を観察できます。^[12]赤外線熱画像カメラは、断熱システムの熱損失を検出したり、皮膚の血流の変化を観察したり、消火を支援したり、電気部品の過熱を検出したりするために使用されています。^{[13]軍事および民間の用途には、}ターゲットの捕捉、監視、暗視、ホーミング、追跡など があります。通常の体温の人間は、主に約10μmの波長で放射します。非軍事用途としては、熱効率分析、環境モニタリング、産業施設の検査、栽培施設の検出、遠隔温度検知、短距離無線通信、分光法、天気予報などがある。^[6]

赤外線の範囲については、世界的に受け入れられている定義はありません。通常、700 nm の可視スペクトルの公称赤色端から 1 mm までの範囲とされています。この波長範囲は、約 430 THz から 300 GHz までの周波数範囲に相当します。赤外線を超えると、電磁スペクトルのマイクロ波部分になります。テラヘルツ放射は、赤外線ではなくマイクロ波帯域の一部としてカウントされることが多くなり、赤外線の帯域端は 0.1 mm (3 THz) に移動しています。

太陽光は、有効温度が5,780  K（5,510 °C、9,940 °F）で、赤外線が半分強を占める近熱スペクトル放射で構成されています。天頂では、太陽光は海面で1平方メートルあたり1kWをわずかに超える 放射照度を提供します。このエネルギーのうち、527 Wは赤外線、445 Wは可視光線、32 Wは紫外線です。^[15]太陽光に含まれる赤外線のほぼすべては、4μm未満の近赤外線です。

地球の表面は太陽の表面よりはるかに低い温度で、熱放射の一部は中赤外線領域の赤外線で構成されており、太陽光よりはるかに長い。黒体放射、つまり熱放射は連続的であり、すべての波長で放射する。これらの自然の熱放射プロセスのうち、雷と自然の火だけが多くの可視エネルギーを生み出すほど熱く、火は可視光エネルギーよりもはるかに多くの赤外線を生み出す。^[16]

一般に、物体は波長スペクトル全体にわたって赤外線を放射しますが、センサーは通常特定の帯域幅内の放射のみを収集するため、スペクトルの限られた領域のみが対象になる場合があります。熱赤外線にも最大放射波長があり、ウィーンの変位法則に従って、物体の絶対温度に反比例します。赤外線帯域は多くの場合、より小さなセクションに分割されますが、IR スペクトルがどのように分割されるかは、IR が使用されるさまざまな領域によって異なります。

赤外線は、一般的に人間の目に見える波長よりも長い波長から始まると考えられています。目に見える波長には厳密な制限はありません。目の感度は、約 700 nm を超える波長では急激に、しかし滑らかに低下します。したがって、それより少し長い波長でも、十分に明るい場合は見ることができますが、通常の定義によれば、赤外線として分類されることもあります。近赤外線レーザーからの光は、このように薄暗い赤色に見えることがあり、実際には非常に明るい場合があるため、危険を及ぼす可能性があります。パルスレーザーからの最大 1,050 nm の波長の赤外線でさえ、特定の条件下では人間が見ることができます。^{[17] [18] [19]}

一般的に使用される区分法は以下のとおりである: ^{[20] [21] [22]}

NIR と SWIR を合わせて「反射赤外線」と呼ばれることもありますが、MWIR と LWIR を合わせて「熱赤外線」と呼ばれることもあります。

国際照明委員会（CIE）は、赤外線を次の3つの帯域に分割することを推奨しました。^{[25] [26]}

ISO 20473では以下の方式を規定している。^[27]

天文学者は通常、赤外線スペクトルを次のように分類します。^[28]

これらの区分は正確ではなく、出版物によって異なる場合があります。3つの領域は異なる温度範囲を観測するために使用され、^[29]したがって宇宙の異なる環境を観測するために使用されます。

天文学で最も一般的な測光システムでは、使用するフィルターに応じて大文字を異なるスペクトル領域に割り当てます。I、J、H、K は近赤外線波長をカバーし、L、M、N、Q は中赤外線領域を指します。これらの文字は一般に大気の窓を指すものとして理解されており、たとえば多くの論文のタイトルに使用されています。

3番目の方式は、さまざまな検出器の応答に基づいて帯域を分割するものである。^[30]

• 近赤外線: 0.7 ～ 1.0 μm (人間の目の反応のほぼ終わりからシリコンの反応の終わりまで)。
• 短波赤外線: 1.0 ～ 3 μm (シリコンのカットオフから MWIR 大気窓のカットオフまで)。InGaAsは約 1.8 μm までをカバーし、感度の低い鉛塩はこの領域をカバーします。極低温で冷却されたMCT検出器は 1.0 ～ 2.5 μm の領域をカバーできます 。
• 中波赤外線: 3～5 μm (大気の窓によって定義され、インジウムアンチモン(InSb) と水銀カドミウムテルル(HgCdTe) によって覆われ、部分的に鉛セレン(PbSe) によって覆われています)。
• 長波赤外線: 8 ～ 12、または 7 ～ 14 μm (これは HgCdTe とマイクロボロメータによってカバーされる大気の窓です)。
• 超長波赤外線 (VLWIR) (12 ～ 約 30 μm、ドープされたシリコンで覆われています)。

近赤外線は、人間の目で感知できる放射線に最も近い波長の領域です。中赤外線と遠赤外線は、可視スペクトルから徐々に離れていきます。他の定義は、さまざまな物理的メカニズム (放射ピーク、対バンド、水吸収) に従っており、最新の定義は技術的な理由に従っています (一般的なシリコン検出器は約 1,050 nm に感度がありますが、InGaAsの感度は、特定の構成に応じて、約 950 nm から始まり、1,700 ～ 2,600 nm で終わります)。これらの仕様に関する国際標準は現在ありません。

赤外線の始まりは（様々な基準に従って）通常 700 nm から 800 nm の間の様々な値で定義されていますが、可視光と赤外線の境界は正確には定義されていません。人間の目は 700 nm を超える波長の光に対して著しく鈍感であるため、一般的な光源で照らされたシーンではより長い波長の影響はわずかです。特に強力な近赤外線（レーザー、LED、または可視光をフィルタリングした明るい日光など）は、約 780 nm まで検出され、赤色光として認識されます。1,050 nm もの長い波長を提供する強力な光源は鈍い赤い輝きとして見えることがあり、暗闇でのシーンの近赤外線照明に多少の問題を引き起こします（通常、この実際的な問題は間接照明によって解決されます）。葉は近赤外線で特に明るく、赤外線フィルターの周囲から漏れる可視光をすべて遮断し、視覚的に不透明な赤外線透過写真フィルターを通して届く非常に暗い画像に目を慣れさせると、赤外線で光る葉からなるウッド効果を見ることができます。^[31]

光通信では、使用される赤外線スペクトルの部分は、光源、透過/吸収材料（ファイバー）、検出器の利用可能性に基づいて7つの帯域に分割されます。^[32]

C バンドは長距離通信ネットワークの主要なバンドです。S バンドと L バンドは十分に確立されていない技術に基づいており、それほど広く導入されていません。

赤外線は一般に「熱放射」として知られていますが^[33]、あらゆる周波数の光と電磁波はそれを吸収する表面を加熱します。太陽からの赤外線は地球の加熱の49％^[34]を占め、残りは吸収された後、より長い波長で再放射される可視光によって引き起こされます。可視光または紫外線を放射するレーザーは紙を焦がす可能性があり、白熱した物体は可視放射を放射します。室温の物体は主に8〜25μmの帯域に集中した放射を放射します が、これは白熱物体による可視光の放射やさらに高温の物体による紫外線の放射とは区別されません（黒体とウィーンの変位法則を参照）。^[35]

熱は、温度差によって移動するエネルギーです。熱伝導や熱対流によって伝わる熱とは異なり、熱放射は真空中を伝播します。熱放射は、特定の温度で分子が振動することで生じる物体からの放射に関連する多くの波長の特定のスペクトルを特徴とします。熱放射は物体からあらゆる波長で放射される可能性があり、非常に高い温度では、そのような放射は赤外線よりはるかに高いスペクトルを伴い、可視光線、紫外線、さらにはX線領域（太陽コロナなど）にまで及びます。したがって、赤外線と熱放射が一般的に関連付けられているのは、地球の表面近くでよく見られる典型的な（比較的低い）温度に基づく単なる偶然です。

放射率の概念は、物体の赤外線放射を理解する上で重要です。これは表面の特性であり、その熱放射が黒体の理想からどの程度ずれているかを表します。さらに説明すると、同じ物理的温度にある 2 つの物体でも、放射率が異なると、同じ赤外線画像が表示されないことがあります。たとえば、事前に設定された放射率の値では、放射率の高い物体はより熱く見え、放射率の低い物体はより冷たく見えます (多くの場合、周囲の環境が観察対象の物体より冷たいと仮定した場合)。物体の放射率が完全ではない場合、反射率や透明性の特性が得られるため、周囲の環境の温度が物体によって部分的に反射され、物体を透過します。物体がより高温の環境にある場合、同じ温度でも放射率の低い物体は、放射率の高い物体よりも高温に見える可能性が高くなります。そのため、赤外線カメラや高温計を使用する際に、放射率を誤って選択し、環境温度を考慮しないと、不正確な結果になります。

赤外線は、可視光が不十分で物を見ることができない場合に暗視装置で使用されます。^[36] 暗視装置は、周囲光の光子を電子に変換し、それを化学的および電気的プロセスによって増幅し、再び可視光に変換するプロセスを経て動作します。^[36]赤外線光源は、暗視装置による変換に利用可能な周囲光を増強するために使用でき、実際に可視光源を使用せずに暗闇での視認性を高めます。^{[36] [1]}

赤外線や暗視装置の使用は、物体やその周囲の環境から放射される赤外線（熱）を検出して表面温度の差に基づいて画像を作成する熱画像撮影と混同してはならない。 ^{[37] [10]}

赤外線放射は、物体の温度を遠隔で測定するために使用できます (放射率がわかっている場合)。これはサーモグラフィーと呼ばれ、NIR または可視光線で非常に高温の物体の場合は高温測定と呼ばれます。サーモグラフィー (熱画像) は主に軍事および産業用途で使用されますが、製造コストが大幅に削減されたため、この技術は自動車の赤外線カメラの形で一般市場に普及しつつあります。

サーモグラフィーカメラは、電磁スペクトルの赤外線領域 (およそ 9,000～14,000 nm、または 9～14 μm) の放射を検出し、その放射の画像を生成します。黒体放射の法則によれば、赤外線はすべての物体の温度に基づいて放射されるため、サーモグラフィーを使用すると、可視光の有無にかかわらず、周囲の環境を「見る」ことができます。物体から放射される放射の量は温度とともに増加するため、サーモグラフィーを使用すると温度の変化を見ることができます (これが名前の由来です)。

ハイパースペクトル画像とは、各ピクセルの広いスペクトル範囲にわたる連続スペクトルを含む「画像」です。ハイパースペクトル画像は、特に NIR、SWIR、MWIR、および LWIR スペクトル領域での応用分光法の分野で重要性を増しています。一般的な用途には、生物学、鉱物学、防衛、および産業測定が含まれます。

熱赤外線ハイパースペクトルイメージングは​​、サーモグラフィーカメラを使用して同様に実行できますが、基本的な違いは、各ピクセルが完全なLWIRスペクトルを含むことです。その結果、太陽や月などの外部光源を必要とせずに、物体の化学的識別を行うことができます。このようなカメラは、通常、地質学的測定、屋外監視、UAVアプリケーションに使用されます。^[39]

赤外線写真では、近赤外線スペクトルを捉えるために赤外線フィルターが使用されます。デジタルカメラでは、赤外線ブロッカーがよく使用されます。安価なデジタルカメラやカメラ付き携帯電話ではフィルターの効果が低く、近赤外線が強く見えるため、明るい紫がかった白色として表示されます。これは、IR が明るい領域 (ランプの近くなど) の近くにある被写体を撮影する場合に特に顕著で、赤外線干渉によって画像がぼやけることがあります。また、「T 線」イメージングと呼ばれる手法もあり、これは遠赤外線またはテラヘルツ放射を使用したイメージングです。明るい光源がないため、テラヘルツ写真は他のほとんどの赤外線イメージング手法よりも困難になる可能性があります。最近では、テラヘルツ時間領域分光法などのいくつかの新しい開発により、T 線イメージングが大きな関心を集めています。

赤外線追跡は赤外線ホーミングとも呼ばれ、赤外線スペクトルの赤外線部分の電磁放射のターゲットからの放射を使用してターゲットを追跡するパッシブミサイル誘導システムを指します。赤外線追跡を使用するミサイルは、赤外線 (IR) が可視光線スペクトルの周波数よりわずかに低く、高温の物体から強く放射されるため、「熱追跡装置」と呼ばれることがよくあります。人、車のエンジン、航空機などの多くの物体は熱を生成して保持するため、背景の物体と比較して赤外線波長の光で特に目立ちます。^[40]

赤外線は意図的な加熱源として使用することができます。例えば、赤外線サウナでは、居住者を温めるために使用されています。また、航空機の翼から氷を取り除く（除氷）など、他の加熱用途にも使用できます。^[41]赤外線は、焼き物やグリルと呼ばれる調理に使用されます。エネルギーの利点の1つは、IRエネルギーが周囲の空気ではなく、食品などの不透明な物体のみを加熱することです。^[27]

赤外線加熱は、コーティングの硬化、プラスチックの成形、アニーリング、プラスチックの溶接、印刷物の乾燥などの工業製造プロセスでも普及が進んでいます。これらのアプリケーションでは、対流オーブンや接触加熱の代わりに赤外線ヒーターが使用されています。

さまざまな技術や提案されている技術では、赤外線放射を利用して建物やその他のシステムを冷却しています。LWIR（8〜15μm）領域は、これらの波長の放射の一部が大気の赤外線窓から宇宙に逃げることができるため、特に便利です。これにより、パッシブ昼間放射冷却（PDRC）表面は、直射日光の強度下で周囲温度以下の冷却温度を実現し、エネルギー消費や汚染をゼロにしながら、地上の熱流を宇宙に高めることができます。^{[42] [43]} PDRC表面は、短波の太陽光反射率を最大化して熱取得を減らし、強力な長波赤外線（LWIR）熱放射熱伝達を維持します。^{[44] [45]世界規模で想像すると、この冷却方法は}地球温暖化を遅らせ、さらには逆転させる方法として提案されており、地球の熱流束を均衡させるには、地球の表面積の1〜2％をカバーする必要があるという推定もあります。^{[46] [47]}

IR データ伝送は、コンピュータ周辺機器や携帯情報端末間の短距離通信にも使用されています。これらのデバイスは通常、赤外線データ協会 ( IrDA ) が発行した標準に準拠しています。リモコンや IrDA デバイスは、赤外線発光ダイオード(LED) を使用して赤外線を放射します。この赤外線はレンズによって集光され、ユーザーが検出器に向けるビームになります。ビームは、受信機が解釈するコードに従って変調、つまりオンとオフが切り替わります。実用的な理由から、通常は近赤外線 (800 nm 未満) が使用されます。この波長は安価なシリコン フォトダイオードによって効率的に検出され、受信機はこれを使用して検出された放射線を電流に変換します。その電気信号はハイパス フィルタを通過します。ハイパス フィルタは、IR 送信機による急速な脈動を保持しますが、周囲光からのゆっくり変化する赤外線を除去します。赤外線通信は、人口密度の高い地域の屋内での使用に役立ちます。IR は壁を透過しないため、隣接する部屋の他のデバイスに干渉しません。赤外線は、リモコンで家電製品を操作する最も一般的な方法です。赤外線による通信には、 RC-5、SIRC などの赤外線リモコン プロトコルが使用されます 。

赤外線レーザーを使用した自由空間光通信は、放射線による損傷を除けば、光ファイバーケーブルを埋設するコストと比較して、最大4ギガビット/秒で動作する通信リンクを都市部に導入する比較的安価な方法である。「目は赤外線を感知できないため、損傷を防止または軽減するために瞬きしたり目を閉じたりすることができない可能性がある。」^[48]

赤外線レーザーは、光ファイバー通信システムに光を供給するために使用されます。 標準的なシリカファイバーには、波長が約 1,330 nm (分散が最小) または約 1,550 nm (透過率が最大) の赤外線が最適です。

RIAS (Remote Infrared Audible Signage)プロジェクトでは、視覚障害者の補助手段として、印刷された標識のエンコードされた音声バージョンの IR データ送信が研究されています。あるデバイスから別のデバイスに IR データを送信することをビーミングと呼ぶこともあります。

赤外線振動分光法（近赤外線分光法も参照）は、分子を構成する結合を分析することで分子を特定するために使用できる手法です。分子内の各化学結合は、その結合に特有の周波数で振動します。分子内の原子群（例：CH ₂）は、群全体の伸縮運動と曲げ運動によって複数の振動モードを持つ場合があります。振動によって分子内の双極子が変化すると、同じ周波数の光子を吸収します。ほとんどの分子の振動周波数は、赤外線の周波数に対応します。通常、この手法は、中赤外線（4,000～400 cm ^{−1 ）からの光放射を使用して}有機化合物を研究するために使用されます。サンプル内のすべての吸収周波数のスペクトルが記録されます。これを使用して、存在する化学基とその純度の観点からサンプルの組成に関する情報を得ることができます（たとえば、湿ったサンプルでは、​​約 3200 cm ⁻¹に幅広い OH 吸収が見られます）。このアプリケーションで放射線を表す単位である cm ⁻¹は分光波数です。これは周波数を真空中の光速で割った値です。

半導体業界では、赤外線は薄膜や周期的なトレンチ構造などの材料の特性評価に使用できます。半導体ウェハの表面からの光の反射率を測定することで、屈折率 (n) と消衰係数 (k) をForouhi-Bloomer 分散方程式で決定できます。赤外線からの反射率は、高アスペクト比のトレンチ構造の臨界寸法、深さ、側壁角度を決定するためにも使用できます。

走査型放射計を搭載した気象衛星は熱画像または赤外線画像を生成します。これにより、訓練を受けたアナリストは雲の高さや種類を判断し、陸地や地表水温を計算し、海面の特徴を特定することができます。走査は通常、10.3～12.5 μm (IR4 および IR5 チャネル) の範囲で行われます。

サイクロンや積乱雲など、高くて冷たい雲は、赤や黒で表示されることが多く、層雲や層積雲などの低い暖かい雲は青や灰色で表示され、中間の雲はそれに応じて陰影が付けられます。高温の地表は、濃い灰色または黒で表示されます。赤外線画像の欠点の 1 つは、層雲や霧などの低い雲が周囲の地表や海面と温度が似ていて表示されない場合があることです。ただし、IR4 チャネル (10.3～11.5 μm) と近赤外線チャネル (1.58～1.64 μm) の明るさの違いを使用して、低い雲を区別し、霧の衛星画像を作成できます。赤外線の主な利点は、夜間に画像を作成できるため、連続した一連の天気を調査できることです。

これらの赤外線画像では、海洋の渦や渦流を描写したり、メキシコ湾流などの海流を地図に表したりすることができ、海運業界にとって貴重な情報となります。漁師や農家は、作物を霜から守ったり、海からの漁獲量を増やしたりするために、陸地や水温を知ることに関心があります。エルニーニョ現象も発見できます。カラーデジタル化技術を使用すると、グレーの熱画像をカラーに変換して、必要な情報を簡単に識別できます。

6.40～7.08 μm の主な水蒸気チャネルは、一部の気象衛星によって撮影され、大気中の水分量を示します。

気候学の分野では、大気の赤外線放射を監視して、地球と大気の間のエネルギー交換の傾向を検出します。これらの傾向は、地球の気候の長期的な変化に関する情報を提供します。これは、太陽放射とともに、地球温暖化の研究で研究される主要なパラメータの 1 つです。

この研究分野では、屋外での連続測定に赤外放射計が利用されています。これは、約 4.5 μm ～ 50 μm の赤外線に感度を持つ広帯域赤外線放射計です。

天文学者は、鏡、レンズ、固体デジタル検出器などの光学部品を使用して、電磁スペクトルの赤外線部分にある物体を観測します。このため、これは光学天文学の一部として分類されます。画像を形成するには、赤外線望遠鏡の部品を熱源から慎重に保護する必要があり、検出器は液体ヘリウムを使用して冷却されます。

地上の赤外線望遠鏡の感度は、大気中の水蒸気によって大幅に制限されます。水蒸気は、選択された大気の窓の外側の宇宙から到達する赤外線放射の一部を吸収します。この制限は、望遠鏡の観測所を高高度に設置するか、気球や航空機で望遠鏡を空中に運ぶことで、部分的に緩和できます。宇宙望遠鏡にはこのハンディキャップがないため、宇宙は赤外線天文学の理想的な場所と考えられています。

スペクトルの赤外線部分は天文学者にとっていくつかの有益な利点があります。銀河系内のガスと塵の冷たく暗い分子雲は、埋め込まれた星からの放射熱で輝きます。赤外線は、可視光を放射し始める前の原始星を検出するためにも使用できます。星は赤外線スペクトルでエネルギーのより小さな部分を放射するため、惑星などの近くの冷たい物体をより簡単に検出できます。(可視光スペクトルでは、星からのまぶしさが惑星からの反射光をかき消します。)

赤外線は、ガスや塵に覆われていることが多い活動銀河の中心部を観測するのにも役立ちます。赤方偏移が大きい遠方銀河は、スペクトルのピーク部分が長波長側にシフトするため、赤外線でより容易に観測できます。^[12]

赤外線クリーニングは、一部の映画フィルムスキャナ、フィルムスキャナ、フラットベッドスキャナで使用されている技術で、完成したスキャンのほこりや傷の影響を軽減または除去します。これは、3つの可視カラーチャネル（赤、緑、青）と同じ位置と解像度でスキャンから追加の赤外線チャネルを収集することによって機能します。赤外線チャネルは、他のチャネルと組み合わせて、傷やほこりの位置を検出するために使用されます。いったん位置が特定されると、それらの欠陥はスケーリングによって修正するか、インペインティングによって置き換えることができます。^[49]

赤外線反射法^[50]を絵画に適用すると、特に画家がガイドとして描いた下絵や輪郭線など、下層を非破壊的に明らかにすることができる。美術修復家はこの技術を使って、目に見える絵の具の層が下絵やその間の層とどのように違うのかを調べる (オリジナルの画家が行ったこのような改変はペンティメンティと呼ばれる)。これは、絵画がオリジナルの画家による最初期の作品か複製か、また修復作業が行き過ぎて改変されたかどうかを判断する上で非常に役立つ情報である。一般に、ペンティメンティが多いほど、絵画が最初期の作品である可能性が高い。また、作業方法に関しても役立つ洞察が得られる。^[51]反射法では、画家がカーボン ブラックを使用したかどうかが明らかになることが多く、カーボン ブラックは絵画全体の下地に使用されていない限り、反射図によく映える。

近年の赤外線感度カメラの設計の進歩により、下絵やペンティメントだけでなく、後に画家によって上塗りされた絵画全体を発見し、描写することが可能になった。^[52]注目すべき例としては、ピカソの『アイロンをかける女』と『青い部屋』があり、どちらの場合も、今日知られているように、絵画の下に男性の肖像画が見えるようになっている。

保存家や科学者は、さまざまな種類の物体、特に死海文書、パピルスの別荘にあるローマ時代の文書、敦煌石窟で発見されたシルクロードの文書などの非常に古い文書に赤外線を同様に使用しています。^[53]インクに使用されるカーボンブラックは非常に鮮明に映ります。

マムシの頭部には一対の赤外線感知孔がある。この生物学的赤外線検知システムの正確な熱感度については不明な点がある。^{[54] [55]}

温度受容器官を持つ他の生物としては、ニシキヘビ（ニシキヘビ科）、一部のボア類（ボア科）、吸血コウモリ（Desmodus rotundus）、様々なタマムシ（Melanophila acuminata）^[56] 、暗い色の蝶（Pachliopta aristolochiaeとTroides rhadamantus plateni）、そしておそらく吸血昆虫（Triatoma infestans ^{） [57]}がある。獲物が発する熱を感知することにより、クロタマヘビ科とボア科のヘビは、 IRに敏感なピット器官を使って獲物を識別し、捕らえる。同様に、吸血コウモリ（Desmodus rotundus）のIRに敏感なピットは、温血動物の獲物の血液が豊富な領域の識別に役立つ。タマムシ（Melanophila acuminata）は、赤外線ピット器官を介して森林火災の位置を特定し、最近焼けた木に卵を産みつける。Pachliopta aristolochiaeやTroides rhadamantus plateniなどの暗い色の蝶の羽と触角にある温度受容器は、日光浴をしているときに熱によるダメージから蝶を保護する。さらに、温度受容器は吸血昆虫（Triatoma infestans）が体温を感知して温血動物の獲物の位置を特定できるようにしているという仮説もある。 ^[57]

ベンチュリア・イナエクアリスのような菌類の中には、排出に近赤外光を必要とするものがある。^[58]

近赤外線（780～1,000 nm）は視覚色素のノイズのために長い間不可能だと考えられてきましたが、^[59]コイとシクリッド3種で近赤外線の感覚が報告されています。^{[59] [60] [61] [62] [63]}魚はNIRを獲物を捕らえるため^[59]や光走性遊泳の方向付けに使用します。^{[63]魚のNIR感覚は薄暮時の照明条件が悪い場合[59]}や濁った表層水の場合に関係している可能性があります。^[63]

近赤外光、または光バイオモジュレーションは、化学療法誘発性口腔潰瘍の治療や創傷治癒に使用されています。抗ヘルペスウイルス治療に関する研究もいくつかあります。^[64]研究プロジェクトには、シトクロムc酸化酵素の上方制御やその他の可能性のあるメカニズムを介した中枢神経系の治癒効果に関する研究が含まれています。^[65]

特定の産業の高温環境では、強い赤外線が目に危険を及ぼし、使用者の損傷や失明につながる可能性があります。赤外線は目に見えないため、そのような場所では特別な赤外線防止ゴーグルを着用する必要があります。^[66]

赤外線の発見は、19世紀初頭の天文学者ウィリアム・ハーシェルによるものとされている。ハーシェルは1800年にロンドン王立協会でその成果を発表した。ハーシェルはプリズムを使って太陽からの光を屈折させ、温度計に記録された温度の上昇から、スペクトルの赤色部分を超えた赤外線を検出した。彼はその結果に驚き、それを「熱線」と名付けた。^{[67] [68]}「赤外線」という用語は19世紀後半まで登場しなかった。^{[69] 1790年に}マルク＝オーギュスト・ピクテが行った以前の実験では、可視光がない場合でも鏡を介して放射熱が反射され、集光されることが実証された。^[70]

その他の重要な日付は以下のとおりです。^[30]

• 1830年:レオポルド・ノビリが最初のサーモパイルIR検出器を製作した。^[71]
• 1840年:ジョン・ハーシェルがサーモグラムと呼ばれる最初の熱画像を作成しました。^[72]
• 1860年：グスタフ・キルヒホッフが黒体定理 を定式化した。^[73]${\displaystyle E=J(T,n)}$
• 1873年：ウィロビー・スミスがセレンの光伝導性を発見した。^[74]
• 1878年：サミュエル・ピアポント・ラングレーが最初のボロメータを発明した。これは小さな温度変動を測定できる装置であり、遠赤外線源のパワーを測定できる。^[75]
• 1879年：シュテファン・ボルツマンの法則は^、黒体から放射されるエネルギーがT4に比例することを経験的に証明した。^[76]
• 1880年代と1890年代:レイリー卿とヴィルヘルム・ウィーンは黒体方程式の一部を解いたが、両方の解は電磁スペクトルの一部で分岐した。この問題は「紫外線大惨事と赤外線大惨事」と呼ばれた。^[77]
• 1892年：ウィレム・アンリ・ジュリアスはボロメータで角度変位の単位で測定した20種類の有機化合物の赤外線スペクトルを発表しました。^[78]
• 1901年：マックス・プランクが黒体方程式と定理を発表。彼は許容されるエネルギー遷移を量子化することで問題を解決した。^[79]
• 1905年:アルバート・アインシュタインが光電効果の理論を開発した。^[80]
• 1905年 - 1908年：ウィリアム・コブレンツは、いくつかの化合物の赤外線スペクトルを波長（マイクロメートル）単位で発表した。^{[81] [82] [83]}
• 1917年:セオドア・ケースが硫化タリウム検出器を開発し、 1マイル(1.6 km)の範囲で航空機を検出できる初の赤外線捜索追跡装置の開発に貢献した。
• 1935年: 鉛塩 -第二次世界大戦における初期のミサイル誘導。
• 1938年: Yeou Taは焦電効果を利用して赤外線を検出できると予測した。^[84]
• 1945 年:軍事用途の最初のポータブル赤外線装置として、Zielgerät 1229 「Vampir」赤外線兵器システムが導入されました。
• 1952年:ハインリッヒ・ウェルカーが合成InSb結晶を成長させた。
• 1950 年代および 1960 年代: Fred Nicodemenus、G. J. Zissis、R. Clark によって命名法と放射測定単位が定義され、Robert Clark JonesによってD *が定義されました。
• 1958年：W.D.ローソン（マルバーン王立レーダー研究所）が水銀カドミウムテルル化物（HgCdTe）の赤外線検出特性を発見した。^[85]
• 1958年:赤外線技術を使用してファルコンミサイルとサイドワインダーミサイルが開発されました。
• 1960年代:ハネウェル研究センターのポール・クルーズと彼の同僚は、赤外線検出のための効果的な化合物としてHgCdTeの使用を実証しました。^[85]
• 1962年: J.クーパーが焦電検出を実証した。^[86]
• 1964年：W.G.エヴァンスが好熱性甲虫の赤外線温度受容器を発見。^[56]
• 1965 年: 最初の IR ハンドブック、最初の商用イメージング装置 (Barnes、Agema (現在はFLIR Systems Inc.の一部))、Richard Hudson の画期的なテキスト、 Hughesの F4 TRAM FLIR 、Fred Simmons と A. T. Stair が先駆者となった現象学、米国陸軍の暗視研究所 (現在は暗視および電子センサー局(NVESD)) が設立され、Rachets がそこで検出、認識、識別のモデルを開発しました。
• 1970年:ウィラード・ボイルとジョージ・E・スミスがベル研究所で画像電話用のCCDを提案した。
• 1973年: NVESDによる共通モジュールプログラムが開始された。^[87]
• 1978 年: 赤外線画像天文学が成熟し、天文台が計画され、マウナ ケアのIRTF が開設されました。InSb、HgCdTe などの材料を使用して 32 × 32 および 64 × 64 のアレイが製造されました。
• 2013年2月14日、研究者らはラットに赤外線を感知する能力を与える神経インプラントを開発した。これは、既存の能力を単に置き換えたり強化したりするのではなく、初めて生物に新しい能力を与えるものである。^[88]

• 赤外線: 歴史的観点 2007-08-07 にWayback Machineでアーカイブ(Omega Engineering)
• 赤外線データ協会（Wayback Machineに2008-05-22アーカイブ）赤外線データ相互接続の標準化団体
• SIRC プロトコルは 2011-10-13 にWayback Machineにアーカイブされています
• PC をリモート制御するための USB 赤外線受信機の作り方 2011-07-19 にWayback Machineでアーカイブ
• 赤外線波: 赤外線の詳細な説明。(NASA)
• 1800年に赤外光の発見を発表したハーシェルのオリジナル論文
• サーモグラフィーのライブラリ 2013-06-11にWayback Machineにアーカイブされました。サーモグラフィーのコレクション
• 絵画の分析における赤外線反射法 アーカイブ 2015-12-22ウェイバックマシンでColourLex より
• モリー・フェアリーズ、「技術と応用 - 赤外線反射法の分析能力: 美術史家の視点」、2015-12-22 にWayback Machineでアーカイブ、Scientific Examination of Art: Modern Techniques in Conservation and Analysis、Sackler NAS Colloquium、2005 年