Infraroodtechniek

In 1934 werd de Commissie voor Physische Strijdmiddelen verzocht om proefnemingen te doen met onzichtbare stralen. Sinds die tijd werk het laboratorium aan infraroodtechniek:

De periode voor en direct na de Tweede Wereldoorlog (1934 – 1959)
Infraroodtechniek (1960 – 1970)
Infraroodtechniek (1970 – heden)
Fotodetectors (1971)
Metaaloptiek (1976-)
Warmtebron voor op land en zee (1977)
Elektro-optische waarnemingen aan de atmosfeer (1977 – 1981)
Zoeklidar voor de detectie van kleine objecten op zee (1996 – 2006)

Achtergrond: Wat is infrarood?

Wanneer we kijken naar het elektromagnetische spectrum, dan is het visuele gedeelte waar ons oog gevoelig voor is het meest vertrouwd. Dit deel correspondeert ruwweg met golflengten waar de zonnestraling maximaal is. Naast het visuele deel van het spectrum, waarvan de golflengte loopt van 0.4 tot 0.7 micrometer (µm), vinden we andere spectraalgebieden waar vele optische toepassingen mogelijk zijn gebleken. Zo vinden we voor golflengten kleiner dan 0.4 µm het ultraviolet dat onder andere gebruikt wordt voor het maken van elektronische chips. Voor golflengten groter dan 0.7 µm het infrarood. Daarbij wordt het gedeelte van 0.7 tot 3.0 µm het nabije infrarood genoemd en het gedeelte boven 3.0 µm het ver-infrarood, dat wil zeggen in dit deel van het spectrum is geen lichtbron nodig voor het waarnemen. Het waar te nemen object zendt zelf straling uit op grond van zijn eigen temperatuur. Hoe warmer het object, hoe meer straling het uitzendt. Dit wordt geïllustreerd in het volgende plaatje, waarin de stralingsverdeling over het visuele en infrarode deel van het spectrum wordt weergegeven voor objecten met verschillende temperatuur. Duidelijk is dat de straling sterk met de temperatuur toeneemt en dat het maximum van de stralingsverdeling voor hogere temperaturen naar kortere golflengten verschuift.

Infraroodstraling is voor het eerst waargenomen door Sir William Herschel in 1800. In die tijd werd straling gemeten met een kwikthermometer en op deze manier constateerde Herschel tijdens de analyse van het zonnespectrum, dat er naast de rode golflengten ook warmte waar te nemen was. Hij noemde dit “onzichtbaar licht”. Enkele andere ontdekkingen uit de afgelopen 200 jaar, die het gebruik van het infraroodtechnologie mogelijk hebben gemaakt, zijn:

1833: Nobili ontwikkelt samen met Melloni een thermozuil van Bismuth/Antimoon
1840: Herschel Jr ontdekt drie atmosferische vensters
1873 en 1877: Smith, Adams en Day ontdekken Selenium als fotogeleider en fotovolta cel
1880: Langley gebruikt een Platina bolometer voor atmosferische transmissiemetingen
1901: Bose ontdekt foto-elektrische effecten in lood sulfide
1929: Kohler ontwikkelt een fotokathode van Ag/O/Cs die gevoelig was tot 1,2 µm
1942: Eastman ontwikkelt een infrarood gevoelige film die gevoelig was tot 1 µm
1947: Golay realiseert een zeer gevoelige pneumatische detector voor warmtestraling
1950: Shockley ontwikkelt de eerste transistors
1960: Zeer gevoelige InSb, Ge:Hg en HgCdTe fotondetectoren worden ontwikkeld
1970: Ontwikkeling van miniatuurkoelmachines, onder andere bij Philips USFA in Eindhoven