Que sont les détecteurs infrarouges ?

Tout objet émet de la lumière infrarouge dans le spectre électromagnétique, invisible à l'humain en éclairage ordinaire. Plus un objet est chaud, plus il émet de rayonnement infrarouge. Détecter et analyser ce rayonnement fournit une foule de données sur un objet impossibles à obtenir autrement ou dans d'autres zones du spectre. Le rayonnement infrarouge émis peut être lu quand il est converti de simple rayonnement en forme mesurable et convertible en image reconnaissable.

Lecture de l'infrarouge

Quasiment toutes les applications de détecteurs lisant l'infrarouge dépendent de l'imagerie thermique. En utilisant le réseau de plan focal (focal plane array) d'une caméra — un capteur optique — l'infrarouge peut être lu par un télescope, une caméra ou un spectromètre. Le réseau de plan focal est sensible à une plage de longueurs d'onde spécifique et chaque pixel infrarouge du réseau est lu par le capteur optique.

Fonctionnement du capteur

Le capteur est composé d'un matériau cristallin produisant une charge électrique sous l'effet de la chaleur générée par le rayonnement infrarouge. Au fur et à mesure que le rayonnement touchant le cristal change, le capteur lit et mesure ces changements. Il contient un dispositif hautement sensible interprétant le rayonnement sur une large plage. Un filtre dans le capteur élimine le rayonnement parasite, le concentrant sur l'infrarouge confiné à une bande précise du spectre électromagnétique.

Types de détecteurs

Deux types principaux : détecteurs à photons et détecteurs thermiques. Le détecteur à photons mesure un courant électrique dans un semiconducteur créé par les photons absorbés. Les détecteurs thermiques lisent aussi les photons, mais mesurent l'augmentation de température résultant de l'absorption photonique et le changement de propriétés matérielles spécifiques, au lieu des photocourants électriques.

Avantages et inconvénients

Détecteurs à photons : taux de détection élevé, étalonnage facile sur tout le spectre IR, réponse rapide, excellents résultats théoriques/expérimentaux, propriétés matérielles exceptionnelles. Inconvénients : difficultés de traitement, coûts opérationnels élevés.
Détecteurs thermiques : imagerie faible coût, large plage sensibilité IR, portabilité, robustesse, fiabilité, facilité d'usage. Temps de réponse suffisant pour beaucoup d'applications. Inconvénients : réponse plus lente, détection IR moins performante que les détecteurs à photons.

Applications des détecteurs

Avec des détecteurs IR, animaux et personnes sont facilement repérés dans l'obscurité totale ; lors d'inspection de structures, défauts et failles sont aisément discernables. En conditions difficiles (brouillard, fumée dense), les détecteurs IR améliorent grandement la visibilité. Police, militaires, pompiers et autres déploient régulièrement des détecteurs IR dans leur travail.