Reinschauen ohne aufzumachen – was kann man mit Infrarotverfahren sichtbar machen?

1. Infrarotstrahlung – Entdeckung
2. IR-Thermografie und berührungslose Temperaturmessung
3. IR-Spektroskopie

1. Infrarotstrahlung – Entdeckung

Als Infrarotstrahlung bezeichnet man den Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung, der langwelliger als das sichtbare Licht, jedoch kurzwelliger als Mikrowellenstrahlung ist. In der Praxis wird dieser breite Wellenlängenbereich – er reicht von 780 nm an der Grenze des sichtbaren Lichts bis 1.000.000 nm ( 1 mm) – noch unterteilt in nahes (kurzwelliges) Infrarot, mittleres und fernes (langwelliges) Infrarot. Infrarotstrahlung wird als „Wärmestrahlung“ empfunden.

Entdeckung

Der Astronom Sir William Herschel wies 1800 die Infrarotstrahlung durch seinen berühmten Prismenversuch nach, indem er Licht durch ein Prisma aufspaltete und neben den roten Bereich des „Regenbogens“ ein Thermometer ablegte.

• Link zu einer illustrierten Kurzdarstellung aus einer privaten Website
• Mehr gibt es auf der Website der William Herschel Society in Bath (UK)

2. IR-Thermografie und berührungslose Temperaturmessung

Das Verfahren der berührungslosen Temperaturmessung ist prinzipiell das Gleiche, ob es sich nun um ein Ohrthermometer für ein paar Euro oder ein hochpräzises Messgerät für industrielle Anwendungen handelt.

Grundlagen der berührungslosen Temperatur- messung

Artikel der Firma Optris, eines Herstellers von Infrarot-Messsystemen, über die Grundlagen der Technik.

Infrarot-Messtechnik

Eine Serie von zehn Artikeln mit Applikationsbeispielen stellt die Firma Omega Newport zur Verfügung.

IR-Thermografie

Die IR-Thermografie bildet die Wärmestrahlung der Umgebung in einem Bild ab, wandelt also die verschiedenen Frequenzen der IR-Strahlung in sichtbare Farben um. Damit kann man Wärme „sehen“ – Strukturen mit anderer Temperatur als ihre unmittelbare Umgebung können somit sichtbar gemacht werden, z. B. entzündete Venen oder eine lose Klemme in einem Schaltschrank. Am bekanntesten ist wahrscheinlich die Bauthermografie, bei welcher Wärmebrücken in Gebäuden als warme Flecken an der Außenseite (oder als kalte Flecken an der Innenseite) abgebildet werden.

Es ist auch möglich, das Untersuchungsojekt gezielt zu erwärmen, um dann z. B. durch das unterschiedliche Abkühlverhalten Materialunterschiede abzubilden.

Eine der besten Webseiten zum Thema hat der Thermografieberater Harald Schweiger, mit einer Fülle von Bildmaterial. (Leider sind auf der Website die Bilder nicht so leicht zu finden, aber hinter den meisten Schlagworten und kleinen Bildern verbirgt sich noch ein Link.)

Thermografische Kunstwerke

Wer kann sich noch an die Michael Crichton-Verfilmung „Westworld“ mit Yul Brynner in der Rolle eines durchgedrehten Roboters erinnern? Jener war mit infrarotempfindlichen Augen ausgestattet und konnte die Fußspuren seiner flüchtenden Opfer noch minutenlang auf dem Boden erkennen – bis sie abgekühlt waren. Ähnliche Bilder gibt es auf der folgenden Seite – die Welt aus infraroter Sicht gesehen.

Verband für angewandte Thermografie

Auf der Website des Verbands für angewandte Thermografie (VATH) finden sich neben einer Einführung in die Thermografie auch Links zu Fachartikeln (kostenloser pdf-Download), Herstellern, Dienstleistern und eine Gerätebörse. Die Verbandszeitschrift heißt „Der Thermograf“.

3. Infrarot-Spektroskopie

Bei der Infrarotspektroskopie geht es weitaus „chemischer“ zu als bei der Thermographie: Hierbei macht man sich den Effekt zunutze, dass Moleküle bzw. ihre Einzelteile (chemische Bindungen und Gruppen) durch Infrarotlicht einer bestimmten Frequenz zur Schwingung angeregt werden können und somit bei einer charakteristischen Wellenlänge IR-Strahlung adsorbieren.

Dies funktioniert nicht nur in Lösung oder speziell vorbereiteten, in ein Glas eingeschlossenen Proben, sondern auch an rohem Material, z. B. zur Unterscheidung von Kunststoffen in einer Recyclinganlage.

Einführung

• Eine sehr gründliche Einführung in die IR-Spektroskopie findet sich auf der Website des Physikers Dr. Ralf Arnold (nicht verwandt oder verschwägert).
• Ein wenig einfacher macht es Wikipedia.

Sortierung von PET-Flakes für Recyclingzwecke

Artikel über eine Sortieranlage aus dem „Plasticker“, in der auch IR-Spektroskopie zum Einsatz kommt.