LEDの世界にそろそろ赤外のご登場では?――その① 近赤外分光法の歴史と原理[フルスペクトル LED/カスタマイズ LED/LED特注]

赤外光は、電磁スペクトルの可視領域とマイクロ波領域の間に存在する光で、その範囲は700 nmから1 mmになっています。1800年にドイツ-イギリスの天文学者William Herschelが赤外光を発見しました。彼は、温度計で可視スペクトルの中に各色の間で温度差が存在することを気付きました。そして、ある領域を測る時に温度計の異常な温度上昇スケールから見ると、それは可視領域の赤色光ではないと判断し、赤外光としました。Herschelは、赤外光が熱として感知できると仮定しました。つまり、温度が268°C(450°F)を超えたものは、赤外線を放射することがあると考えられます。

 

1950年代にKarl Norrisがこの技術を製品分析に適用することに成功したことをきっかけに、近赤外分光法(NIR分光法)はアメリカの農業に導入され、それ以来、その開発が今でも続いています。 計量化学(Chemometrics)と中央処理装置(CPU)の性能UPによって計算能力が大幅な向上された今では、近赤外分光法は信頼できるデータ分析を提供することができます。

 

近赤外分光法は、すべての分子がそれらの間の特徴的な結合で結合されたいくつかの原子によって構成されているという原理に基づいています。 そのような分子は、もし特定の光の放射で励起されると、元素成分と結合強度の違いによって、分子内での反射、透過、吸収などが発生し、短期間の振動を受けている。 このような光の振る舞いの性質は各有機分子に固有のものであり、特徴的なスペクトル指紋として機能します。

 

赤外線を不適切に分類されたことは、実際応用時によく見られます。実は、国際照明委員会が、表1に示すように、赤外光を光子エネルギーに基づいて3つに分類され、それに国際標準化機構20473が、表2に示すように波長に基づいての分類、との2つの基準分類があります。

 

表1.国際照明委員会の赤外線分類

名称

波長 (µm)/ (nm)

光子エネルギー

Near-infrared(近赤外)

0.7–1.4 µm (700–1400 nm)

215–430

Mid-infrared(中赤外)

01.4–3.0 µm (1400–3000 nm)

100–215

Far-infrared(遠赤外)

3.0–1.4 µm (3000–1400 nm)

3–100

表2.国際標準化機構20473の赤外線分類

名称

波長 (µm)

Near-infrared(近赤外)

0.78–3.00

Mid-infrared(中赤外)

3.00–5.00

Far-infrared(遠赤外)

5.00–10.00

 

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