ኢንፍራሬድ ኦፕቲክስ ምንድን ነው?

1) የኢንፍራሬድ ኦፕቲክስ መግቢያ

ኢንፍራሬድ ኦፕቲክስ በ760 እና 14,000 nm መካከል ባለው የሞገድ ርዝመት ውስጥ ብርሃንን ለመሰብሰብ፣ ለማተኮር ወይም ለማጣመር ይጠቅማል። ይህ የ IR ጨረር ክፍል በአራት የተለያዩ የእይታ ክልሎች የተከፈለ ነው።

ከኢንፍራሬድ ክልል (NIR) አጠገብ	700 - 900 nm
የአጭር ሞገድ ኢንፍራሬድ ክልል (SWIR)	900 - 2300 nm
የመሃል ሞገድ ኢንፍራሬድ ክልል (MWIR)	3000 - 5000 nm
ረጅም ሞገድ ኢንፍራሬድ ክልል (LWIR)	8000 - 14000 nm

2) የአጭር ሞገድ ኢንፍራሬድ (SWIR)

የ SWIR መተግበሪያዎች ከ900 እስከ 2300 nm ያለውን ክልል ይሸፍናሉ። ከእቃው እራሱ ከሚወጣው MWIR እና LWIR ብርሃን በተለየ መልኩ SWIR ከሚታየው ብርሃን ጋር ይመሳሰላል ይህም ፎቶኖች በአንድ ነገር ስለሚንፀባረቁ ወይም ስለሚዋጡ ለከፍተኛ ጥራት ምስል አስፈላጊውን ንፅፅር ያቀርባል። የተፈጥሮ ብርሃን ምንጮች እንደ ድባብ ጅምር ብርሃን እና የበስተጀርባ ብርሃን (aka nightglow) የ SWIR አመንጪዎች ናቸው እና ለቤት ውጭ ምስል በምሽት ጥሩ ብርሃን ይሰጣሉ።

የሚታይ ብርሃንን በመጠቀም ችግር ያለባቸው ወይም ለማከናወን የማይችሉ በርካታ መተግበሪያዎች SWIRን በመጠቀም ሊገኙ ይችላሉ። በ SWIR ውስጥ ምስል ሲሰሩ የውሃ ትነት፣ የእሳት ጭስ፣ ጭጋግ እና እንደ ሲሊከን ያሉ አንዳንድ ቁሶች ግልጽ ናቸው። በተጨማሪም፣ በሚታዩት ውስጥ ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ የሚመስሉ ቀለሞች SWIRን በመጠቀም በቀላሉ ሊለያዩ ይችላሉ።

SWIR ኢሜጂንግ ለብዙ ዓላማዎች እንደ ኤሌክትሮኒካዊ ቦርድ እና የፀሐይ ሕዋስ ፍተሻ፣ ፍተሻ ማምረት፣ መለየት እና መደርደር፣ ክትትል፣ ፀረ-ሐሰተኛ፣ የሂደት ጥራት ቁጥጥር እና ሌሎችም ያገለግላል።

3) የመሃል ሞገድ ኢንፍራሬድ (MWIR)

MWIR ስርዓቶች ከ3 እስከ 5 ማይክሮን ክልል ውስጥ ይሰራሉ። በMWIR እና LWIR ስርዓቶች መካከል ሲወስኑ አንድ ሰው ብዙ ነገሮችን ግምት ውስጥ ማስገባት አለበት. በመጀመሪያ, እንደ እርጥበት እና ጭጋግ ያሉ የአካባቢያዊ የከባቢ አየር አካላት ግምት ውስጥ መግባት አለባቸው. MWIR ስርዓቶች ከ LWIR ስርዓቶች ይልቅ በእርጥበት የተጎዱ ናቸው፣ ስለዚህ እንደ የባህር ዳርቻ ክትትል፣ የመርከብ ትራፊክ ክትትል ወይም የወደብ ጥበቃ ላሉ መተግበሪያዎች የተሻሉ ናቸው።

MWIR በአብዛኛዎቹ የአየር ንብረት ሁኔታዎች ከ LWIR የበለጠ የከባቢ አየር ስርጭት አለው። ስለዚህ MWIR በአጠቃላይ ከዕቃው ከ10 ኪ.ሜ ርቀት በላይ ለሆኑ በጣም ረጅም የክትትል መተግበሪያዎች ተመራጭ ነው።

በተጨማሪም ከፍተኛ ሙቀት ያላቸውን እንደ ተሸከርካሪዎች፣ አውሮፕላኖች ወይም ሚሳኤሎች ለመለየት ከፈለጉ MWIR እንዲሁ የተሻለ አማራጭ ነው። ከታች ባለው ምስል አንድ ሰው ትኩስ የጭስ ማውጫ ቱቦዎች ከ LWIR ይልቅ በ MWIR ውስጥ በከፍተኛ ሁኔታ እንደሚታዩ ማየት ይችላሉ.

4) ረጅም ሞገድ ኢንፍራሬድ (LWIR)

LWIR ስርዓቶች ከ 8 እስከ 14 ማይክሮን ክልል ውስጥ ይሰራሉ. በክፍል ሙቀት ዕቃዎች አቅራቢያ ለሚገኙ ማመልከቻዎች ይመረጣሉ. LWIR ካሜራዎች በፀሐይ ብዙም አይጎዱም እና ስለዚህ ከቤት ውጭ ለመስራት የተሻሉ ናቸው። ምንም እንኳን የቀዘቀዙ LWIR ካሜራዎች ቢኖሩም እና የሜርኩሪ ካድሚየም ቴልዩሪየም (ኤምሲቲ) መመርመሪያዎችን የሚጠቀሙ ፎካል ፕላን አሬይ ማይክሮቦሎሜትሮችን የሚጠቀሙ በተለምዶ ያልተቀዘቀዙ ሲስተሞች ናቸው። በአንፃሩ፣ አብዛኛው የMWIR ካሜራዎች ፈሳሽ ናይትሮጅንን ወይም የስተርሊንግ ሳይክል ማቀዝቀዣን በመጠቀም ማቀዝቀዝ ያስፈልጋቸዋል።

LWIR ሲስተሞች እንደ የሕንፃ እና የመሠረተ ልማት ፍተሻ ፣ ጉድለትን መለየት ፣ ጋዝን ማወቅ እና ሌሎችም ያሉ ብዙ አፕሊኬሽኖችን ያገኛሉ። ፈጣን እና ትክክለኛ የሰውነት ሙቀት መለካት ስለሚፈቅዱ የLWIR ካሜራዎች በኮቪድ-19 ወረርሽኝ ወቅት ትልቅ ሚና ተጫውተዋል።

5) የ IR Substrates ምርጫ መመሪያ

የ IR ቁሳቁሶች በኢንፍራሬድ ስፔክትረም ውስጥ በደንብ እንዲሰሩ የሚያስችል ልዩ ባህሪያት አሏቸው. IR Fused Silica, Germanium, Silicon, Sapphire, እና Zinc Sulfide/Selenide, እያንዳንዳቸው ለኢንፍራሬድ አፕሊኬሽኖች ጥንካሬዎች አሏቸው.

ዚንክ ሴሌኒድ (ZnSe)

ዚንክ ሰሊናይድ ቀላል-ቢጫ፣ ጠንካራ ውህድ ሲሆን ዚንክ እና ሴሊኒየምን ያካትታል። የተፈጠረው በዚንክ ትነት እና ኤች 2 ሴ ጋዝ ውህድ ሲሆን በግራፋይት ንጣፍ ላይ እንደ አንሶላ ይመሰረታል። በዝቅተኛ የመምጠጥ መጠን ይታወቃል እና ለ CO2 ሌዘር በጣም ጥሩ አጠቃቀምን ያስችላል።

በጣም ጥሩ የማስተላለፊያ ክልል	ተስማሚ መተግበሪያዎች
0.6 - 16 ማይክሮ	CO2 ሌዘር እና ቴርሞሜትሪ እና ስፔክትሮስኮፒ፣ ሌንሶች፣ መስኮቶች እና የ FLIR ስርዓቶች

ጀርመኒየም (ጂ)

ጀርመኒየሙ ጥቁር ግራጫ ጭስ መልክ አለው፣ የማጣቀሻ ኢንዴክስ 4.024 ዝቅተኛ የጨረር ስርጭት አለው። ከ Knoop Hardness (ኪግ/ሚሜ 2) ጋር ከፍተኛ መጠን ያለው ጥግግት አለው፡ 780.00 በጠንካራ ሁኔታ ውስጥ ለሜዳ ኦፕቲክስ ጥሩ ስራ እንዲሰራ ያስችለዋል።

በጣም ጥሩ የማስተላለፊያ ክልል	ተስማሚ መተግበሪያዎች
2 - 16 ማይክሮ	LWIR - MWIR Thermal imaging (ኤአር ሲሸፈን)፣ ወጣ ገባ የኦፕቲካል ሁኔታዎች

ሲሊኮን (ኤስ)

ሲሊኮን ለሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ለጨረር መስተዋቶች እና ለሲሊኮን ዋይፋዎች ተስማሚ የሆነ ከፍተኛ የሙቀት አቅም ያለው ሰማያዊ-ግራጫ ገጽታ አለው. የ 3.42 የማጣቀሻ ኢንዴክስ አለው. የሲሊኮን ክፍሎች በኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት የኤሌክትሪክ ጅረቶች በሲሊኮን መቆጣጠሪያዎች በኩል ከሌሎች መቆጣጠሪያዎች ጋር ሲነፃፀሩ በጣም ፈጣን ስለሆነ ከ Ge ወይም ZnSe ያነሰ ጥቅጥቅ ያለ ነው. የ AR ሽፋን ለአብዛኛዎቹ መተግበሪያዎች ይመከራል.

በጣም ጥሩ የማስተላለፊያ ክልል	ተስማሚ መተግበሪያዎች
1.2-8μm	MWIR፣ NIR imaging፣ IR spectroscopy፣ MWIR የማወቂያ ስርዓቶች

ዚንክ ሰልፋይድ (ZnS)

ዚንክ ሰልፋይድ በ IR እና በሚታየው ስፔክትረም ውስጥ በደንብ የሚያስተላልፍ ለኢንፍራሬድ ዳሳሾች በጣም ጥሩ ምርጫ ነው። ከሌሎች የ IR ቁሶች ይልቅ በተለምዶ ወጪ ቆጣቢ ምርጫ ነው።

በጣም ጥሩ የማስተላለፊያ ክልል	ተስማሚ መተግበሪያዎች
0.6 - 18μm	LWIR - MWIR, የሚታዩ እና መካከለኛ-ማዕበል ወይም ረጅም ሞገድ ኢንፍራሬድ ዳሳሾች

የእርሶ ምርጫ እና ፀረ-ነጸብራቅ ሽፋን የሚወሰነው በየትኛው የሞገድ ርዝመት በመተግበሪያዎ ውስጥ ዋና ማስተላለፍ እንደሚያስፈልገው ነው። ለምሳሌ፣ የአይአር መብራትን በMWIR ክልል ውስጥ እያስተላለፉ ከሆነ፣ germanium ጥሩ ምርጫ ሊሆን ይችላል። ለNIR አፕሊኬሽኖች፣ ሰንፔር ተስማሚ ሊሆን ይችላል።

በኢንፍራሬድ ኦፕቲክስ ምርጫዎ ውስጥ ሊያገናኟቸው የሚፈልጓቸው ሌሎች መመዘኛዎች የሙቀት ባህሪያትን እና የንፅፅር መረጃን ያካትታሉ። የአንድ substrate የሙቀት ባህሪያት ለሙቀት እንዴት ምላሽ እንደሚሰጥ ይለካሉ. ብዙውን ጊዜ, የኢንፍራሬድ ኦፕቲካል ኤለመንቶች በሰፊው የተለያየ የሙቀት መጠን ይጋለጣሉ. አንዳንድ የአይአር አፕሊኬሽኖችም ከፍተኛ መጠን ያለው ሙቀት ያመነጫሉ። የ IR substrate ለመተግበሪያዎ ተስማሚ መሆኑን ለመወሰን የቴርማል ማስፋፊያ (CTE) መረጃ ጠቋሚ ቅልጥፍና (coefficient of thermal expansion) ማረጋገጥ ይፈልጋሉ። የተሰጠው ንዑሳን ክፍል ከፍተኛ የመረጃ ጠቋሚ ቅልመት ካለው፣ በሙቀት-ተለዋዋጭ መቼት ውስጥ ጥቅም ላይ ሲውል ዝቅተኛ የእይታ አፈጻጸም ሊኖረው ይችላል። ከፍተኛ CTE ካለው፣ ከፍተኛ የሙቀት መጠን ለውጥ ሲደረግ በከፍተኛ ፍጥነት ሊሰፋ ወይም ሊቀንስ ይችላል። በኢንፍራሬድ ኦፕቲክስ ውስጥ ብዙ ጊዜ ጥቅም ላይ የሚውሉት ቁሳቁሶች በማነፃፀሪያ ጠቋሚ ውስጥ በስፋት ይለያያሉ. ለምሳሌ ጀርመኒየም 4.0003 የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ አለው፣ ከ 1.413 MgF ጋር ሲነጻጸር። የዚህ ሰፊ የንፅፅር መረጃ ጠቋሚ ያላቸው ንኡስ ንጣፎች መገኘት በስርዓት ዲዛይን ላይ ተጨማሪ ተለዋዋጭነትን ይሰጣል። የአይአር ቁስ መበታተን የሞገድ ርዝመትን እንዲሁም የክሮማቲክ አበርሬሽንን ወይም የሞገድ ርዝመትን መለያየትን በተመለከተ የሞገድ ርዝመት መረጃ ጠቋሚን ይለካል። ስርጭቱ የሚለካው በተገላቢጦሽ ከአቢ ቁጥር ጋር ሲሆን ይህም በዲ የሞገድ ርዝመት ሲቀነስ 1 ላይ ያለው የማጣቀሻ ኢንዴክስ ጥምርታ ሲሆን በ f እና c መስመሮች መካከል ባለው ልዩነት ላይ ነው። አንድ substrate ከ 55 በላይ የአቤ ቁጥር ካለው, እምብዛም የማይበታተነው እና የዘውድ ቁሳቁስ ብለን እንጠራዋለን. ከ 55 በታች የሆኑ የአቤ ቁጥሮች የበለጠ የተበታተኑ ንጣፎች ይባላሉ።

የኢንፍራሬድ ኦፕቲክስ መተግበሪያዎች

ኢንፍራሬድ ኦፕቲክስ በተለያዩ መስኮች አፕሊኬሽኖች አሏቸው ከከፍተኛ ሃይል CO2 ሌዘር በ10.6 μm እስከ የምሽት እይታ የሙቀት ምስል ካሜራዎች (MWIR እና LWIR bands) እና IR imaging። ብዙ የመከታተያ ጋዞችን ለመለየት የሚደረጉ ሽግግሮች በመካከለኛው የኢንፍራሬድ ክልል ውስጥ ስለሚገኙ በስፔክቶስኮፒ ውስጥም አስፈላጊ ናቸው። እኛ የሌዘር መስመር ኦፕቲክስ እንዲሁም የኢንፍራሬድ ክፍሎችን እናመርታለን ይህም በሰፊ የሞገድ ርዝመት ውስጥ ጥሩ ውጤት ያስገኛል, እና የእኛ ልምድ ያለው ቡድናችን ሙሉ የዲዛይን ድጋፍ እና ማማከር ይችላል.

ፓራላይት ኦፕቲክስ በMWIR እና LWIR ካሜራዎች ውስጥ አፕሊኬሽኖችን የሚያገኙ ከሲሊኮን፣ ጀርመኒየም እና ዚንክ ሰልፋይድ ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸውን የኦፕቲካል ሌንሶች ለማምረት እንደ ነጠላ ፖይንት አልማዝ ማብራት እና የ CNC ፖሊሺንግ የመሳሰሉ የላቁ የማቀነባበሪያ ቴክኒኮችን እየተጠቀመ ነው። ከ 0.5 ፍራፍሬ ፒቪ ያነሰ ትክክለኛነት እና ከ 10 nm ባነሰ ክልል ውስጥ ሻካራነት ማሳካት እንችላለን።